Det blev alltså Emmanuelle Charpentier och Jennifer A Doudna som belönades för CRISPR/Cas9 och detta inom priskategorin kemi.

Medan det funnits stor enighet om att den så kallade gensaxen förr eller senare skulle föranleda ett Nobelpris har åsikterna gått isär om huruvida det skulle bli i medicin eller kemi och framför allt till vem eller vilka. Minst ett tiotal priskandidater har nämnts, från spanjoren Francisco Mojica som upptäckte CRISPR-regionen i genomet hos arkéen Haloferax mediterranei på 1990-talet till Feng Zhang (född i Kina och uppväxt i USA) som ett par decennier senare visade att tekniken kunde användas för redigering av gener i eukaryota däggdjursceller.

Kungliga Vetenskapsakademien har nu tillkännagivit att Emmanuelle Charpentier och Jennifer A Doudna belönas med 2020 års Nobelpris i kemi »för utveckling av en metod för genomeditering«.

Vid tidpunkten för upptäckterna om CRISPR/Cas9 var Emmanuelle Charpentier verksam vid Umeå universitet, som forskningsledare vid Laboratoriet för molekylär infektionsmedicin Sverige, MIMS.

Under onsdagseftermiddagen medverkade hon vid en presskonferens i regi av Umeå universitet.

– Jag känner mig överväldigad. Jag är rörd över att tilldelas priset av Nobelkommittén. Det är klart att jag är jätteglad, sa hon via länk från Berlin, där hon numera är verksam vid Max Planck-institutet.

Inte oväntat jublades det även i Umeå efter beskedet. Under presskonferensen sken Hans Adolfsson, rektor på Umeå universitet, som en sol.

– Det är fantastiskt att du äntligen får det här priset. Det känns så bra för oss i Umeå, sa han till Emmanuelle Charpentier.

CRISPR/Cas9 brukar beskrivas som metoden som revolutionerat gentekniken genom att göra det både enkelt och billigt att förändra, reparera eller inaktivera arvsanlag.

Metoden bygger på det adaptiva immunsystem som finns hos en stor del av både arkéer och bakterier och bland annat riktar sig mot virus.

CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) är namnet på en region i arké-/bakterie-DNA som består av upprepade sekvenser skilda åt av »mellanrum« (spacer-regioner). Mellanrummen utgörs av helt andra DNA-sekvenser. Det var när det upptäcktes att sådana mellanrumssekvenser överensstämmer med sekvenser hos bakteriofager och plasmider som man insåg – ett par år in på 2000-talet – att det handlar om ett adaptivt immunsystem, som gör det möjligt för en bakterie att känna igen och attackera virus som tidigare infekterat bakterien.

Principen är att främmande DNA känns igen av Cas-proteiner som fragmenterar och inkorporerar delar av det i CRISPR-regionens mellanrumssekvenser, så att det sparas i genomet. Transkription av CRISPR-regionen ger sedan upphov till ett så kallat pre-crRNA. Detta klyvs av Cas till kortare crRNA som binds till Cas. När ett sådant komplex stöter på DNA som matchar med det mellanrumssekvens-DNA som motsvarar det aktuella crRNA:t binds det till detta och det främmande DNA:t klyvs av Cas.

Emanuelle Charpentier, som då var verksam vid Umeå universitet, och hennes medarbetare upptäckte vid studier av bakterien Streptococcus pyogenes flera viktiga pusselbitar i CRISPR/Cas9-systemet som förklarade framställningen av crRNA i detalj. De hittade bland annat en tidigare okänd molekyl, tracrRNA, som visade sig vara komplementär till regioner i pre-crRNA. Forskarna kom fram till att Cas9-proteinet underlättade basparning mellan tracrRNA och pre-crRNA, vilket i sin tur var en förutsättning för att bakterieenzymet RNase III skulle klyva pre-crRNA till crRNA. Upptäckten publicerades 2011 i Nature.

Samma år började Emanuelle Charpentier och Jennifer A Doudna att samarbeta. De försökte initiera målstyrd klyvning av DNA in vitro med crRNA och Cas9. Det lyckades först inte. Men när de kom på att tillsätta tracrRNA fungerade det. Nu visste man att Cas9 kunde klyva DNA in vitro. Dessutom stod det klart att tracrRNA hade två funktioner: aktivera RNase III-klyvningen av pre-crRNA och aktivera den crRNA-guidade Cas9-klyvningen av DNA.

Emanuelle Charpentier och Jennifer A Doudna kunde sedan också visa att de två nukleasdomänerna i Cas9 klyvde varsin DNA-sträng och att det gick att använda specialdesignat crRNA. Dessutom att crRNA och tracrRNA kunde föras samman till en enda molekyl, sgRNA (single-guide RNA) som skulle bli mycket användbar inom gentekniken.

Deras upptäckter ledde snabbt till stor användning av CRISPR-Cas9 i laboratorier världen över för förändring av gener i djur, växter och mikroorganismer.

»Tekniken har revolutionerat de molekylära livsvetenskaperna, bidrar till nya cancerterapier och kan göra verklighet av drömmen om att bota ärftliga sjukdomar«, skriver Kungliga Vetenskapsakademien i sitt pressmeddelande.  

Men tekniken har också lett till etiska diskussioner, inte minst vad gäller möjligheten till ärftliga genförändringar hos människa. Och förra året var Emanuelle Charpentier en av många forskare som ville ha ett tillfälligt globalt stopp för all genredigering av könsceller eller befruktade ägg hos människa.

Under dagens presskonferens konstaterade Emanuelle Charpentier att möjligheten att modifiera mänskliga somatiska celler välkomnas av forskare.

– Oron gäller användningen av teknologin för att modifiera mänskliga könsceller för att designa bebisar. Vi såg ett exempel på det i Kina för några år sedan. Jag tror att det finns ett enormt motstånd i vetenskapssamhället som helhet mot att använda teknologin för mänsklig transformation som inte har koppling till sjukdomar, sa hon och fortsatte:

– Hos människor ska teknologin användas i syfte att bota sjukdom eller korrigera genetiska tillstånd. Oavsett om det gäller somatiska celler eller könsceller kräver användningen av tekniken på mänskliga celler många kontrollpunkter. Det är viktigt att förstå.

 

Emmanuelle Charpentier är född 1968 i Juvisy-sur-Orge, Frankrike. Hon blev fil dr 1995 vid Institut Pasteur i Paris, Frankrike, och är i dag Director vid Max Planck Unit for the Science of Pathogens i Berlin, Tyskland. Emmanuelle Charpentier är även hedersdoktor vid Umeå universitet och tidigare forskningsledare vid Laboratoriet för molekylär infektionsmedicin Sverige, MIMS.

Hon delar priset med Jennifer A Doudna, professor vid University of California, Berkeley, USA, och Investigator, Howard Hughes Medical Institute.

Läs mer:

CRISPR-terapi visar potential – möjligheter och utmaningar

Genterapi – från idé till verklighet

Forskaren bakom »crispr-bebisar« dömd till fängelse

Krav på globalt stopp för ärftlig genredigering

För tidigt för kliniska försök med ärftliga genförändringar

Nu har CRISPR-tekniken tagit ett steg närmare kliniken