Crispr-forskaren Emmanuelle Charpentier fortsätter lösa gensaxens gåtor

2018-11-01 05:45  

Emmanuelle Charpentiers upptäckt i Umeå ledde till en forskningsrevolution. Nu fortsätter hon att jaga svar om den banbrytande gensaxen Crispr-Cas9.

De långa ljusa vårkvällarna i Umeå spelade en viktig roll i ett av de senaste årens största vetenskapliga genombrott.

Mikrobiologen, biokemisten och genetikern Emmanuelle Charpentier har beskrivit hur hon tog vara på de ljusa kvällstimmarna för att skriva på sin studie om en ny, möjlig genredigeringsteknik. Hon kunde lämna arbetet vid tre-tiden på natten, för att sedan låta forskarkollegan Jennifer Doudna på den amerikanska västkusten ta vid, och på det sättet utnyttja tidsskillnaden. De visste att det var bråttom. Andra labb låg troligtvis hack i häl.

Sommaren 2012 publicerades Emmanuelle Charpentiers och Jennifer Doudnas banbrytande studie om gensaxen Crispr-Cas9 i den vetenskapliga tidskriften Science. Efter det blev ingenting sig likt igen.

I studien visade de hur två rna-molekyler i en av de vanligaste streptokockarterna, Streptococcus pyogenes, och även i andra bakterieformer, hjälper proteinet Cas9 till en specifik dna-sekvens i virus som invaderat bakterien. På så sätt kan proteinet klippa sönder och oskadliggöra viruset. Mekanismen fungerar alltså som ett immunsystem i bakterier för att avvärja virala attacker.

Emmanuelle Charpentier och Jennifer Doudna hade lyckats utveckla detta till ett verktyg för genredigering i celler och levande organismer. Det gick att programmera och styras av människor.

Satte Umeå på Crispr-kartan

Gensaxen Crispr-Cas9 slog igenom rekordsnabbt. Forskare såg en möjlighet att redigera arvsmassan hos levande organismer enklare, snabbare och billigare än någonsin tidigare. Emmanuelle Charpentier och Jennifer Doudna blev världskända och har fått många fina priser för sitt arbete, däribland det norska Kavli-priset i år.

Crispr-genombrottet fick också ljuset att lysa på Umeå universitet. Bernt Eric Uhlin är senior professor vid Institutionen för molekylärbiologi på Umeå universitet. Som föreståndare för den då nystartade forskningsenheten The Laboratory for Molecular Infection Medicine Sweden, Mims, var han ansvarig för rekryteringen av Emmanuelle Charpentier till Umeå för tio år sedan.

Läs mer: Forskare: EU-beslutet hotar växtforskning

– Det var tydligt att hon hade satsat på ett område som hon trodde på, men hon hade förmodligen inte en tanke på att det skulle bli en så väldigt banbrytande upptäckt. Det gäller att ha en vision, men också fantasi och möjlighet att identifiera om ett spår som dyker upp är något att reda ut. Allt detta stämmer in på Emmanuelle, säger Bernt Eric Uhlin.

Han beskriver Emmanuelle Charpentier som en ambitiös, energisk och trevlig kollega, och tillägger att hon inte verkar rygga för att byta forskningsmiljö. Det kan ha gynnat henne, tror Bernt Eric Uhlin.

– Framsteg sker ofta i interfaser, när du interagerar med andra och får nya influenser. När vi skulle rekrytera sökte vi också forskare som var beredda att ta risker och helst skulle arbetet också utmynna i excellent forskning. Detta anammade hon.

Äntligen träffar vi Emmanuelle Charpentier

Emmanuelle Charpentier var gästprofessor i Umeå fram till 2017. Sedan 2015 är hon vetenskapschef för Max Planck-institutets avdelning för infektionsbiologi i Berlin och etablerar nu den nya enheten för studiet av patogener vid samma institut.

Efter det stora genombrottet har det blivit det snudd på omöjligt att få en intervju. Ny Teknik har försökt flera gånger genom åren. Förfrågningarna går via pr-personer eller kommunikatörer, som antingen inte svarar eller ber om att få frågorna i förväg och läsa texten innan den ska publiceras.

Men när vi till slut får vi träffa Emmanuelle Charpentier i samband med att hon ska tala om Crispr på Ingenjörsvetenskapsakademien, IVA, i Stockholm, sker det helt utan något pr-entourage.

Vi får 15 minuter på oss att prata om metoden som i dag används runt om i världen för att utveckla allt från tåligare grödor till nya medicinska behandlingar. Emmanuelle Charpentier svarar vänligt på alla frågor, även de hon inte hade fått i förväg.

Läs mer: Gensaxen kan förändra livets kod: ”Det här är en teknik med två sidor”

Emmanuelle Charpentier har ofta lyft fram den viktiga roll som Umeå-tiden spelade för hennes forskarkarriär. Hon lämnade Max F Perutz-labbet i Wien 2009 för att börja vid den nystartade forskningsenheten Mims vid Umeå universitet. Hon kom dit med en klar bild av vad hon ville undersöka.

– När jag tackade ja till jobbet i Umeå hade jag och mitt forskarlag i Wien nyligen identifierat Crispr och en av rna-molekylerna. Idén att koppla samman Crispr-systemet med den andra rna-molekylen, det som gör Cas9 så speciellt, utvecklades i Umeå, berättar Emmanuelle Charpentier för Ny Teknik.

Hon hade en misstanke om att två rna-molekyler samarbetade för att leda Cas9-proteinet till rätt dna-sekvens i ett virus. I juni 2009 fick hon sin teori bekräftad. Hon kunde nu beskriva den andra rna-molekylens roll för aktiveringen av Crispr-rna i Cas9-systemet. Studien publicerades i Nature 2011.

Hon visste att det här kunde bli något stort.

Nästan tio år senare arbetar Emmanuelle Charpentier fortfarande med att utforska Crispr Cas9-systemets molekylära och biologiska aspekter. Men hon har även börjat undersöka andra Crispr Cas-mekanismer och system, som proteinet Cpf1, som numera kallas Cas12a, som klyver dna i var och en av de båda kedjorna i en genomdubbelspiral.

Läs mer: Forskare vill behandla infertilitet med genteknik

Crispr-systemen fungerar på lite olika sätt och med olika proteiner. Vissa har dna-sekvenser som mål, andra rna. Proteinerna kan också ha olika sätt att klippa.

– Vi försöker förstå hur de olika Crispr-systemen fungerar och de olika stadierna av bakterieimmunitet, vilket utgör Crispr-systemens egentliga funktion. Ett av våra mål är att bättre förstå utvecklingen av bakteriella sjukdomar. Utifrån detta har vi också börjat arbeta med några tillämpningar av Crispr-Cas9, med screening av mänskliga celler för att se om Crispr kan användas för att skapa modeller av infektioner, vilket gör det lättare för oss att förstå vilka mekanismer i molekylerna och cellerna som är ansvariga där, berättar Emmanuelle Charpentier.

Emmanuelle Charpentier är medgrundare till Crispr Therapeutics, ett företag som är inriktat på att utveckla Crispr Cas9-tekniken för behandling av genetiska sjukdomar hos människor och för immunoterapi. Företaget har nyligen inlett en klinisk studie i Europa för patienter med blodsjukdomen beta-talassemi. Emmanuelle Charpentier själv arbetar inte med studien och vill inte kommentera den ytterligare.

En risk att tekniken missbrukas

Men hon säger att hennes stora förhoppning med Crispr-Cas9 är att tekniken ska kunna användas på ett framgångsrikt sätt mot genetiska störningar och i just immunoterapi.

– Tekniken har redan visat sig vara transformativ inom forskning och utveckling. Inom växtbiologi, bioteknik och säkerligen inom det medicinska fältet har det blivit möjligt att redigera gener i en stor variation av celler, och specifikt mänskliga celler, på ett sätt som det har varit svårt att få till tidigare, säger hon.

Den risk Emmanuelle Charpentier ser med tekniken är att den kan missbrukas och användas för att förbättra redan friska människor.

– Men det är långt kvar innan tekniken skulle kunna användas för det, tekniken är inte där ännu. Just nu pågår ett arbete för att se till att den kan användas på ett ansvarsfullt sätt inom forskning och utveckling.

Läs mer: 5 saker du behöver veta om Crispr och patentstriden

Har din syn på Crispr förändrats på något sätt?

– Nej, och Crispr har egentligen inte väckt några nya etiska frågor, de fanns även innan den här tekniken kom. Det har varit möjligt att modifiera gener i 40-50 år. Som genetiker som arbetar med bakterier har jag alltid behövt konfrontera de etiska frågorna, men nu har jag blivit mer medveten om de rörelser som finns som är för mänsklig förbättring.

Vi hinner med en sista fråga och det handlar om EU-domstolens beslut från i somras. Crispr-modifierade växter ska klassas som GMO, tycker domstolen. Beslutet hotar växtforskningen, menar de som vill utveckla tåligare och mer näringsrika grödor. Även Emmanuelle Charpentier är besviken över beslutet.

– EU valde en konservativ väg och ja, jag är lite överraskad över det, säger Emmanuelle Charpentier.

Mer om Emmanuelle Charpentier

Den franska mikrobiologen och biokemisten Emmanuelle Charpentier är född 11 december 1968. Hon har studerat biokemi, mikrobiologi och genetik vid Pierre och Marie Curie-universitetet i Paris och doktorerade 1995 med sin forskning vid Pasteurinstitutet.

År 2006 blev hon docent i mikrobiologi vid Wiens universitet. Två år senare rekryterades hon till Umeå universitet och The Laboratory for Molecular Infection Medicine Sweden, Mims, där hon ledde en självständig forskargrupp. Mellan åren 2012-2017 var hon gästprofessor vid Umeå Centre for Microbial Research.

Sedan 2015 är Emmanuelle Charpentier föreståndare för Max Plancks institut för infektionsbiologi i Berlin. Hon etablerar nu en ny enheten vid institutet, för studiet av patogener.

Ania Obminska

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt