מפתחות הקריספר זוכות פרס וולף ברפואה 2020 – נימוקי ועדת הפרס

באמצעות הממצאים פורצי הדרך הניחו המדעניות את הבסיס להתפתחות טכנולוגית חדשנית של עריכה והנדסה מגוונת וספציפית של הגנום

פרס וולף ברפואה מוענק לפרופסור ג’ניפר דאודנה על חשיפת המנגנון הצפוי לחולל מהפכה בעולם הרפואה, של חסינות חיידקית באמצעות עריכה מונחית RNA של הגנום ולעמנואל שרפנטייה על פענוח וניתוב מחדש של מערכת החיסון החיידקית CRISPR/Cas9 לעריכה של הגנום.

ג’ניפר דאודנה גדלה בהוואי הכפרית, שם התעניינה לראשונה בכימיה של מערכות חיים. ד”ר דאודנה מכהנת כיום כנגידה של מרכז לי קא-שינג למדעי הבריאות והביו-רפואה והיא פרופסור לביולוגיה מולקולרית ותאית ופרופסור לכימיה באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי וחוקרת במכון הרפואי של הווארד יוז. דאודנה חברה באקדמיה הלאומית למדעים, באקדמיה האמריקאית לאומנויות ומדעים, באקדמיה הלאומית לרפואה ובאקדמיה האמריקאית הלאומית לממציאים.

מחקרה של דאודנה מנסה להבין כיצד מולקולות RNA שולטות בביטוי של מידע גנטי. בתחילת הקריירה שלה, הקבוצה של ד”ר דאודנה קבעה כמה ממבני הגביש הראשונים של RNA וקומפלקסים של RNA-חלבון וסיפקה תובנות חסרות תקדים לגבי תפקוד מולקולרי של RNA שאינו מקודד חלבון.

יחד עם פרופ’ עמנואל שרפנטייה הובילו השתיים את הגילוי של הכלי המהפכני לעריכת גנים המכונה קריספר- CRISPR. עם ממצאים פורצי דרך אלו, הניחו המדעניות את הבסיס להתפתחות טכנולוגית חדשנית של עריכה והנדסה מגוונת וספציפית של הגנום. בעזרת טכנולוגיה מהפכנית זו של “מספריים גנטיים” ניתן “להפעיל” גן או “לכבות”, לשנות, לתקן או להסיר גנים. כלי חדש זה משמש כיום במעבדות לביולוגיה מולקולרית ברחבי העולם, ויש לו פוטנציאל לסלילת הדרך למציאת צורות טיפול חדשות למחלות חשוכות מרפא. טכנולוגיה זו מובילה מהפכה בתחומי הגנטיקה, הביולוגיה המולקולרית והרפואה.

עמנואל שרפנטייה היא ביוכימאית, מיקרוביולוגית וגנטיקאית צרפתיה הידועה כמומחית מובילה בעולם במנגנוני בקרה העומדים בבסיס תהליכי זיהום וחסינות בפתוגנים חיידקיים. יחד עם פרופ’ ג’ניפר דאודנה הובילו השתיים את הגילוי של הכלי המהפכני לעריכת גנים המכונה CRISPR-Cas9. עם ממצאים פורצי דרך אלו, הניחו המדעניות את הבסיס להתפתחות טכנולוגית חדשנית של עריכה והנדסה מגוונת וספציפית של הגנום. בעזרת טכנולוגיה מהפכנית זו של “מספריים גנטיים” ניתן “להפעיל” גן או “לכבות”, לשנות, לתקן או להסיר גנים. כלי חדש זה משמש כיום במעבדות לביולוגיה מולקולרית ברחבי העולם, ויש לו פוטנציאל לסלילת הדרך למציאת צורות טיפול חדשות למחלות חשוכות מרפא.

פרס וולף ברפואה מוענק לד”ר ג’ניפר דאודנה בזכות מצוינותה המתמשכת במחקר, אשר הובילה לעבודתה פורצת הדרך וחשפה בשיטתיות ובשיתוף עם פרופ’ עמנואל שרפנטייה הן את המרכיבים המבניים והן את המנגנון של חסינות חיידקים מפני נגיפים באמצעות עריכה של הגנום, פיתוח הצפוי לחולל מהפכה ברפואה; וגם בזכות תרומתה החשובה לדיון האתי באופן שבו יש להשתמש בטכנולוגיה זו כדי להבטיח יישום מוצלח ובה בעת אנושי ומתחשב שלה לשיפור בריאות ורווחת האדם.

שרפנטייה למדה ביוכימיה, מיקרוביולוגיה וגנטיקה באוניברסיטת פייר ומארי קירי בפריז שבצרפת. את הדוקטורט במיקרוביולוגיה קיבלה במכון פסטר בצרפת. לאחר מכן המשיכה שרפנטייה את עבודתה בארצות הברית, באוניברסיטת רוקפלר, במרכז הרפואי לונדון בNYU, במכון Skirball לרפואה ביו-מולקולרית (כולם בניו יורק) ובבית החולים המחקרי לילדים בסנט ג’וד בטנסי. שרפנטייה חזרה לאירופה כדי להקים קבוצת מחקר משלה כפרופסור משנה ופרופסור חבר במעבדות מקס פרוץ באוניברסיטת וינה שבאוסטריה. לאחר מכן מונתה לפרופסור באוניברסיטת אומה בשוודיה, שם חקרה בתחום המיקרוביולוגיה הרפואית והייתה פעילה כפרופסור אורח עד 2017. בין 2013 ל -2015 כהנה כראש המחלקה לרגולציה בביולוגיה זיהומית במרכז הלמהולץ לחקר זיהומים, בראונשוויג, ופרופסור בבית הספר לרפואה בהנובר בגרמניה. בשנת 2013 הוענקה לה פרופסורה באלכסנדר פון הומבולדט. בשנת 2015 מונתה שרפנטייה כחברה מדעית באגודת מקס פלאנק. משנת 2015 עד 2018, כהנתה כמנהלת המחלקה לרגולציה בביולוגיה זיהומית במכון מקס פלאנק לביולוגיה זיהומית בברלין, גרמניה. מאז 2018 שרפנטייה חוקרת ומנהלת המכון לפתוגנים במקס פלאנק, מכון שהקימה יחד עם אגודת מקס פלאנק.

מערכת CRISPR-Cas9 החיידקית מבוססת על מנגנון פעולה הגנתי דמוי חיסון שבו חיידקים משתמשים כדי להגן על עצמם מפני נגיפים. מנגנון פעולה זה התגלה על-ידי עמנואל שרפנטייה בשיתוף עם ג’ניפר דאודנה. טכניקת עריכת הגנום שפותחה בעקבות מממצאיהן של המדעניות, אפשרה לחוקרים להתמקד באופן מידי ב-DNA ולחתוך אותו בדיוק רב. הודות לכך השתפרו המהירות, היעילות והגמישות של עריכת הגנום והפכו למהירות וקלות באופן חסר תקדים. כבר היום, הבנה חדשה זו מאפשרת לחוקרים בכל העולם לייצר במהירות במעבדה מודלים של גנים הגורמים למחלות באדם, בכדי להאיץ את המחקר בתרופות מועמדות חדשות, ולפתח כיוונים חדשים לטיפול בהפרעות גנטיות בבני אדם. מאפיינים אלה בדיוק גם מחייבים לנקוט זהירות יתרה בשימוש בטכנולוגיה חדשנית זאת, תוך הדגשת הצורך בחילופי מידע מתמידים בין מדעני מחקר וקובעי מדיניות בכדי להימנע מהסיכונים הכרוכים בשימוש חסר אחריות בכלי מחקר חסרי תקדים אלה.

תגלית זו חוללת מהפכה במחקר מדעי החיים והיא פותחת הזדמנויות חדשות לחלוטין בטיפול גנטי ביו-רפואי וכאלו נוספות המשפיעות על החברה ועל האנושות. תחום ה- CRISPR-Cas9 ממשיך להתפתח במהירות למערך כלים לחקר הביולוגיה התאית והמולקולרית הודות לפשטות, היעילות הגבוהה והגמישות של המערכת ופיתוחים חדשים ומלהיבים נולדים כמעט מדי שבוע.

פרס וולף ברפואה מוענק לפרופ’ עמנואל שרפנטייה על שיישמה את מומחיותה במחוללי מחלות חיידקיים לפענוח של מערכת החיסון החיידקית CRISPR/Cas9 וניתוב מחדש של תפקידה בהגנה מפני מחוללי מחלות ולפיתוח עריכה גנומית המאפשרת שימוש בכל האורגניזמים החיים על פני כדור הארץ.

עוד בנושא באתר הידען:
משרד החקלאות האמריקני הסיר מגבלות מפיתוח צמחים מהונדסים גנטית
מתג הכיבוי של יצורים מהונדסים גנטית
“חקרנו כיצד החיידק של היוגורט מגן על עצמו מפני וירוסים, לא תכננו מראש לפתח מערכת לעריכת גנים”