Xhenifer Doudna

Xhenifer Anne Doudna ForMemRS ( lindur më 19 shkurt 1964) është një biokimiste amerikane e njohur për punën e saj pioniere në redaktimin e gjenit CRISPR, për të cilën iu dha Çmimi Nobel 2020 në Kimi. së bashku me Emmanuelle Charpentier . Ajo është profesoresha e Kancelares Li Ka Shing në Departamentin e Kimisë dhe Departamenti i Biologjisë Molekulare dhe Qelizore në Universitetin e Kalifornisë, Berkeley . Ajo ka qenë një hetuese me Institutin Mjekësor Howard Hughes që nga viti 1997.

Doudna u rrit në Hilo, Hawaii . Ajo u diplomua nga Kolegjin Pomona në 1985 dhe fitoi Ph.D. nga Shkolla Mjekësore e Harvardit në 1989. Përveç profesorit të saj në UC Berkeley, ajo është gjithashtu presidente dhe kryetare e bordit të Institutit Inovator të Gjenomikës, një shkencëtar i fakultetit në Laboratorin Kombëtar të Lawrence Berkeley, një hetues i lartë në Institutet Gladstone dhe një profesor shtesë i farmakologjisë qelizore dhe molekulare në Universiteti i Kalifornisë, San Francisco .

Në vitin 2012, Doudna dhe Emmanuelle Charpentier ishin të parët që propozuan që CRISPR- Cas9 (enzimat nga bakteret që kontrollojnë imunitetin mikrobial) mund të përdoren për redaktimin e programueshëm të gjenomeve, cili është quajtur një nga zbulimet më domethënëse në historinë e biologjise.

Doudna ka qene nje figure udheheqese ne ate qe quhet "revolucion CRISPR" per punen e saj themelore dhe udheheqjen ne zhvillimin e redaktimit te gjenomit te ndermjetesuar nga CRISPR.

Doudna ka dhënë kontribute themelore në biokimi dhe gjenetikë dhe ka marrë shumë çmime dhe bursa prestigjioze, përfshirë Çmimin Nobel në Kimi 2020, me Charpentier, "për zhvillimin e një metode për redaktimin e gjenomit", 2000 Alan T Çmimi Waterman për hulumtimin e saj mbi strukturën siç përcaktohet nga kristalografia me rreze X e një ribozime, dhe Çmimi Breakthrough 2015 në Shkencat e Jetës për teknologjinë e redaktimit të gjenomit CRISPR-Cas9, me Charpentier. Ajo ka qenë një bashkë-marrëse e Çmimit Gruber në Gjenetikë (2015), Tang Prize (2016), Canada Gairdner International Award (2016), dhe Japan Japan (2017).

Jashtë komunitetit shkencor, ajo është emëruar një nga njerëzit më me ndikim në Time 100 në 2015 , dhe ajo u rendit si nënkampione për Time Person of the Year në 2016 së bashku me studiues të tjerë të CRISPR. Në vitin 2017 ajo ishte autori kryesor i Një çarje në krijim: Redaktimi i gjenit dhe fuqia e pamendueshme për të kontrolluar evolucionin, një rast i rrallë i rrëfimit të personit të parë për një përparim të madh shkencor, drejtuar publikut të gjerë, botuar pak zbulimi.

Jeta dhe edukimi i hershëm

Xhenifer Doudna lindi në 19 Shkurt 1964, në Uashington, DC, si vajza e Dorothy Jane (Williams) dhe Martin Kirk Doudna. Babai i saj mori Ph.D. Në letërsinë angleze nga Universiteti i Miçiganit, dhe nëna e saj, një prind në shtëpi, mbajti një diplomë master në arsim. Kur Doudna ishte shtatë vjeç, familja u zhvendos në Hawaii në mënyrë që babai i saj të pranonte një pozicion mësimdhënie në letërsinë amerikane në Universitetin e Hawaii në Hilo . Nëna e Doudna fitoi një diplomë të dytë master në historinë aziatike nga universiteti dhe mësoi historinë në një kolegj të komunitetit lokal. Duke u rritur në Hilo, Hawaii, Doudna ishte magjepsur nga bukuria mjedisore e ishullit dhe flora dhe fauna ekzotike e tij. Natyra ndërtoi ndjenjën e saj të kuriozitetit dhe dëshirën e saj për të kuptuar mekanizmat themelorë biologjikë të jetës. Kjo u shoqërua me atmosferën e ndjekjes intelektuale që prindërit e saj inkurajuan në shtëpi. Babai i saj kënaqej duke lexuar rreth shkencës dhe e mbushi shtëpinë me shumë libra mbi shkencën popullore . Kur Doudna ishte në klasën e gjashtë, ai i dha asaj një kopje të librit të James Watson më 1968 mbi zbulimin e strukturës së ADN-së, Heliksi i Dyfishtë, i cili ishte një frymëzim kryesor. Doudna gjithashtu zhvilloi interesin e saj në shkencë dhe matematikë në shkollë. Ndërsa ndiqte shkollën e mesme Hilo, interesi i Doudna për shkencë u ushqye nga mësuesja e saj e kimisë në klasën e 10-të, Znj. Jeanette Wong, të cilën ajo e ka përmendur në mënyrë rutinore si një ndikim të rëndësishëm në ndezjen e kuriozitetit të saj shkencor. Një pedagog vizitues mbi qelizat e kancerit inkurajoi më tej ndjekjen e saj të shkencës si një zgjedhje karriere. Ajo kaloi një verë duke punuar në Universitetin e Hawaii në laboratorin Hilo të mikologut të njohur Don Hemmes dhe u diplomua nga Shkolla e Mesme Hilo në vitin 1981.

Doudna ishte një studente universitare në Kolegjin Pomona në Claremont, California, ku ajo studioi biokimi . Gjatë vitit të saj të parë, ndërsa po merrte një kurs në kimi të përgjithshme, ajo vuri në pikëpyetje aftësinë e saj për të ndjekur një karrierë në shkencë dhe konsideroi kalimin e degës së saj në frëngjisht si një e dyta. Sidoqoftë, mësuesi i saj i frëngjishtes sugjeroi që ajo t'i përmbahej shkencës. Profesorët e kimisë Fred Grieman dhe Corwin Hansch në Pomona patën një ndikim të madh tek ajo. Ajo filloi kërkimin e saj të parë shkencor në laboratorin e profesorit Sharon Panasenko. Ajo fitoi diplomën Bachelor të Arteve në Biokimi në 1985. Ajo zgjodhi Shkollën Mjekësore të Harvardit për studimin e saj të doktoratës dhe fitoi një Ph.D. në Kimi Biologjike dhe Farmakologji Molekulare në 1989. Ph.D. disertacioni ishte mbi një sistem që rriti efikasitetin e një ARN dhe mbikëqyret nga Jack W. Szostak .

Karriera dhe hulumtimi

Pas doktoraturës së saj, ajo mbajti bursa kërkimore në biologjinë molekulare në Spitalin e Përgjithshëm të Massachusetts dhe në gjenetikë në Shkollën Mjekësore të Harvardit. Nga 1991 deri në 1994, ajo ishte Lucille P. Markey Doktoraturë në Shkencën e Doktoraturës në Shkencën Biomjekësore në Universitetin e Colorado Boulder, ku punoi me Thomas Cech .

Kërkime mbi strukturën dhe funksionin e ribozimes

Në fillim të karrierës së saj shkencore, Doudna punoi për të zbuluar strukturën dhe funksionin biologjik të enzimave ARN ose ribozimave . Ndërsa ishte në laboratorin e Szostak, Doudna ri-ndërtoi intronin katalitik të vetë-spërkatjes Tetrahymena Group I në një ribozimë të vërtetë katalitike që kopjoi modelet e ARN-së. Fokusi i saj ishte në inxhinierinë e ribozimave dhe kuptimin e mekanizmave të tyre themelorë; megjithatë, ajo arriti të kuptojë se të qenit në gjendje të shihte mekanizmat molekularë të ribozimave ishte një problem kryesor. Doudna shkoi në laboratorin e Thomas Cech në Universitetin e Colorado Boulder për të kristalizuar dhe përcaktuar strukturën tre-dimensionale të një ribozime për herë të parë, kështu që struktura ribozime mund të krahasohet me atë të enzimave, proteinave katalitike . Ajo e filloi këtë projekt në laboratorin Cech në 1991 dhe e përfundoi atë në Universitetin Yale në 1996. Doudna u bashkua me Departamentin e Biofizikës Molekulare dhe Biokimisë së Yale si asistent profesor në 1994.

Struktura me bazë difraksioni me rreze X e faqes aktive të ribozimes në Yale

Forma e një introni vetë-spërkatës me dy ekzone (treguar në të kuqe dhe blu). DS Goodsell, 2005, PDB

Në Yale, grupi i Doudna ishte në gjendje të kristalizojë dhe zgjidhë strukturën tre-dimensionale të bërthamës katalitike të ribozimes së Grupit I Tetrahymena. Ata treguan se një bërthamë prej pesë joneve të magnezit të grumbulluara në një rajon të fushës P4-P6 të ribozimes, duke formuar një bërthamë hidrofobe rreth së cilës pjesa tjetër e strukturës mund të paloset. Kjo është analoge, por e dallueshme kimikisht nga, mënyra se si proteinat zakonisht kanë një bërthamë të aminoacideve hidrofobike. Grupi i saj ka kristalizuar ribozima të tjera, përfshirë ribozimin e Virusit të Hepatitit Delta . Kjo punë fillestare për të zgjidhur strukturat e mëdha të ARN-së çoi në studime të mëtejshme strukturore në një vend të brendshëm të hyrjes në ribosome ( IRES ) dhe komplekset proteinë-ARN siç është Grimca e Njohjes së Sinjalit.

Doudna u gradua në pozicionin e Henry Ford II Profesor i Biofizikës Molekulare dhe Biokimisë në Yale në 2000. Në vitet 2000–2001, ajo ishte Robert Burns Woodward Profesor Vizitor i Kimisë në Universitetin e Harvardit .

Kaloni në UC Berkeley

Në 2002, ajo pranoi një pozicion fakulteti në Universitetin e Kalifornisë, Berkeley, si Profesor i Biokimisë dhe Biologjisë Molekulare, duke u bashkuar me burrin e saj Jamie Cate i cili ishte profesor atje. Doudna gjithashtu fitoi akses në sinkrotronin në Laboratorin Kombëtar Lawrence Berkeley për eksperimentet e saj me difraksionin e rrezeve x me fuqi të lartë.

Në vitin 2009, ajo mori një pushim nga Berkeley për të punuar në Genentech për të udhëhequr hulumtimet e zbulimit. Ajo u largua nga Genentech pas dy muajsh dhe u kthye në Berkeley dhe anuloi të gjitha detyrimet e saj për të studiuar CRISPR .

Që nga viti 2020, Doudna ishte vendosur në Universitetin e Kalifornisë, Berkeley, ku ajo drejton Institutin Inovator të Gjenomikës (një qendër e përbashkët e UC Berkeley dhe Universitetit të Kalifornisë, San Francisco ), mban Profesorin e Kancelarit Li Ka Shing në Biomjekësi dhe Shëndetësi, dhe është kryetari i Komitetit Këshilltar të Kancelarit për Biologjinë. Laboratori i saj tani përqendrohet në marrjen e një kuptimi mekanik të proceseve biologjike që përfshijnë ARN. Kjo punë është e ndarë në tre zona kryesore, sistemi CRISPR , ndërhyrja e ARN-së dhe kontrolli i përkthimit përmes mikroRNA-ve .

Zbulimi i redaktimit të gjenomit CRISPR-Cas9

Kompleksi CRISPR-Cas9

Doudna u prezantua me CRISPR nga Jillian Banfield e cila e kishte gjetur Doudna përmes një kërkimi në Google, pasi kishte shtypur "RNAi dhe UC Berkeley" në shfletuesin e saj, dhe emri i Doudna doli në krye të listës. Në vitin 2012, Doudna dhe kolegët e saj bënë një zbulim të ri që zvogëlon kohën dhe punën e nevojshme për të redaktuar ADN gjenomike. Zbulimi i tyre mbështetet në një proteinë të quajtur Cas9 që gjendet në sistemin imunitar bakterial Streptococcus "CRISPR" që bashkëpunon me ARN udhëzuese dhe punon si gërshërë. Proteina sulmon pre e saj, ADN-në e viruseve dhe e copëton atë, duke mos lejuar që ajo të infektojë bakterin. Ky sistem u zbulua nga Francisco Mojica, por ajo dhe Emmanuelle Charpentier treguan për herë të parë se mund të përdorin ARN të ndryshme për ta programuar atë për të prerë dhe redaktuar ADN të ndryshme.

Ndërsa CRISPR përdoret gjithnjë e më shumë për të redaktuar organizmat shumëqelizorë, Doudna vazhdon të thirret për të shërbyer si një udhëheqëse mendimesh mbi etikën e ndryshimit të funksionit të një organizmi duke përdorur teknologjinë CRISPR. Zbulimi i tyre është zhvilluar më tej nga shumë grupe kërkimore për aplikime që variojnë nga biologjia themelore e qelizave, kërkimet e bimëve dhe kafshëve deri te trajtimet për sëmundjet përfshirë aneminë e qelizave drapër, fibrozën cistike, sëmundjen Huntington dhe HIV . Doudna dhe disa biologë të tjerë kryesorë kërkuan një moratorium në të gjithë botën për çdo aplikim klinik të redaktimit të gjeneve duke përdorur. Doudna mbështet përdorimin e CRISPR në redaktimin e gjeneve somatike, ndryshimet e gjeneve të cilat nuk kalojnë në brezin e ardhshëm, por jo edhe në redaktimin e gjeneve të linjës germinale.

Sistemi CRISPR krijoi një mënyrë të re të drejtpërdrejtë për të redaktuar ADN-në dhe kishte një nxitim për të patentuar teknikën. Bashkëpunëtorët Doudna dhe UC Berkeley aplikuan për një patentë dhe kështu bënë një grup në Institutin Broad të lidhur me Massachusetts Institute of Technology dhe Harvard. Zhang në Institutin Broad kishte treguar që CRISPR-Cas9 mund të redaktonte gjenet në qelizat njerëzore të kulturuara disa muaj pasi Doudna dhe Charpentier publikuan metodën e tyre. Para se të vendosej kërkesa për patentë UC Berkeley, një patentë iu dha hetuesve të gjerë dhe UC Berkeley ngriti një padi kundër vendimit. Në vitin 2017, gjykata vendosi në favor të Institutit Broad, i cili pretendoi se ata kishin filluar studimin më të hershëm dhe e kishin zbatuar atë së pari në inxhinieri të qelizave njerëzore duke mbështetur kështu redaktimin në qelizat njerëzore me prova, por që grupi UC Berkeley kishte sugjeruar vetëm këtë aplikim . UC Berkeley apeloi me arsyetimin se ata kishin diskutuar qartë dhe saktësuar se si të bënin aplikimin që Broad kishte ndjekur. Në shtator 2018, gjykata e apelit vendosi në favor të patentës së Institutit të gjerë. Ndërkohë, UC Berkeley dhe patenta e bashkë-aplikantëve për të mbuluar teknikën e përgjithshme u dha gjithashtu. Për të mbuluar më tej këtë çështje, në Evropë pretendimi i Institutit të Gjerë, që kishte filluar hulumtimin së pari, nuk u pranua. Refuzimi ishte për shkak të një të mete procedurale në aplikim që përfshinte një grup tjetër të personelit të renditur në proces gjyqësor dhe aplikimin për patentë, duke çuar në spekulime se grupi UC Berkeley do të mbizotëronte në Evropë. Doudna ka bashkë-themeluar Caribou, një kompani për të komercializuar teknologjinë CRISPR. Ajo është gjithashtu një bashkëthemeluese e Scribe Therapeutics e cila ishte pioniere e CasX, një Cas9 i gjeneratës së ardhshme më kompakte, i cili mund të shkurtojë me efikasitet ADN-në.

Përveç përparimit të CRISPR, Doudna ka zbuluar se virusi i hepatitit C përdor një strategji të pazakontë për të sintetizuar proteinat virale. Kjo punë mund të çojë në ilaçe të reja për të ndaluar infeksionet pa shkaktuar dëm në indet e trupit.

Biologjitë mamuth

Në vitin 2017, Doudna bashkë-themeloi Mammoth Biosciences, një fillestare te teknologjisë bio-inxhinierike me baze në San Francisko. Financimi fillestar mblodhi 23 milion dollarë, me një raund financimi nga seria B në vitin 2020 duke mbledhur 45 dollarë milion Biznesi është përqendruar në përmirësimin e aksesit në testet bio-sensing të cilat adresojnë "sfidat në të gjithë kujdesin shëndetësor, bujqësinë, monitorimin e mjedisit, mbrojtjen biode dhe më shumë".

Përgjigja COVID-19

Si drejtore ekzekutive e Institutit Inovator të Gjenomikës (IGI) në UC Berkeley, Doudna po udhëheq një qendër testimi COVID-19. Kjo qendër përpunon më shumë se 1.000 mostra të pacientëve në ditë. Mammoth Biosciences njoftoi një vlerësim të rishikuar nga kolegët e një pike të shpejtë, të bazuar në CRISPR të diagnostikimit të nevojës COVID-19, e cila është më e shpejtë dhe më pak e kushtueshme se testet e bazuara në qRT-PCR.

Jeta personale

Si studiuese e doktoraturës në Universitetin e Kolorados, Doudna takoi Jamie Cate, atëherë një student i diplomuar; ata punuan së bashku në projektin për të kristalizuar dhe përcaktuar strukturën e rajonit katalitik intron P4-P6 të Grupit Tetrahymena. Ata u martuan kur ajo po jepte mësim në Yale, dhe të dy pranuan pozicionet e fakultetit në UC Berkeley dhe u transferuan atje së bashku. Cate aktualisht është një profesor i UC Berkeley dhe punon në maja për redaktimin e gjeneve për të rritur fermentimin e tyre të celulozës për prodhimin e biokarburanteve. Doudna dhe Cate kanë një djalë të lindur në 2002 i cili tani ndjek Universitetin e Kalifornisë, Berkeley dhe po studion Inxhinieri Elektrike dhe Shkenca Kompjuterike.

Çmime dhe nderime

Doudna ishte një Studiuese Searle dhe mori çmimin Beckman Young Investigators 1996 . Në vitin 2000, asaj iu dha Çmimi Alan T. Waterman, nderi më i lartë i Fondacionit Kombëtar të Shkencës që njeh çdo vit një studiues të shquar nën moshën 35 vjeç, për përcaktimin e strukturës së saj të një ribozime . Në vitin 2001, ajo mori Çmimin Eli Lilly në Kimi Biologjike të Shoqërisë Amerikane të Kimisë .

Në vitin 2015, së bashku me Emmanuelle Charpentier, ajo mori Çmimin zbulim i madh në Shkencave të Jetës për kontributin e saj në CRISPR / Cas9 gjenomit teknologjisë redaktimi. Në vitin 2016, së bashku me Charpentier, Feng Zhang, Philippe Horvath dhe Rodolphe Barrangou, ajo mori Çmimin Ndërkombëtar të Kanadasë Gairdner . Gjithashtu në vitin 2016, ajo mori Çmimin Heineken për Biokimi dhe Biofizikë. Ajo ka qenë gjithashtu një bashkë-marrëse e Çmimit Gruber në Gjenetikë (2015), Tang Prize (2016), Japan Prize (2017) dhe Albany Medical Center Prize (2017). Në vitin 2018, Doudna u vlerësua me Çmimin NAS në Shkencat Kimike, Çmimin Pearl Meister Greengard nga Universiteti Rockefeller, dhe një Medalje Nderi nga Shoqata Amerikane e Kancerit . Në 2019 ajo mori Çmimin Harvey të Technion / Israel për vitin 2018 (së bashku me Emmanuelle Charpentier dhe Feng Zhang ) dhe Çmimin LUI Che Woo në kategorinë e Mirëqenies në Mirëqenie. Në vitin 2020, ajo mori Çmimin Ujku në Mjekësi (së bashku me Emmanuelle Charpentier ). Gjithashtu në vitin 2020, Doudna dhe Charpentier u dha Çmimi Nobel në Kimi "për zhvillimin e një metode për redaktimin e gjenomit".

Ajo u zgjodh në Akademinë Kombëtare të Shkencave në 2002, Akademia Amerikane e Arteve dhe Shkencave në 2003, Akademia Kombëtare e Mjekësisë në 2010 dhe Akademia Kombëtare e Shpikësve në 2014. Ajo u zgjodh një Anëtare e Huaj e Shoqërisë Mbretërore (ForMemRS) në 2016. Në vitin 2017, Doudna u vlerësua me Çmimin e Pjatës së Artë të Akademisë Amerikane të Arritjeve . Në vitin 2020, asaj iu dha një Bursë Guggenheim .