كيف غيرت جنيفر دودنا نظرتنا إلى التعديل الجيني

جنيفر دودنا هي عالمة كيمياء حيوية أمريكية اشتهرت باكتشافها مع عالمة الأحياء الدقيقة الفرنسية إيمانويل شاربنتييه، لأداة جزيئية تُعرف باسم التكرارات العنقودية المتناظرة القصيرة منتظمة التباعد (كريسبر). وقد وفر اكتشاف كريسبر الذي تم في عام 2012، الأساس لتحرير الجينات، ما مكن الباحثين من إجراء تغييرات محددة على تسلسل الحمض النووي بطريقة أكثر كفاءة وأبسط من الناحية الفنية من الطرق السابقة. وباستخدام تقنية كريسبر، تمكن العلماء من تعديل الحمض النووي لتصحيح العيوب الجينية في الحيوانات وتعديل تسلسل الحمض النووي في الخلايا الجذعية الجنينية، وهو تقدم فتح الطريق لتعديل جينوم الحيوانات المنوية والبويضات لدى البشر. تقاسم دودنا وشاربنتييه جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2020 لاكتشافهما وتطوير تقنيات تحرير الجينات.

أمضت دودنا معظم شبابها في هيلو، هاواي. بعد حصولها على شهادة في الكيمياء عام 1985 من كلية بومونا في كاليفورنيا، التحقت بجامعة هارفارد. عملت هناك في مختبر عالم الكيمياء الحيوية وعالم الوراثة الأمريكي المولود في إنجلترا جاك دبليو زوستاك (الذي فاز بجائزة نوبل لعام 2009 في الفيزيولوجيا) وفي عام 1989 حصلت على درجة الدكتوراه في الكيمياء الحيوية. في عام 1994، بعد دراسات ما بعد الدكتوراه في جامعة كولورادو تحت إشراف عالم الكيمياء الحيوية والأحياء الجزيئية الأمريكي توماس ر. تشيك (الذي حصل على حصة من جائزة نوبل للكيمياء عام 1989)، انضمت إلى هيئة التدريس في جامعة ييل. وفي عام 2002 انتقلت إلى جامعة كاليفورنيا، بيركلي، حيث عملت كأستاذة للكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية.

في وقت مبكر من حياتها المهنية، عملت دودنا على استنتاج الهياكل ثلاثية الأبعاد لجزيئات الحمض النووي الريبي (RNA)، والتي قدمت نظرة ثاقبة على النشاط التحفيزي للحمض النووي الريبي (RNA). قامت لاحقًا بالتحقق من التحكم في المعلومات الجينية بواسطة بعض أنواع الحمض النووي الريبي (RNA) الصغيرة وأصبحت مهتمة بتقنية كريسبر. كريسبر هو جزء من الجهاز المناعي البكتيري. ينشأ بتسلسل الحمض النووي الريبي (RNA) من الفيروسات الغازية التي تُدمج في الجينومات البكتيرية. توجد التسلسلات الفيروسية على شكل DNA في الفواصل بين الكتل القصيرة المتكررة لتسلسلات الحمض النووي البكتيري. في المرة التالية التي يغزو فيها الفيروس الخلية البكتيرية، يتم تحويل الحمض النووي المباعد إلى RNA. يرتبط تقنية كريسبر وجزيء RNA الثاني بالـ RNA المشفر حديثًا، والذي يبحث بعد ذلك عن خيوط مطابقة من الحمض النووي الفيروسي. عند مواجهته، تقطع تقنية كريسبر الحمض النووي الفيروسي، مما يمنع تكاثر الفيروس. وجد دودنا وشاربنتييه أن تسلسل الحمض النووي الريبوزي الدليلي يمكن تغييره لتوجيه تقنية كريسبر إلى تسلسل الحمض النووي الدقيق. وسرعان ما أدى اكتشافهم إلى تحويل مشهد هندسة الجينوم، مما خلق فرصًا جديدة لعلاج الأمراض التي تصيب الإنسان.

كانت هندسة الجينوم لدى البشر نتيجة حتمية للتقدم السريع في تقنيات الهندسة الوراثية. ومع ذلك، لم يكن معروفًا سوى القليل عن سلامته، وقد أدى استخدامه لتحرير الحمض النووي البشري إلى تجديد المخاوف الأخلاقية، وخاصة حول ما إذا كان ينبغي استخدام تقنيات الهندسة الوراثية لتعديل السمات غير المرضية، مثل الذكاء. في أوائل عام 2015، نظمت دودنا جهدًا دعا إلى وقف تحرير الجينوم البشري، وفي إبريل من ذلك العام، وضعت هي وزملاؤها إطارًا لاتخاذ إجراءات فورية لحماية جينومات الأجنة البشرية من التعديل. على الرغم من الجهود الاحترازية، أعلن علماء صينيون في أبريل 2015 عن قيامهم بتغيير جينومات الأجنة البشرية عبر تقنية كريسبر-كاس9.

بالإضافة إلى حصولها على جائزة نوبل، حصلت دودنا على العديد من الأوسمة والجوائز لأبحاثها، بما في ذلك جائزة جروبر في علم الوراثة (2015) وجائزة كندا جيردنر الدولية (2016)، وكلاهما تقاسمته مع شاربنتييه. كانت دودنا عضوًا منتخبًا في أكاديميات متعددة ومحققًا في معهد هوارد هيوز الطبي (منذ عام 1997).

النشأة وجائزة نوبل

كانت الدكتورة دودنا في السابعة من عمرها عندما انتقلت إلى هيلو، حيث قام والدها بتدريس الأدب في حرم جامعة هاواي هناك، وكانت والدتها تحاضر في التاريخ في كلية المجتمع. كانت ابنتهما تحب استكشاف الغابات المطيرة وكانت مفتونة بكيفية سير الأمور. وجدت هدفها في المدرسة الثانوية بعد أن استمعت إلى محاضرة ألقاها أحد العلماء حول بحثها حول كيفية تحول الخلايا الطبيعية إلى سرطانية.

بعد دراسة الكيمياء الحيوية في كلية بومونا في كاليفورنيا، ذهبت إلى جامعة هارفارد لإكمال الدراسات العليا. وهناك كان مستشارها، الحائز على جائزة نوبل جاك زوستاك، يجري أبحاثًا حول الحمض النووي الريبوزي (RNA). يعتقد بعض العلماء أن الحمض النووي الريبوزي (RNA)، وليس الحمض النووي (DNA)، هو أساس الحياة المبكرة، حيث يمكن للجزيء تخزين المعلومات الجينية وتحفيز التفاعلات الكيميائية.

حصلت الدكتورة دودنا على درجة الدكتوراه عن طريق هندسة الحمض النووي الريبوزي التحفيزي الذي يمكنه التكاثر الذاتي، مما يضيف دليلاً على هذه النظرية. لكن عدم قدرتها على تصور هذا الحمض النووي الريبي التحفيزي أعاق عملها.

لذا، باعتبارها باحثة ما بعد الدكتوراه في كولورادو، قررت أن تحاول تحديد البنية الذرية ثلاثية الأبعاد للحمض النووي الريبي (RNA) باستخدام حيود الأشعة السينية، ونجحت، على الرغم من أنها لم تحصل على تدريب رسمي على هذه التقنية. ومنذ ذلك الحين، كانت الدراسات البنيوية والكيميائية الحيوية للحمض النووي الريبوزي (RNA) قيد التنفيذ هي موطن قوتها.

وفي عام 2000، أثناء وجودها في هيئة التدريس بجامعة ييل، فازت بجائزة آلان تي ووترمان، التي تمنحها المؤسسة الوطنية للعلوم كل عام لعالم شاب استثنائي. انتقلت إلى بيركلي في عام 2002.

في عام 2005، اتصلت جيليان بانفيلد، وهي باحثة بيئية في بيركلي، بالدكتور دودنا، وكانت تقوم بتسلسل الحمض النووي لميكروبات غير عادية تعيش في منجم مهجور شديد الحموضة. في جينومات العديد من هذه الميكروبات كانت هناك تسلسلات متكررة غير عادية تسمى كريسبر.

لم يكن أحد متأكدًا تمامًا مما فعلوه، على الرغم من أن العلماء في أماكن أخرى أثبتوا خلال السنوات القليلة التالية أن هذه التسلسلات كانت جزءًا من جهاز المناعة البكتيري. وبين التسلسلات المتكررة كانت هناك امتدادات من الحمض النووي مأخوذة من فيروسات سبق أن أصابت البكتيريا، وهي ملصقات وراثية مطلوبة للغاية، إذا جاز التعبير.

حصلت دودنا على جائزة نوبل في الكيمياء عام 2020