جایزه نوبل شیمی به 2 دانشمند برای کار در زمینه ویرایش ژنوم اعطا شد

جایزه نوبل شیمی به طور مشترک روز چهارشنبه به امانوئل شارپنتیه و جنیفر A. Doudna برای کار سال 2012 آنها در Crispr-Cas9 ، روشی برای ویرایش DNA اهدا شد. این برای اولین بار است که این جایزه به دو زن اعطا می شود.

گوران ک. هانسون ، دبیرکل آکادمی سلطنتی علوم سوئد ، هنگام اعلام اسامی برندگان ، گفت: “جایزه امسال مربوط به بازنویسی کد زندگی است.”

دکتر شارپنتیه و دکتر دودنا ، ششمین و هفتمین زن تاریخ که برنده جایزه شیمی می شوند ، بیشتر کارهای پیشگامانه را انجام دادند تا مولکول های ساخته شده توسط میکروب ها را به ابزاری برای ویرایش ژن ها تبدیل کنند – چه در میکروب ها ، گیاهان ، حیوانات یا حتی انسان.

تنها هشت سال است که دکتر دودنا و دکتر شارپنتیه – اکنون مدیر واحد علوم پاتوژن های ماکس پلانک در برلین – در نوشتن اولین مقاله نشان دادن قدرت Crispr-Cas9 همکاری کردند. از آن زمان ، این فناوری منفجر شده است. پزشکان آن را به عنوان درمانی برای اختلالات ژنتیکی مانند بیماری سلول داسی شکل و نابینایی ارثی آزمایش می کنند. دانشمندان در بخش گیاهان از آن برای ایجاد محصولات جدید استفاده می کنند. حتی برخی از محققان در تلاشند تا از Crispr برای بازگرداندن گونه های منقرض شده استفاده کنند.

در کنار این آزمایشات با مشخصات بالا ، دانشمندان دیگر از Crispr برای پرسیدن سوالات اساسی در مورد زندگی استفاده می کنند ، از جمله ژن هایی که برای بقای سلول ضروری است. آنگلا ژو ، دانشمند اطلاعات در CAS ، یک بخش از انجمن شیمی آمریکا ، گفت Crispr “مشکلات مربوط به هر زمینه زیست شناسی را حل می کند.”

دکتر فرانسیس کالینز ، مدیر انستیتوهای ملی بهداشت گفت: “این فناوری روش تحقیق ما در علوم پایه را کاملاً دگرگون کرده است”
Crispr همچنین به دلیل توانایی بالقوه در تغییر وراثت انسانی ، به یکی از بحث برانگیزترین تحولات در علم تبدیل شده است. در سال 2018 ، He Jiankui ، دانشمند چینی ، اعلام کرد که از این فناوری برای ویرایش ژن های رویان انسان استفاده کرده است ، که اولین نوزادان اصلاح شده ژنتیکی جهان را به دنیا آورد. البته آزمایشات دکتر He توسط بسیاری از جامعه علمی فریب خورده و بعنوان غیرمسئولانه و خطرناک شناخته شده است.

دکتر شارپنتیه و دکتر دودنا هر دو تصادفاً در کریسپر به هم برخورد کردند. دکتر شارپنتیه ، میکروبیولوژیست ، چندین سال به مطالعه استرپتوکوک پیوژنس ، یک نوع باکتری عامل تب مخملک و سایر بیماری ها پرداخت. وی و همکارانش با بازرسی از DNA میکروب در سال 2006 یک سری پیچیده از بخشهای تکراری را کشف کردند.

از سال 1980 تعداد کمی دانشمند این بخشها را مطالعه کرده بودند ، اما هیچ کس از عملکرد آنها مطمئن نبود. فرانسیسکو موجیکا ، میکروبیولوژیست از دانشگاه آلیکانته در اسپانیا ، در سال 2000 نامی به این بخشهای DNA داد: تکرارهای کوتاه پالیندرومیک بصورت منظم هم فضا ، یا به اختصار Crispr.

دکتر موجیکا و سایر محققان دهه 1990 و اوایل دهه 2000 را صرف تلاش برای یافتن دلیل وجود این DNA تکراری مرموز در میکروب ها کردند. مشخص شد که بین این تکرارها ، بیت هایی از ماده ژنتیکی وجود دارد که از ویروس هایی گرفته شده اند که سعی در آلوده سازی باکتری ها داشته اند. به نوعی ، باکتری ها ژن های ویروسی را می گرفتند و آنها را از خود دور می کردند. اگر آنها در حال ایجاد بایگانی از عفونتهای گذشته بودند ، که بعداً می توانند برای دفاع در برابر حملات آینده استفاده کنند.

دکتر شارپنتیه و همکارانش برخی از مراحل اصلی را کشف کردند که باکتری ها از این اطلاعات برای حمله به ویروس ها استفاده می کردند. باکتری ها مولکول های RNA  ساخته اند که ژن های ویروس های مهاجم را تشخیص می دهد.

دکتر Charpentier پس از نوشتن مقاله ای در مورد کشف آنها در سال 2011 ، تشخیص داد که برای پیشرفت بیشتر باید با یک متخصص در مورد مولکول های RNA همکاری کند. آن دکتر، دکتر دودنا بود.

کریسپر اولین ابزاری نبود که دانشمندان برای تغییر DNA ایجاد کردند. اما روشهای قبلی نسبتاً خام بودند و شامل ماشین آلات و مواد گران قیمت و دست و پا گیر بودند. Crispr می تواند به یک جراحی ژنتیکی دقیق تر تبدیل شود.

برای مثال ، اگر محققان از مولکول های Crispr برای ایجاد برش در دو مکان همسایه بر روی یک قطعه DNA استفاده می کردند ، کشش DNA بهبود می یافت و خود را بدون قطعه قطعه شده به هم می دوخت. امکان قرار دادن قطعه جدیدی از DNA در محل حذف شده وجود داشت. تحقیقات بعدی نشان داد که چگونه می توان از Crispr برای تغییر حروف ژنتیکی منفرد استفاده کرد.