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Jennifer Doudna

Jennifer Anne Doudna ForMemRS ( / ˈd d n ə / ; [1] nacida el 19 de febrero de 1964) [ 2] es una bioquímica estadounidense que ha sido pionera en el trabajo de edición genética CRISPR y ha realizado otras contribuciones fundamentales en bioquímica y genética. Recibió el Premio Nobel de Química 2020 , junto con Emmanuelle Charpentier , "por el desarrollo de un método para la edición del genoma". [3] [4] Es profesora titular de la Cátedra Li Ka Shing del Canciller en el departamento de química y el departamento de biología molecular y celular de la Universidad de California, Berkeley . Ha sido investigadora del Instituto Médico Howard Hughes desde 1997. [5]

En 2012, Doudna y Emmanuelle Charpentier fueron las primeras en proponer que CRISPR- Cas9 (enzimas de bacterias que controlan la inmunidad microbiana) podría usarse para la edición programable de genomas, [6] [7] lo que ha sido llamado uno de los descubrimientos más significativos en la historia de la biología . [8] Desde entonces, Doudna ha sido una figura líder en lo que se conoce como la " revolución CRISPR " por su trabajo fundamental y liderazgo en el desarrollo de la edición genómica mediada por CRISPR . [6]

Doudna en el Instituto de Genómica Innovadora

Los premios y becas de Doudna incluyen el Premio Alan T. Waterman de 2000 por su investigación sobre la estructura de una ribozima , determinada por cristalografía de rayos X [9] y el Premio Breakthrough en Ciencias de la Vida de 2015 por la tecnología de edición del genoma CRISPR-Cas9, con Charpentier. [10] Ha sido co-receptora del Premio Gruber en Genética (2015), [11] el Premio Tang (2016), [12] el Premio Internacional Gairdner de Canadá (2016), [13] y el Premio Japón (2017). [14] Fue nombrada una de las 100 personas más influyentes de Time en 2015, [15] y en 2023 fue incluida en el Salón de la Fama de los Inventores Nacionales . [16]

Vida temprana y educación

Jennifer Doudna nació el 19 de febrero de 1964 en Washington, DC, como hija de Dorothy Jane (Williams) y Martin Kirk Doudna. [2] [17] Su padre recibió su doctorado en literatura inglesa de la Universidad de Michigan , y su madre tenía una maestría en educación. [6] [7] Cuando Doudna tenía siete años, la familia se mudó a Hawái para que su padre pudiera aceptar un puesto de profesor de literatura estadounidense en la Universidad de Hawái en Hilo . [6] [7] La ​​madre de Doudna obtuvo una segunda maestría en historia asiática de la universidad y enseñó historia en un colegio comunitario local. [6] [7]

Al crecer en Hilo, Hawaii , Doudna estaba fascinada por la belleza ambiental de la isla y su flora y fauna . La naturaleza desarrolló su sentido de curiosidad y su deseo de comprender los mecanismos biológicos subyacentes de la vida. [6] [7] Esto se combinó con la atmósfera de búsqueda intelectual que sus padres alentaron en casa. Su padre disfrutaba leyendo sobre ciencia y llenó la casa con muchos libros de ciencia popular . [6] [7] Cuando Doudna estaba en sexto grado, le dio una copia del libro de James Watson de 1968 sobre el descubrimiento de la estructura del ADN, La doble hélice , que fue una gran inspiración. [18] Doudna también desarrolló su interés en la ciencia y las matemáticas en la escuela. [6] [18] Aunque a Doudna le dijeron que "las mujeres no se dedican a la ciencia", ella sabía que quería ser científica sin importar nada. Nada de lo que se le dijo la hizo dudar, dijo Doudna: "Cuando alguien me dice que no puedo hacer algo y sé que puedo, simplemente me hace más decidida a hacerlo". [19]

Mientras asistía a la escuela secundaria de Hilo , el interés de Doudna en la ciencia fue alimentado por su maestra de química de décimo grado, la Sra. Jeanette Wong, a quien ha citado rutinariamente como una influencia significativa en despertar su naciente curiosidad científica. [18] [20] [21] [22] Un profesor visitante sobre células cancerosas alentó aún más su búsqueda de la ciencia como una opción profesional. [18] Pasó un verano trabajando en el laboratorio de la Universidad de Hawái en Hilo del destacado micólogo Don Hemmes y se graduó de la escuela secundaria de Hilo en 1981. [23]

Doudna era una estudiante de pregrado en Pomona College en Claremont, California , donde estudió bioquímica . [6] [7] Durante su primer año, mientras tomaba un curso de química general, cuestionó su propia capacidad para seguir una carrera en ciencias y consideró cambiar su especialidad a francés como estudiante de segundo año. [24] [6] Sin embargo, su profesor de francés le sugirió que se quedara con la ciencia. [6] [24] Los profesores de química Fred Grieman y Corwin Hansch en Pomona tuvieron un gran impacto en ella. [24] Comenzó su primera investigación científica en el laboratorio de la profesora Sharon Panasenko. [24] Obtuvo su licenciatura en bioquímica en 1985. [24] [25] Eligió la Facultad de Medicina de Harvard para sus estudios de doctorado y obtuvo un doctorado en Química Biológica y Farmacología Molecular en 1989. [5] [26] Su doctorado . La disertación versó sobre un sistema que aumentaba la eficiencia de un ARN catalítico autorreplicante [10] y fue supervisada por Jack W. Szostak . [10]

Carrera e investigación

Después de su doctorado, realizó becas de investigación en biología molecular en el Hospital General de Massachusetts y en genética en la Facultad de Medicina de Harvard. [5] De 1991 a 1994, fue investigadora postdoctoral Lucille P. Markey en Ciencias Biomédicas en la Universidad de Colorado en Boulder , donde trabajó con Thomas Cech . [5] En 2022 , Doudna tiene un índice h de 141 según Google Scholar [27] y de 111 según Scopus . [28]

Investigación sobre la estructura y función de las ribozimas

Al principio de su carrera científica, Doudna trabajó para descubrir la estructura y la función biológica de las enzimas de ARN o ribozimas . [24] Mientras estaba en el laboratorio de Szostak, Doudna rediseñó el intrón catalítico del grupo I de Tetrahymena autoempalmable en un ribozima catalítico verdadero que copiaba plantillas de ARN. [24] Su enfoque estaba en la ingeniería de ribozimas y en la comprensión de sus mecanismos subyacentes; sin embargo, se dio cuenta de que no poder ver los mecanismos moleculares de las ribozimas era un problema importante. Doudna fue al laboratorio de Thomas Cech en la Universidad de Colorado Boulder para cristalizar y determinar la estructura tridimensional de una ribozima por primera vez, de modo que la estructura de la ribozima pudiera compararse con la de las enzimas , las proteínas catalíticas . [24] Comenzó este proyecto en el laboratorio de Cech en 1991 y lo terminó en la Universidad de Yale en 1996. [10] Doudna se unió al Departamento de Biofísica Molecular y Bioquímica de Yale como profesora asistente en 1994. [5]

Retrato de Jennifer Doudna realizado por Christopher Michel para las Academias Nacionales

Estructura del sitio activo de una ribozima basada en difracción de rayos X en Yale

Forma de un intrón autoempalmable con dos exones (mostrado en rojo y azul). DS Goodsell, 2005, PDB

En Yale, el grupo de Doudna fue capaz de cristalizar y resolver la estructura tridimensional del núcleo catalítico de la ribozima del grupo I de Tetrahymena . [24] Demostraron que un núcleo de cinco iones de magnesio se agrupaba en una región del dominio P4-P6 de la ribozima, formando un núcleo hidrofóbico alrededor del cual el resto de la estructura podía plegarse. [24] Esto es análogo pero químicamente distinto de la forma en que las proteínas suelen tener un núcleo de aminoácidos hidrofóbicos. [24] Su grupo ha cristalizado otras ribozimas, [10] incluida la ribozima del virus de la hepatitis delta . [24] Este trabajo inicial para resolver grandes estructuras de ARN condujo a estudios estructurales adicionales sobre un sitio de entrada interno al ribosoma (IRES) y complejos proteína-ARN como la partícula de reconocimiento de señales . [24]

Doudna fue promovida al puesto de Profesora Henry Ford II de Biofísica Molecular y Bioquímica en Yale en 2000. En 2000-2001, fue Profesora Visitante Robert Burns Woodward de Química en la Universidad de Harvard . [5]

Mudarse a Berkeley

En 2002, se unió a su marido, Jamie Cate, en Berkeley , y aceptó un puesto como profesora de bioquímica y biología molecular. [10] Doudna también obtuvo acceso al sincrotrón del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley para sus experimentos con difracción de rayos X de alta potencia. [10]

En 2009, se ausentó de Berkeley para trabajar en Genentech y dirigir la investigación de descubrimiento. [29] Dejó Genentech después de dos meses y regresó a Berkeley con la ayuda de su colega Michael Marletta , [30] cancelando todas sus obligaciones de estudiar CRISPR . [29]

A partir de 2023, Doudna se ubicó en la Universidad de California, Berkeley, donde dirige el Instituto de Genómica Innovadora , una colaboración entre Berkeley y UCSF fundada por Doudna para desarrollar tecnología de edición genómica y aplicarla a algunos de los mayores problemas de la sociedad en salud humana, agricultura y cambio climático. [31] [32] [33] Doudna ocupa la Cátedra del Canciller Li Ka Shing en Biomedicina y Salud, y es la presidenta del Comité Asesor del Canciller en Biología. [5] Su laboratorio ahora se centra en la estructura y función de los sistemas CRISPR-Cas, desarrollando nueva tecnología de edición genómica y mecanismos de administración para terapias CRISPR, y técnicas novedosas para editar con precisión microbiomas . [34] [35] [36] [31]

Descubrimiento de edición genómica mediante CRISPR-Cas9

Doudna conoció el sistema CRISPR gracias a Jillian Banfield en 2006, quien lo había encontrado a través de una búsqueda en Google, al escribir "RNAi y UC Berkeley" en su navegador, y el nombre de Doudna apareció en la parte superior de la lista. [37] [38] En 2012, Doudna y sus colegas hicieron un nuevo descubrimiento que reduce el tiempo y el trabajo necesarios para editar el ADN genómico. [39] [40] Su descubrimiento se basa en una proteína llamada Cas9 que se encuentra en el sistema inmunológico "CRISPR" de la bacteria Streptococcus , que coopera con el ARN guía y funciona como unas tijeras. La proteína ataca a su presa, el ADN de los virus, y lo corta en pedazos, impidiendo que infecte a la bacteria. [7] Este sistema fue descubierto por primera vez por Yoshizumi Ishino y colegas en 1987 [41] y posteriormente caracterizado por Francisco Mojica , [42] pero Doudna y Emmanuelle Charpentier demostraron por primera vez que podían usar diferentes ARN para programarlo para cortar y editar diferentes ADN. [7]

A medida que CRISPR se utiliza cada vez más para editar organismos multicelulares, Doudna sigue siendo convocada para servir como líder de pensamiento sobre la ética de cambiar la función de un organismo utilizando la tecnología CRISPR. [43] Desde entonces, su descubrimiento ha sido desarrollado por muchos grupos de investigación [10] para aplicaciones que van desde la biología celular fundamental, la investigación vegetal y animal hasta tratamientos para enfermedades como la anemia de células falciformes , la fibrosis quística , la enfermedad de Huntington y el VIH. [6] [39] Doudna y varios otros biólogos destacados pidieron una moratoria mundial sobre cualquier aplicación clínica de la edición genética utilizando CRISPR . [44] [45] Doudna apoya el uso de CRISPR en la edición genética somática, alteraciones genéticas que no se transmiten a la siguiente generación, pero no la edición genética de la línea germinal. [46]

Complejo CRISPR-Cas9

El sistema CRISPR creó una nueva forma sencilla de editar ADN y hubo una prisa por patentar la técnica. [6] Doudna y los colaboradores de UC Berkeley solicitaron una patente y también lo hizo un grupo del Broad Institute afiliado al Instituto Tecnológico de Massachusetts y Harvard. [47] Feng Zhang en el Broad Institute había demostrado que CRISPR-Cas9 podía editar genes en células humanas cultivadas unos meses después de que Doudna y Charpentier publicaran su método. [39] Antes de que se decidiera la solicitud de patente de UC Berkeley, se otorgó una patente a los investigadores de Broad y UC Berkeley presentó una demanda contra la decisión. [47] En 2017, el tribunal falló a favor del Broad Institute, que afirmó que habían iniciado la investigación antes y la habían aplicado primero a la ingeniería de células humanas, apoyando así la edición en células humanas con evidencia, pero que el grupo de UC Berkeley solo había sugerido esta aplicación. [47] UC Berkeley apeló con el argumento de que habían discutido y explicado claramente cómo hacer la aplicación que Broad había perseguido. [48] ​​En septiembre de 2018, el tribunal de apelaciones decidió a favor de la patente del Broad Institute. [49] Mientras tanto, también se concedió la patente de UC Berkeley y los cosolicitantes para cubrir la técnica general. [50] Para complicar aún más el asunto, en Europa se rechazó la afirmación del Broad Institute de haber iniciado la investigación primero. [51] El rechazo se debió a una falla de procedimiento en la solicitud que involucraba a un conjunto diferente de personal enumerado en la demanda y la solicitud de patente, lo que llevó a especular que el grupo de UC Berkeley prevalecería en Europa. [51] Doudna cofundó Caribou Biosciences, una empresa para comercializar la tecnología CRISPR, en 2011. [52] En septiembre de 2013, Doudna cofundó Editas Medicine con Zhang y otros a pesar de sus batallas legales, pero renunció en junio de 2014; Charpentier luego la invitó a unirse a CRISPR Therapeutics , pero ella se negó después de la experiencia similar a un "divorcio" en Editas. [53] Doudna también es cofundadora de Intellia Therapeutics, una empresa derivada de Caribou [54] [55] y de Scribe Therapeutics, que fue pionera en CasX, un Cas9 más compacto y de última generación que puede cortar ADN de manera eficiente. [56]

En 2017, fue coautora de A Crack in Creation: Gene Editing and the Unthinkable Power to Control Evolution , [6] un caso raro de relato en primera persona de un gran avance científico, dirigido al público en general. [57]

Además del avance de CRISPR, Doudna ha descubierto que el virus de la hepatitis C utiliza una estrategia inusual para sintetizar proteínas virales. [58] Este trabajo podría conducir al desarrollo de nuevos medicamentos para detener las infecciones sin causar daño a los tejidos del cuerpo. [58]

"Tengo mucho optimismo sobre lo que CRISPR puede hacer para ayudar a curar enfermedades genéticas no tratadas y mejorar la agricultura sostenible, pero también me preocupa que los beneficios de la tecnología podrían no llegar a quienes más los necesitan si no somos reflexivos y deliberados sobre cómo desarrollamos la tecnología", dijo Doudna. [19]

Biociencias del mamut

En 2017, Doudna cofundó Mammoth Biosciences , [59] una startup de tecnología de bioingeniería con sede en San Francisco. La financiación inicial recaudó 23 millones de dólares, [60] con una ronda de financiación de serie B en 2020 que recaudó 45 millones de dólares. [61] La empresa se centra en mejorar el acceso a pruebas de detección biológica que aborden "desafíos en la atención médica, la agricultura, el monitoreo ambiental, la biodefensa y más". [59]

Respuesta al COVID-19

A partir de marzo de 2020, Doudna organizó un esfuerzo para utilizar tecnologías basadas en CRISPR para abordar la pandemia de COVID-19 junto con Dave Savage, Robert Tjian y otros colegas del Innovative Genomics Institute (IGI), donde crearon un centro de pruebas. [62] Este centro procesó más de 500.000 muestras de pacientes de estudiantes, personal y profesores de UC Berkeley, así como miembros de la comunidad circundante y trabajadores agrícolas en el área de Salinas. [63] [64] Mammoth Biosciences anunció una validación revisada por pares de un diagnóstico rápido de COVID-19 en el punto de necesidad basado en CRISPR que es más rápido y menos costoso que las pruebas basadas en qRT-PCR . [65]

Otras actividades

También es la fundadora y presidenta del consejo de gobierno del Innovative Genomics Institute, que cofundó en 2014. [36] Doudna también es científica de la facultad en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley , investigadora principal en los Institutos Gladstone y profesora adjunta de farmacología celular y molecular en la Universidad de California, San Francisco (UCSF). [66] [24] [67]

Doudna forma parte de los consejos asesores científicos de las empresas que cofundó, como Caribou, [68] Intellia, [69] Mammoth, [70] y Scribe; [71] así como de otras como Altos Labs , [72] Isomorphic Labs , [73] Johnson & Johnson , [74] Synthego, [75] Tempus Labs, [76] y Welch Foundation . [77] Se unió a Sixth Street Partners en 2022 como su asesora científica principal, para guiar las decisiones de inversión relacionadas con CRISPR. [78] [79]

Vida personal

El primer matrimonio de Doudna fue en 1988 con un compañero de estudios de posgrado en Harvard llamado Tom Griffin, pero sus intereses eran más amplios y menos centrados en la investigación que los de ella y se divorciaron unos años después. Griffin quería mudarse a Boulder, Colorado , donde Doudna también estaba interesada en trabajar con Thomas Cech . [80] Como investigadora postdoctoral en la Universidad de Colorado, Doudna conoció a Jamie Cate, entonces estudiante de posgrado. Trabajaron juntos en el proyecto para cristalizar y determinar la estructura de la región catalítica del intrón P4-P6 del Grupo I de Tetrahymena . Doudna llevó a Cate con ella a Yale y se casaron en Hawái en 2000. Cate más tarde se convirtió en profesor en el Instituto Tecnológico de Massachusetts y Doudna lo siguió a Boston en Harvard, pero en 2002 ambos aceptaron puestos de profesorado en Berkeley y se mudaron allí juntos; Cate prefería el ambiente menos formal de la Costa Oeste por sus experiencias anteriores en la Universidad de California, Santa Cruz y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley , y a Doudna le gustaba que Berkeley fuera una universidad pública . [81] Cate es profesor de Berkeley y trabaja en la edición genética de levaduras para aumentar su fermentación de celulosa para la producción de biocombustibles. Doudna y Cate tienen un hijo nacido en 2002 que asiste a la UC Berkeley, donde estudia ingeniería eléctrica y ciencias de la computación. [7] Viven en Berkeley. [82]

Premios y honores

Doudna fue una becaria Searle y recibió el premio Beckman Young Investigators Award en 1996. [83] [84] [85] En 2000, recibió el premio Alan T. Waterman , el máximo honor de la National Science Foundation que reconoce anualmente a un investigador destacado menor de 35 años, por su determinación de la estructura de una ribozima . [9] En 2001, recibió el premio Eli Lilly en química biológica de la American Chemical Society . [5]

En 2015, junto con Emmanuelle Charpentier , recibió el Premio Breakthrough en Ciencias de la Vida por sus contribuciones a la tecnología de edición del genoma CRISPR /Cas9. [86] En 2016, junto con Charpentier, Feng Zhang , Philippe Horvath y Rodolphe Barrangou , recibió el Premio Internacional Gairdner de Canadá . [13] También en 2016, recibió el Premio Heineken de Bioquímica y Biofísica. [87] También ha sido co-receptora del Premio Gruber en Genética (2015), [88] el Premio Tang (2016), [12] el Premio Japón (2017) y el Premio del Centro Médico Albany (2017). [89] En 2018, Doudna recibió el Premio NAS en Ciencias Químicas , [90] el Premio Pearl Meister Greengard de la Universidad Rockefeller , [91] y una Medalla de Honor de la Sociedad Estadounidense del Cáncer . [92] También en 2018, recibió el Premio Kavli en Nanociencia (junto con Emmanuelle Charpentier y Virginijus Šikšnys ). [93] [94] En 2019 recibió el Premio Harvey del Technion/Israel para el año 2018 (junto con Emmanuelle Charpentier y Feng Zhang ) [95] y el Premio LUI Che Woo en la categoría de Mejora del Bienestar. [96] En 2020, recibió el Premio Wolf en Medicina (junto con Emmanuelle Charpentier ). [97] También en 2020, Doudna y Charpentier recibieron el Premio Nobel de Química "por el desarrollo de un método para la edición del genoma". [4] [3]

Fue elegida miembro de la Academia Nacional de Ciencias en 2002, [98] [24] de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias en 2003, [99] de la Academia Nacional de Medicina en 2010 y de la Academia Nacional de Inventores en 2014. [5] En 2015, junto con Charpentier, se convirtió en miembro de la Academia Estadounidense de Microbiología . [100] Fue elegida Miembro Extranjero de la Royal Society (ForMemRS) en 2016. [101] En 2017, Doudna recibió el premio Golden Plate [102] de la Academia Estadounidense de Logros . [103] En 2020, recibió una beca Guggenheim . [104] En 2021 recibió el Premio a la Excelencia en Diagnóstico Molecular de la Asociación de Patología Molecular . [105] En 2021, el Papa Francisco nombró a Doudna y a otras dos mujeres Premio Nobel, Donna Strickland y Emmanuelle Charpentier, como miembros de la Academia Pontificia de Ciencias . [106]

Ella, junto con Charpentier, fue nombrada una de las 100 personas más influyentes de la revista Time en 2015, [15] y fue finalista de la Persona del Año de la revista Time en 2016 junto con otros investigadores de CRISPR. [39] En 2018 y 2023, recibió títulos honorarios de Doctora en Ciencias de la USC [107] y Harvard, [108] respectivamente.

Referencias

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Bibliografía

Enlaces externos