Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna

Por Lluis Montoliu, el 20 febrero, 2021. Categoría(s): edición genética • historia de la ciencia • Premio Nobel • webinar
Vídeo en YouTube de la charla que impartí el 11 de febrero de 2021 sobre Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna con motivo del Día Internacional de la Mujer y la Niña en la Ciencia, invitado por IFT y otros centros del CSIC y la UAM en el campus de Cantoblanco.

El pasado 11 de febrero de 2021, con motivo del Día Internacional de la Mujer y la Niña en la Ciencia, desde el Instituto de Física Teórica y otros centros del CSIC y de la Universidad Autónoma de Madrid en el campus de Cantoblanco, me invitaron a dar una charla (webinar) para glosar los perfiles profesionales de las investigadoras Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna, galardonadas con el Premio Nobel de Química de 2020 por «desarrollar un método de edición genética«. Decidí plantear el webinar como una descripción comparativa de las carreras profesionales, bien distintas, que habían seguido estas dos estupendas científicas, quienes, a pesar de seguir rutas diferentes, las dos han acabado recibiendo el mayor premio y reconocimiento que puede recibir un investigador o investigadora a lo largo de su carrera.

Webinar sobre Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna impartido a través del canal de YouTube del IFT.

La charla quedó grabada en el canal de YouTube del IFT y podéis volver a verla cuando queráis en este vídeo. Es la primera vez que he impartido una charla de estas características y con estos datos, muchos creo que desconocidos, sobre cómo acabaron Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna trabajando juntas y cómo llegaron a encontrase con los sistemas CRISPR bacterianos que había descrito Francis Mojica muchos años antes.

Para completar la información sobre estas dos investigadoras adjunto a continuación las dos biografías que escribí sobre ellas para la web de la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular (SEBBM) que recoge perfiles de investigadoras bioquímicas ilustres.

Emmanuelle Charpentier. Fotografía: agencia SINC

Emmanuelle Charpentier

La investigadora francesa Emmanuelle Charpentier, a pesar de su juventud (Juvisy-sur-Orge, Freancia, 1968) ha tenido una vida académica y profesional muy intensa, siempre con la maleta preparada, que la ha llevado a investigar (y a triunfar) en muchas instituciones de diferentes países (1), hasta recibir, merecidamente, el Premio Nobel de Química el pasado octubre de 2020, junto a Jennifer Doudna, por su contribución al desarrollo de un método de edición genética, basado en las herramientas CRISPR-Cas. La carrera científica de Charpentier ilustra su hiperactividad, su ambición profesional y su explosiva inquietud investigadora que la llevó a aceptar y a superar retos cada vez más elevados hasta acabar dirigiendo en la actualidad un instituto de la Sociedad Max Planck en Alemania.

Emmanuellle Charpentier estudió bioquímica, microbiología y genética en la prestigiosa Université Pierre et Marie Curie de París, que desde 2018 forma parte de la Sorbonne University. Para cursar sus estudios de doctorado, entre 1992 y 1995, escogió el no menos prestigioso Institut Pasteur en Paris donde realizó su tesis sobre microbiología, investigando sobre la resistencia a antibióticos. Tras doctorarse, y tras un primer postdoc en el propio Pasteur, inició una sucesión de estancias postdoctorales por los Estados Unidos de América, que la llevaron a la Rockefeller University, en Nueva York (1996-97), al New York University Medical Center (1997-99) y al St. Jude’s Children Research Hospital, en Memphis y el Skirball Institute of Molecular Medicine, de nuevo en New York, entre 1999 y 2002. Durante esos años Charpentier investigó sobre temas relacionados con su tesis, como los elementos móviles en bacterias del género Streptococcus y la resistencia a antibióticos (lo que le permitió una primera coautoría en un trabajo publicado en Nature en 1999 (2), pero también exploró otros temas más alejados, como la regulación del crecimiento del pelo en ratones.

En 2002 regresó a Europa para liderar su propio laboratorio, primero como Profesora Ayudante Doctor (hasta 2004) y luego como Profesora Titular por la Universidad de Viena, en los famosos Max Perutz Labs. Entre 2004 y 2006 dirigió el departamento de Microbiología e Inmunobiología. En 2004 descubrió que la virulencia en Streptoccus estaba regulada por una molécula de ARN (3). En 2006 se acreditó como Microbióloga y siguió vinculada a Viena hasta 2009. En 2008, y hasta 2013, trasladó su laboratorio a la Universidad de Umeå (Suecia). Fue durante su estancia en Suecia cuando Charpentier publicó uno de los descubrimientos fundamentales del universo CRISPR-Cas9 de Streptococcus pyogenes, al describir el tercer componente: tracrRNA (4) en 2011, la molécula que permite unir el crRNA (descubierto en 2008, que se aparea con la secuencia diana del gen a cortar) y la nucleasa Cas9.

Ese mismo año, 2011, coincidió con Jennifer Doudna, una investigadora ya por aquel entonces mucho más senior y consolidada, de gran prestigio, en un congreso de la Sociedad Americana de Microbiología en San Juan de Puerto Rico (otro ejemplo del valor intangible e innegable de las reuniones presenciales y las conversaciones entre participantes en una reunión científica, que tanto se echan de menos durante la pandemia COVID-19) y decidieron colaborar en el que fue probablemente su mayor éxito profesional: la descripción de los componentes y el mecanismo de acción del sistema CRISPR-Cas9 de S. pyogenes, y su propuesta de que este sistema de defensa procariótico podría servir para promover la edición de genes de cualquier organismo, artículo pionero que publicaron conjuntamente en la revista Science en junio de 2012 (5) y que les llevaría a Estocolmo apenas ocho años después.

En 2013 trasladó de nuevo su laboratorio, esta vez a Braunschweig (Alemania), donde se encuentra el Helmholtz Centre for Infection Research, como los equivalentes a Profesora de investigación y Catedrática de la Facultad de Medicina de Hannover. En 2014 fue nombrada Alexander von Humboldt Professor y en 2015 aceptó la oferta para unirse a la Sociedad Max Planck y dirigir el Departamento de Regulation in Infection Biology en el centro Max Planck Institute for Infection Biology en Berlín, donde sigue en la actualidad. En 2016 fue nombrada Catedrática Honoraria de la Universidad Humboldt y desde 2018 fundó y dirige la unidad independiente del Instituto Max Planck sobre Ciencia de Patógenos.

  1. Abbot A. The quiet revolutionary: How the co-discovery of CRISPR explosively changed Emmanuelle Charpentier’s life. Nature news, 27 April 2016.
  2. Novak R, Henriques B, Charpentier E, Normark S, Tuomanen E. Emergence of vancomycin tolerance in Streptococcus pneumoniae. Nature. 1999 Jun 10;399(6736):590-3.
  3. Mangold M, Siller M, Roppenser B, Vlaminckx BJ, Penfound TA, Klein R, Novak R, Novick RP, Charpentier E. Synthesis of group A streptococcal virulence factors is controlled by a regulatory RNA molecule. Mol Microbiol. 2004 Sep;53(5):1515-27.
  4. Deltcheva E, Chylinski K, Sharma CM, Gonzales K, Chao Y, Pirzada ZA, Eckert MR, Vogel J, Charpentier E. CRISPR RNA maturation by trans-encoded small RNA and host factor RNase III. Nature. 2011 Mar 31;471(7340):602-7.
  5. Jinek M, Chylinski K, Fonfara I, Hauer M, Doudna JA, Charpentier E. A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity. Science. 2012 Aug 17;337(6096):816-21.

Nota: Esta biografía de Emmanuelle Charpentier ha sido publicada previamente en la web de la SEBBM (Febrero de 2021)

Jennifer Doudna. Fotografía: agencia SINC

Jennifer Doudna

Jennifer Doudna es una bioquímica norteamericana (1964, Washington DC, EE.UU.) reflexiva, culta, dotada de un talento innegable, experta en estructura de macromoléculas, que pudo desarrollar sus cualidades innatas en las diferentes instituciones prestigiosas en las que investigó y los investigadores excepcionales con quienes colaboró, sin moverse de EE.UU. En este sentido representa un perfil académico muy distinto al de su colaboradora Emmanuelle Charpentier, a quien conoció en 2011 en un congreso internacional y con quien propuso en 2012 en un artículo seminal en la revista Science (1), que los sistemas de defensa CRISPR-Cas que las bacterias y las arqueas usan para defenderse de bacteriófagos, descubiertos por Francis Mojica (Universidad de Alicante) en 2005, pueden convertirse en verdaderas herramientas de edición genética. Esta propuesta, ampliamente refrendada por muchos investigadores de todo el mundo, la llevó a recibir un merecido Premio Nobel de Química en 2020, distinción que compartió con Charpentier.

A la corta de edad de 7 años Doudna se mudó con su familia a Hilo (Hawaii, EE.UU.), siguiendo el trabajo de su padre, como profesor de literatura americana, y el de su madre, como profesora de historia asiática. La atmósfera académica familiar, ambos progenitores eran profesores universitarios, el contacto con una flora y fauna exuberantes, y una profesora de Química en el instituto despertaron sin duda la curiosidad de esa niña que decidió convertirse en científica (2).

Jennifer Doudna se graduó en 1985 en Bioquímica por el Pomona College (Claremont, California) y realizó su tesis doctoral en la Facultad de Medicina de la Universidad de Harvard, donde obtuvo su doctorado en Química Biológica y Farmacología Molecular en 1989. Su trabajo versó sobre moléculas ARN con capacidad catalítica auto replicativa, los ribozimas, en una tesis dirigida por Jack Szostak, Premio Nobel de Medicina en 2009 por descubrir los telómeros y la actividad telomerasa en los extremos de los cromosomas, compartido con Elizabeth Blackburn, y con Carol Greider, en cuyo laboratorio también se formó María Blasco, la Directora del CNIO.

Tras doctorarse Doudna concatenó diferentes contratos como investigadora postdoctoral en el Hospital General de Massachusetts y en la Facultad de Medicina de Harvard, y en 1991 se trasladó a la Universidad de Colorado en Boulder a investigar con Thomas Cech, químico norteamericano que recibió el Premio Nobel de Química en 1989, que compartió con Sydney Altman, por descubrir las propiedades catalíticas del ARN.

En 1994 Jennifer Doudna obtuvo una plaza de profesora contratada en la Universidad de Yale donde completó en 1996 su proyecto de cristalizar y obtener la estructura tridimensional de una ribozima, trabajó que publicó en la revista Science (3), usando las técnicas de biología estructural que había aprendido con Cech. En el año 2000 promocionó a catedrática de Biofísica Molecular y Bioquímica en Yale, puesto que compatibilizó con el de profesora visitante de Harvard hasta 2001 (4)

En el año 2002 le ofrecieron a Jennifer Doudna una plaza en la Universidad de California, en Berkeley, como investigadora y catedrática de Bioquímica y Biología Molecular. En 2009 pidió una excedencia para trabajar en la empresa Genentech que apenas disfrutó dos meses, para regresar a Berkeley, cancelar todos sus proyectos y focalizarse en los sistemas CRISPR-Cas, un tema al que había llegado de la mano de una microbióloga colega en Berkeley, Jill Banfield. Esta investigadora había leído un artículo de Kira Makarova en 2006 en el que relataba la existencia de este sistema inmune procariota que parecía estar basado en una interferencia mediada por ARN, publicación que a su vez citaba el trabajo seminal de Francis Mojica, aparecido un año antes en Journal of Molecular Evolution.

La conexión científica entre Doudna y Mojica, mediada a través de otras dos investigadoras, surtió efecto y la bioquímica tardó apenas un año en realizar los experimentos clave que le permitieron obtener la estructura tridimensional de la ribonucleasa que procesaba los crRNA (5), su segunda gran publicación en el universo CRISPR, y la que la catapultó a convertirse en la referencia científica que sigue siendo en este campo.

En la actualidad Jennifer Doudna dirige en Berkeley el Instituto de Innovación Genómica, un centro de investigación promovido por la UC Berkeley y UC San Francisco. Es necesario mencionar la actividad divulgadora desarrollada por Jennifer Doudna, impartiendo conferencias para todos los públicos y siendo co-autora del libro “A crack in creation” (2017), recientemente traducido al español.

  1. Jinek M, Chylinski K, Fonfara I, Hauer M, Doudna JA, Charpentier E. A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity. Science. 2012 Aug 17;337(6096):816-21.
  2. Mukhopadhyay Rajendrani. “On the same wavelength” ASBMBToday, revista de la Asociación Americana de Bioquímica y Biología Molecular, 1 de agosto de 2014.
  3. Cate JH, Gooding AR, Podell E, Zhou K, Golden BL, Kundrot CE, Cech TR, Doudna JA. Crystal structure of a group I ribozyme domain: principles of RNA packing. Science. 1996 Sep 20;273(5282):1678-85.
  4. Marino M. Biography of Jennifer A. Doudna, Proc Natl Acad Sci U S A. 2004 Dec 7; 101(49): 16987–16989.
  5. Haurwitz RE, Jinek M, Wiedenheft B, Zhou K, Doudna JA. Sequence- and structure-specific RNA processing by a CRISPR endonuclease. Science. 2010 Sep 10;329(5997):1355-8.

Nota: Esta biografía de Jennifer Doudna ha sido publicada previamente en la web de la SEBBM (Febrero de 2021)



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