Дженнифер Дудна - Jennifer Doudna

Дженнифер Дудна
Дженнифер Дудна в 2021 году Кристофер Мишель.
Дженнифер Дудна в Институте инновационной геномики в 2021 году
Родился
Дженнифер Энн Дудна

( 1964-02-19 )19 февраля 1964 г. (57 лет)
Вашингтон, округ Колумбия, США
Образование Колледж Помона ( бакалавр )
Гарвардский университет (доктор философии)
Известен
Супруг (а) Джейми Кейт
Награды
Научная карьера
Поля Биохимия
CRISPR -Cas
RNA biology
Редактирование генов
Учреждения Университет Колорадо Боулдер
Йельский университет
Калифорнийский университет,
Институты Беркли Гладстона
Калифорнийский университет, Сан-Франциско
Тезис На пути к созданию РНК-репликазы  (1989)
Докторант Джек Шостак
Другие научные консультанты Томас Чех
Докторанты Рэйчел Хаурвиц
Веб-сайт

Дженнифер Энн Doudna ForMemRS ( / d aʊ d п ə / , родился 19 февраля 1964), американский биохимик , который сделал новаторскую работу в редактировании гену CRISPR , и сделал другой фундаментальный вклад в области биохимии и генетике. Вместе с Эммануэль Шарпантье она получила Нобелевскую премию по химии 2020 года «за разработку метода редактирования генома». Она является Ли Кашин канцлера кафедрой профессор в отделе химии и кафедра молекулярной и клеточной биологии в Университете Калифорнии, Беркли . С 1997 года она работала следователем в Медицинском институте Говарда Хьюза .

Дудна выросла в Хило , Гавайи. Она окончила Помонский колледж в 1985 году и получила степень доктора философии. окончила Гарвардскую медицинскую школу в 1989 году. Помимо профессора в Беркли, она также является президентом и председателем правления Института инновационной геномики, научным сотрудником Национальной лаборатории Лоуренса Беркли , старшим исследователем в Институтах Гладстона и адъюнкт-профессором. Клеточной и молекулярной фармакологии в Калифорнийском университете в Сан-Франциско (UCSF). В 2012 году Дудна и Эммануэль Шарпантье первыми предложили использовать CRISPR- Cas9 (ферменты бактерий, контролирующих микробный иммунитет) для программируемого редактирования геномов, что было названо одним из самых значительных открытий в истории биологии . С тех пор Дудна была ведущей фигурой в так называемой « CRISPR- революции» за ее фундаментальную работу и лидерство в разработке CRISPR-опосредованного редактирования генома .

Д-р Дженнифер Дудна из Института инновационной геномики

Среди ее множества других престижных наград и стипендий - Премию Алана Т. Уотермана 2000 г. за исследования структуры рибозима , определенной с помощью рентгеновской кристаллографии , и Премию 2015 г. за прорыв в науках о жизни за технологию редактирования генома CRISPR-Cas9, присужденную Шарпантье. . Она была со-лауреатом Премии Грубера в области генетики (2015 г.), Премии Танга (2016 г.), Международной премии Канады Гэрднера (2016 г.) и Премии Японии (2017 г.).

За пределами научного сообщества она была названа одним из 100 самых влиятельных людей журнала Time в 2015 году (вместе с Шарпантье) и заняла второе место в категории Time Person of the Year в 2016 году вместе с другими исследователями CRISPR. В 2017 году она была ведущим автором книги «Трещина в творчестве: редактирование генов и немыслимая сила контроля эволюции» , редкого случая рассказа от первого лица о крупном научном прорыве, нацеленного на широкую публику, опубликованного вскоре после открытия. .

ранняя жизнь и образование

Дженнифер Дудна родилась 19 февраля 1964 года в Вашингтоне, округ Колумбия, как дочь Дороти Джейн (Уильямс) и Мартина Кирка Дудна. Ее отец получил докторскую степень. по английской литературе из Мичиганского университета , а ее мать, домохозяйка, имела степень магистра в области образования. Когда Дудне было семь лет, семья переехала на Гавайи, чтобы ее отец получил должность преподавателя американской литературы в Гавайском университете в Хило . Мать Дудны получила в университете вторую степень магистра истории Азии и преподавала историю в местном колледже. Выросший в Хило, Гавайи , Дудна был очарован экологической красотой острова и его экзотической флорой и фауной . Природа создала в ней чувство любопытства и желание понять основные биологические механизмы жизни. К этому добавилась атмосфера интеллектуальных поисков, которую ее родители поощряли дома. Ее отец любил читать о науке и наполнил дом множеством научно-популярных книг . Когда Дудна училась в шестом классе, он дал ей копию книги Джеймса Уотсона 1968 года об открытии структуры ДНК «Двойная спираль» , которая стала главным источником вдохновения. Дудна также проявляла интерес к естественным наукам и математике в школе. В то время как она училась в средней школе Хило , интерес Дудны к науке подпитывала ее учительница химии в 10-м классе г-жа Жанетт Вонг, которую она регулярно называла значительным фактором, способствовавшим пробуждению ее зарождающегося научного любопытства. Приглашенный лектор по раковым клеткам также поддержал ее стремление к науке в качестве выбора карьеры. Летом она проработала в Гавайском университете в лаборатории известного миколога Дона Хеммеса в Гавайском университете, а в 1981 году окончила среднюю школу Хило .

Дудна была студенткой колледжа Помона в Клермонте, Калифорния , где изучала биохимию . На первом курсе, во время прохождения курса общей химии, она сомневалась в своей способности сделать карьеру в науке и подумывала о переводе своей специальности на французский язык на втором курсе. Однако ее учитель французского посоветовал ей придерживаться естественных наук. Большое влияние на нее оказали профессора химии Фред Гриман и Корвин Ханс из Помоны. Свое первое научное исследование она начала в лаборатории профессора Шарон Панасенко. Она получила степень бакалавра гуманитарных наук в области биохимии в 1985 году. Она выбрала Гарвардскую медицинскую школу для своей докторской диссертации, а в 1989 году получила докторскую степень в области биологической химии и молекулярной фармакологии. Диссертация была посвящена системе, повышающей эффективность самовоспроизводящейся каталитической РНК, и находилась под руководством Джека В. Шостака .

Карьера и исследования

После получения докторской степени она проходила стажировку по молекулярной биологии в Массачусетской больнице общего профиля и по генетике в Гарвардской медицинской школе. С 1991 по 1994 гг. Она была научным сотрудником Люсиль П. Марки в области биомедицины в Университете Колорадо в Боулдере , где она работала с Томасом Чехом .

Исследование структуры и функции рибозима

В начале своей научной карьеры Дудна работала над раскрытием структуры и биологической функции ферментов РНК или рибозимов . Находясь в лаборатории Шостака, Дудна модернизировал самосплайсирующийся каталитический интрон Tetrahymena Group I в настоящий каталитический рибозим, который копировал матрицы РНК. Ее внимание было сосредоточено на разработке рибозимов и понимании лежащих в их основе механизмов; однако она пришла к выводу, что неспособность увидеть молекулярные механизмы рибозимов была серьезной проблемой. Дудна отправился в лабораторию Томаса Чеха из Университета Колорадо в Боулдере, чтобы впервые кристаллизовать и определить трехмерную структуру рибозима, так что структуру рибозима можно было сравнить со структурой ферментов , каталитических белков . Она начала этот проект в лаборатории Чеха в 1991 году и завершила его в Йельском университете в 1996 году. Дудна присоединилась к Йельскому факультету молекулярной биофизики и биохимии в качестве доцента в 1994 году.

Доктор Портрет Дженнифер Дудна Кристофера Мишеля для национальных академий

Структура активного центра рибозима на основе дифракции рентгеновских лучей в Йельском университете

Форма самосплайсирующегося интрона с двумя экзонами (показаны красным и синим). Д.С. Гудселл, 2005 г., PDB

В Йельском, группа Doudna смогла кристаллизоваться и решить трехмерную структуру каталитического ядра Tetrahymena группы I рибозим . Они показали, что ядро ​​из пяти ионов магния сгруппировано в одной области домена Р4-Р6 рибозима, образуя гидрофобное ядро, вокруг которого может складываться остальная часть структуры. Это аналогично, но химически отличается от того, как белки обычно имеют ядро ​​из гидрофобных аминокислот. Ее группа кристаллизовала другие рибозимы, в том числе рибозим вируса гепатита дельта . Эта первоначальная работа по решению больших структур РНК привела к дальнейшим структурным исследованиям внутреннего сайта входа в рибосомы ( IRES ) и комплексов белок-РНК, таких как Signal Recognition Particle .

Дудна была повышена до должности профессора Генри Форда II молекулярной биофизики и биохимии в Йельском университете в 2000 году. В 2000–2001 годах она была приглашенным профессором химии Роберта Бернса Вудворда в Гарвардском университете .

Переехать в Беркли

Внешнее видео
Дженнифер Дудна - 26658740020.jpg
значок видео «CRISPR Биология и биотехнология: будущее редактирования генома» , Дженнифер Дудна читает 29-ю ежегодную лекцию по связям с общественностью Ullyot , Институт истории науки

В 2002 году она присоединилась к своему мужу, Джейми Кейту, в Беркли , получив должность профессора биохимии и молекулярной биологии. Дудна также получила доступ к синхротрону в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли для своих экспериментов с мощной дифракцией рентгеновских лучей.

В 2009 году она взяла отпуск в Беркли, чтобы поработать в Genentech и руководить исследованиями. Через два месяца она покинула Genentech и вернулась в Беркли с помощью коллеги Майкла Марлетты , отменив все свои обязательства по изучению CRISPR .

По состоянию на 2020 год Дудна работала в Калифорнийском университете в Беркли, где она руководит Институтом инновационной геномики, созданным в сотрудничестве между Беркли и UCSF ; имеет звание канцлера Ли Ка Шинга в области биомедицины и здравоохранения; и является председателем комитета советника канцлера по биологии. В настоящее время ее лаборатория сосредоточена на получении механистического понимания биологических процессов с участием РНК. Эта работа разделена на три основных направления: система CRISPR , интерференция РНК и контроль трансляции с помощью микроРНК .

Открытие редактирования генома CRISPR-Cas9

Дудна была представлена CRISPR в 2006 году Джиллиан Бэнфилд, которая нашла Дудну с помощью поиска в Google, набрав «RNAi and UC Berkeley» в своем браузере, и имя Дудны оказалось в верхней части списка. В 2012 году Дудна и ее коллеги сделали новое открытие, которое сокращает время и трудозатраты на редактирование геномной ДНК. Их открытие основано на белке под названием Cas9, обнаруженном в иммунной системе CRISPR бактерий Streptococcus, который взаимодействует с направляющей РНК и работает как ножницы. Белок атакует свою жертву, ДНК вирусов, и разрезает ее, предотвращая заражение бактерий. Эта система была впервые обнаружена Ёсизуми Ишино и его коллегами в 1987 году, а затем охарактеризована Франсиско Мохика , но Дудна и Эммануэль Шарпантье впервые показали, что они могут использовать разные РНК, чтобы запрограммировать ее на разрезание и редактирование различных ДНК.

Поскольку CRISPR все чаще используется для редактирования многоклеточных организмов, Дудна продолжает служить идейным лидером по этике изменения функций организма с помощью технологии CRISPR. С тех пор их открытие получило дальнейшее развитие во многих исследовательских группах, начиная от фундаментальной клеточной биологии, исследований растений и животных до лечения заболеваний, включая серповидно-клеточную анемию , муковисцидоз , болезнь Хантингтона и ВИЧ. Дудна и несколько других ведущих биологов призвали к введению во всем мире моратория на любое клиническое применение редактирования генов с использованием CRISPR . Doudna поддерживает использование CRISPR при редактировании соматических генов, генных изменениях, которые не передаются следующему поколению, но не при редактировании генов зародышевой линии.

Комплекс CRISPR-Cas9

Система CRISPR создала новый простой способ редактирования ДНК, и возникла спешка, чтобы запатентовать эту технику. Сотрудники Дудна и Калифорнийского университета в Беркли подали заявку на патент, а также группа из Института Броуда, связанного с Массачусетским технологическим институтом и Гарвардом. Фен Чжан из Института Броуда показал, что CRISPR-Cas9 может редактировать гены в культивируемых клетках человека через несколько месяцев после того, как Дудна и Шарпантье опубликовали свой метод. До того, как было принято решение по заявке на патент Калифорнийского университета в Беркли, патент был предоставлен исследователям Брод, и Калифорнийский университет в Беркли подал иск против этого решения. В 2017 году суд принял решение в пользу Института Броуда, который утверждал, что они инициировали исследование раньше всех и впервые применили его к инженерии клеток человека, таким образом поддерживая редактирование человеческих клеток доказательствами, но группа Калифорнийского университета в Беркли только предложила это приложение. . Калифорнийский университет в Беркли подал апелляцию на том основании, что они четко обсудили и разъяснили, как выполнять заявку, которую преследовал Брод. В сентябре 2018 года апелляционный суд принял решение в пользу патента Института Броуда. Между тем, Калифорнийский университет в Беркли и совместные заявители также получили патент на общую методику. Чтобы еще больше запутать проблему, в Европе было отклонено заявление Института Броуда о том, что он первым инициировал исследование. Отказ был вызван процедурной ошибкой в ​​заявке с участием другого персонала, указанного в иске и заявке на патент, что привело к предположению, что группа Калифорнийского университета в Беркли будет преобладать в Европе. Дудна стала соучредителем Caribou Biosciences, компании по коммерциализации технологии CRISPR, в 2011 году. В сентябре 2013 года Дудна вместе с Чжаном и другими основала Editas Medicine вместе с Чжаном и другими, несмотря на их юридические баталии, но она ушла в июне 2014 года; Затем Шарпантье пригласил ее присоединиться к CRISPR Therapeutics , но она отказалась после подобного «развода» опыта в Editas. Дудна также является соучредителем дочерних компаний Caribou Intellia Therapeutics и Scribe Therapeutics, которые первыми разработали CasX, более компактный Cas9 нового поколения, способный эффективно разрезать ДНК.

В дополнение к прорыву CRISPR Дудна обнаружил, что вирус гепатита С использует необычную стратегию для синтеза вирусных белков. Эта работа может привести к появлению новых лекарств, которые остановят инфекции, не нанося вреда тканям тела.

Мамонт бионауки

В 2017 году Дудна стал соучредителем Mammoth Biosciences , стартапа в области биоинженерии в Сан-Франциско. Первоначальное финансирование привлекло 23 миллиона долларов, а в рамках раунда финансирования серии B в 2020 году было собрано 45 миллионов долларов. Бизнес сосредоточен на улучшении доступа к тестам на биологическое зондирование, которые решают «проблемы в области здравоохранения, сельского хозяйства, мониторинга окружающей среды, биозащиты и т. Д.».

COVID-19 ответ

Начиная с марта 2020 года, Дудна вместе с Дэйвом Сэвиджем, Робертом Тьяном и другими коллегами из Института инновационной геномики (IGI), где они создали центр тестирования , организовала попытку использовать технологии на основе CRISPR для борьбы с пандемией COVID-19 . Этот центр обрабатывает более 1000 образцов пациентов в день. Mammoth Biosciences объявила о проверенной экспертами проверке быстрой диагностики COVID-19 на основе CRISPR, которая быстрее и дешевле, чем тесты на основе qRT-PCR .

По состоянию на 2021 год Дудна имеет индекс Хирша 136 по данным Google Scholar и 105 по данным Scopus .

Личная жизнь

Первый брак Дудны был заключен в 1988 году с другим аспирантом Гарварда по имени Том Гриффин, но его интересы были более широкими и менее сосредоточенными на исследованиях, чем ее, и через несколько лет они развелись. Гриффин хотел переехать в Боулдер, штат Колорадо , где Дудна также был заинтересован в работе с Томасом Чехом . В качестве постдокторанта в Университете Колорадо Дудна познакомился с Джейми Кейт, тогда еще аспирантом; они работали вместе над проектом по кристаллизации и определению структуры каталитической области P4-P6 интрона группы I тетрахимены. Дудна привела Кейт с собой в Йель, и они поженились на Гавайях в 2000 году. Позже Кейт стала профессором Массачусетского технологического института, и Дудна последовала за ним в Бостон в Гарвард, но в 2002 году они оба приняли должности преподавателей в Беркли и переехали туда вместе. ; Кейт предпочел менее формальную среду на Западном побережье из его более ранних опытов в Калифорнийском университете, Санта-Круз и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли , а Дудне нравилось, что Беркли является государственным университетом . Кейт в настоящее время является профессором Беркли и работает над генно-редактирующими дрожжами, чтобы увеличить их ферментацию целлюлозы для производства биотоплива. У Дудны и Кейт есть сын, родившийся в 2002 году, который сейчас учится в Калифорнийском университете в Беркли и изучает электротехнику и информатику.

Награды и отличия

Основная статья: Список наград и наград, полученных Дженнифер Дудна

Дудна был стипендиатом Сирла и получил в 1996 году премию Бекмана для молодых исследователей . В 2000 году она была удостоена премии Алана Т. Уотермана , высшей награды Национального научного фонда , ежегодно присуждаемой выдающимся исследователям в возрасте до 35 лет за определение структуры рибозима . В 2001 году она получила Лилли премии Эли в биологической химии в Американского химического общества .

In 2015, together with Emmanuelle Charpentier, she received the Breakthrough Prize in Life Sciences for her contributions to CRISPR/Cas9 genome editing technology. In 2016, together with Charpentier, Feng Zhang, Philippe Horvath and Rodolphe Barrangou, she received the Canada Gairdner International Award. Also in 2016, she received the Heineken Prize for Biochemistry and Biophysics. She has also been a co-recipient of the Gruber Prize in Genetics (2015), the Tang Prize (2016), the Japan Prize (2017) and the Albany Medical Center Prize (2017). In 2018, Doudna was awarded the NAS Award in Chemical Sciences, the Pearl Meister Greengard Prize from the Rockefeller University, and a Medal of Honor from the American Cancer Society. In 2019 she received the Harvey Prize of the Technion/Israel for the year 2018 (jointly with Emmanuelle Charpentier and Feng Zhang) and the LUI Che Woo Prize in the category of Welfare Betterment. In 2020, she received the Wolf Prize in Medicine (jointly with Emmanuelle Charpentier). Also in 2020, Doudna and Charpentier were awarded the Nobel Prize in Chemistry "for the development of a method for genome editing."

Она была избрана членом Национальной академии наук в 2002 году, Американской академии наук и искусств в 2003 году, Национальной академии медицины в 2010 году и Национальной академии изобретателей в 2014 году. В 2015 году вместе с Шарпантье она стала стипендиатом Американская академия микробиологии . В 2016 году она была избрана иностранным членом Королевского общества (ForMemRS) . В 2017 году Дудна была удостоена награды «Золотая тарелка» Американской академии достижений . В 2020 году она была удостоена стипендии Гуггенхайма . В 2021 году Папа Франциск назначил Дудну и двух других женщин-лауреатов Нобелевской премии Донну Стрикленд и Эммануэль Шарпантье членами Папской академии наук .

использованная литература

Библиография

внешние ссылки