Jennifer Doudna ist Pionierin der CRISPR-Revolution der Genomforschung

Jennifer Doudna ist eine Pionierin der CRISPR-Revolution in der Genomforschung. Sie hat wegweisende Arbeit im Bereich der CRISPR-Gentechnik geleistet. Doudna war eine der ersten Frauen, die den Nobelpreis im Bereich der Wissenschaften erhielt.

Die Faszination von Jennifer Doudna

Jennifer Doudna wurde am 19. Februar 1964 in Washington, D.C., als Tochter von Dorothy Jane (Williams) und Martin Kirk Doudna geboren. Im Alter von sieben Jahren zog die Familie nach Hawaii. Das Aufwachsen in Hilo, Hawaii, weckte ihre Neugier und ihren Wunsch, biologischen Mechanismen des Lebens zu verstehen. Als Doudna in der sechsten Klasse war, schenkte ihr Vater ihr eine Ausgabe von James Watsons Buch aus dem Jahr 1968 über die Entdeckung der Struktur der DNA, „The Double Helix“, das sie stark inspirierte.

Obwohl man ihr sagte, „Frauen gehen nicht in die Wissenschaft“, wusste sie, dass sie unabhängig davon Wissenschaftlerin werden wollte. Nichts, was man ihr sagte, ließ sie daran zweifeln. Doudna war überzeugt: „Wenn mir jemand sagt, dass ich etwas nicht kann und ich weiß, dass ich es kann, dann macht mich das nur entschlossener, es zu tun.“

Ausbildung von Jennifer Doudna

Doudna studierte Biochemie am Pomona College in Claremont, Kalifornien und erwarb 1985 ihren Bachelor-Abschluss in Biochemie. Für ihr Doktorstudium wählte sie die Harvard Medical School und promovierte 1989 in Biologischer Chemie sowie Molekularer Pharmakologie. Ihre Doktorarbeit behandelte ein System, das die Effizienz einer selbstreplizierenden katalytischen RNA erhöhte.

Die Revolution rund um CRISPR-Cas9

Im Jahr 2012 schlugen Doudna und Emmanuelle Charpentier als Erste vor, dass CRISPR-Cas9 für die programmierbare Bearbeitung von Genomen verwendet werden könnte. CRISPR-Cas9 sind Enzyme aus Bakterien, die die mikrobielle Immunität kontrollieren. Dies wurde als eine der bedeutendsten Entdeckungen in der Geschichte der Biologie bezeichnet. Seitdem ist Doudna eine führende Persönlichkeit in dem, was als „CRISPR-Revolution“ bezeichnet wird.

Die Gen-Schere

Die CRISPR-Cas9-Technologie ist ein molekularbiologisches Verfahren, das es ermöglicht, gezielt DNA an einer vorbestimmten Stelle zu durchtrennen und dort bewusst zu verändern. Diese Methode erlaubt das Einfügen, Entfernen oder Modifizieren einzelner DNA-Bausteine an der Schnittstelle und ist prinzipiell bei allen Organismen anwendbar. Sie findet breite Anwendung in der Tier- und Pflanzenzüchtung sowie in der Biotechnologie. Das CRISPR-Cas9-System hat seinen Ursprung in einem natürlichen Abwehrmechanismus von Bakterien gegen Viren und basiert auf der Wiederholung kurzer DNA-Sequenzen in einem speziellen Abschnitt im Bakterienerbgut.

Das entwickelte System, auch als „programmierbare Gen-Schere“ bezeichnet, funktioniert nicht nur in Bakterien, sondern generell in allen lebenden Zellen, einschließlich Pflanzen und Tieren. Mithilfe dieser Technologie können DNA-Stränge an präzisen Stellen geschnitten werden, wodurch im Zuge der Reparatur einzelne DNA-Bausteine ausgetauscht, entfernt oder neu eingefügt werden können. Dabei läuft das Genome Editing, wie auch andere Verfahren, im Wesentlichen in drei Schritten ab: Ziel finden, schneiden und reparieren.

Nobelpreis für Jennifer Doudna

Forschende verwenden CRISPR-Cas9 mittlerweile, um Gene gezielt zu bearbeiten. Die Technologie ermöglicht dabei eine präzise Manipulation von DNA-Sequenzen. Dabei ist das Verfahren kosteneffizienter und effektiver als andere. Die Erfinderinnen Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna erhielten 2020 den Nobelpreis für Chemie für ihre bahnbrechende Arbeit. Seitdem arbeiten Wissenschaftler weltweit an der Weiterentwicklung dieser Methode. Speziell in der Medizin wird geforscht, um neue Behandlungsmöglichkeiten zu erschließen.

Neue Entwicklungen und Hoffnungen in der Genom-Editierung

Neue Entwicklungen wie das „HELIX“-System, das die Präzision und Reinheit von DNA-Material für das Genome Editing verbessert, offenbaren vielversprechende Fortschritte. Beispielsweise verdeutlichen Forschungen, dass CRISPRF-Cas9 in der Behandlung von Herzkrankheiten eingesetzt werden könnte, indem spezifische Genmutationen korrigiert werden. Diese Methode könnte beispielsweise vor Ischämie-bedingten Schäden schützen, wobei jedoch weitere detaillierte Studien zur Sicherheit und Anwendung dieser Technologie erforderlich sind, bevor sie klinisch eingesetzt werden kann.

Auszeichnungen und Stipendien

Jennifer Doudna erhielt neben dem Nobelpreis viele andere Auszeichnungen und Stipendien wie beispielsweise den Alan T. Waterman Award im Jahr 2000 für ihre Forschung zur Struktur eines Ribozyms, die mittels Röntgenkristallographie bestimmt wurde. Sie war Mitempfängerin des Gruber Prize in Genetics (2015), des Tang Prize (2016), des Canada Gairdner International Award (2016) und des Japan Prize (2017). Im Jahr 2015 wurde sie als eine der 100 einflussreichsten Personen im Time Magazine genannt, was auch dazu führte, dass sie im Jahr 2023 in die National Inventors Hall of Fame aufgenommen wurde.