جينيفر دودنا: إعادة كتابة شفرة الحياة

عندما كانت في الصف السادس في هيلو، هاواي، ترك والدها نسخة ورقية من كتاب جيمس واتسون الحلزون المزدوج على سريرها. قرأته متوقعة قصة بوليسية وحصلت على ذلك بالفعل، لكن التفصيل الذي بقي معها كان روزاليند فرانكلين. كتبت لاحقاً: "لقد أدركت حينها لأول مرة أن المرأة يمكن أن تكون عالمة عظيمة". نصحها مستشارها في المدرسة الثانوية لاحقاً بأن الفتيات لا يدرسن الكيمياء. في أكتوبر 2020، أصبحت هي وإيمانويل شاربنتييه أول امرأتين تشتركان في جائزة نوبل في العلوم.

غريبة في الجزيرة الكبيرة

ولدت جينيفر آن دودنا في 19 فبراير 1964 في واشنطن العاصمة، وهي الكبرى بين ثلاث بنات. كان والدها مارتن كاتباً للخطابات في وزارة الدفاع؛ وعملت والدتها دوروثي كمدرسة في كلية مجتمع. في عام 1971، عندما كانت جينيفر في السابعة من عمرها، انتقلت العائلة إلى هيلو في الجزيرة الكبيرة بهاواي.

كانت "هاولي"، أي شخص من خارج السكان الأصليين، وكانت المدرسة تشعرها بالوحدة. استجابت لذلك بالقراءة والتجول في الطبيعة، والمشي لمسافات طويلة واستكشاف الكهوف في جزيرة تصفها بأنها تقدم "لوحة غنية من التنوع البيولوجي". فعلت العزلة والمحيط ما لم يفعله أي منهما بمفرده: لقد حولت طفلة منعزلة إلى عالمة طبيعة.

بومونا، هارفارد، وعالم الحمض النووي الريبوزي (RNA)

متجاهلة نصيحة مستشارها، دخلت كلية بومونا في عام 1981 وتخرجت في عام 1985 كأفضل طالبة في الكيمياء. تقول إن صيفاً قضته في مختبر دون هيميس لدراسة العدوى الفطرية للبابايا منحها "أول تذوق لإثارة الاكتشاف العلمي".

حصلت على الدكتوراه في كلية الطب بجامعة هارفارد تحت إشراف جاك زوستاك، حيث عملت على جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) ذاتية التكاثر، وهو خط بحثي يهدف إلى معرفة أصل الحياة نفسها. أثبتت ورقتهم البحثية عام 1989 في مجلة Nature تخليق الحمض النووي الريبوزي التكميلي المحفز بواسطة الـ RNA. في عام 1991 انتقلت إلى جامعة كولورادو للعمل مع توم تشيك، الذي فاز بجائزة نوبل لإثباته أن الـ RNA يمكن أن يعمل كإنزيم، وهناك تعلمت علم البلورات بالأشعة السينية، وهي التقنية التي استخدمتها فرانكلين على الحمض النووي (DNA).

ييل، وشكل الإنزيم

أصبحت دودنا أستاذاً مساعداً في جامعة ييل عام 1994. هناك، مع طالب الدراسات العليا جيمي كيت، الذي تزوجته لاحقاً، حددت أول هيكل ذري مفصل لإنزيم RNA ذاتي الربط. تعتبر ورقتهم البحثية عام 1996 في مجلة Science علامة فارقة: فقد أظهرت أن الـ RNA يطوي نفسه في آلات ثلاثية الأبعاد معقدة بالطريقة التي تفعلها البروتينات، مما جعل دودنا واحدة من أبرز علماء الأحياء الهيكلية في المجال قبل عقد ونصف من تقنية كريسبر.

في عام 2002، انتقلت هي وكيت إلى جامعة كاليفورنيا في بيركلي كأساتذة في كلية الكيمياء وعلماء في مختبر لورنس بيركلي الوطني. كانا قد تزوجا في عام 2000؛ وولد ابنهما أندرو في عام 2002.

كوب من الشاي في بيركلي

دفعتها فاشية سارس عام 2002 نحو تداخل الحمض النووي الريبوزي (RNA interference)، وهي الآلية التي تقوم من خلالها جزيئات RNA الصغيرة بإسكات الجينات. ومع ذلك، جاءت الخطوة الحاسمة من شخص غريب. وجدت عالمة الأحياء الدقيقة جيليان بانفيلد عمل دودنا من خلال بحث على جوجل واقترحت التحدث معها. أثناء احتساء الشاي في مقهى ببيركلي، وصفت بانفيلد تسلسلات متكررة غريبة في جينومات البكتيريا، تتخللها أجزاء من الحمض النووي الفيروسي، والتي كانت تسمى كريسبر. لم يكن أحد يعرف ما تفعله. تساءلت بانفيلد عما إذا كانت تعمل من خلال تداخل الـ RNA.

بدأت دودنا في سحب الخيط. بحلول عام 2008، كانت مجموعتها قد نظمت أول مؤتمر دولي لكريسبر في بيركلي، في وقت كان فيه المجال صغيراً بما يكفي ليتم احتواؤه في غرفة واحدة.

يونيو 2012

في مؤتمر لعلم الأحياء الدقيقة في بورتوريكو عام 2011، التقت بإيمانويل شاربنتييه، التي كانت تعمل على نفس النظام من الجانب البكتيري وحددت جزيء RNA ثانٍ، وهو tracrRNA، الضروري لوظيفته. اتفقتا على التعاون. بالعمل مع مارتن جينيك في مختبر دودنا وكريستوف تشيلينسكي في مختبر شاربنتييه، توصل الفريقان إلى أن بروتين Cas9 يتم توجيهه إلى تسلسل DNA محدد بواسطة الـ RNA، ثم يقوم بقطع كلا الشريطين. والأهم من ذلك، أظهرا أن جزيئي RNA الطبيعيين يمكن دمجهما في RNA موجه واحد هندسي، وأن تغيير تسلسله من شأنه أن يرسل Cas9 إلى أي هدف يختاره المجرب.

نُشرت الورقة البحثية، "إنزيم نوكلياز داخلي للحمض النووي موجه بـ RNA مزدوج وقابل للبرمجة في المناعة البكتيرية التكيفية"، عبر الإنترنت في مجلة Science في 28 يونيو 2012. ما كان نظاماً مناعياً بكتيرياً غامضاً أصبح الآن، وفقاً لتعبير معهد الابتكار الجينومي، أداة "تسمح للعلماء بإعادة كتابة الحمض النووي (DNA)، شفرة الحياة، في أي كائن حي، بما في ذلك الخلايا البشرية، بكفاءة ودقة غير مسبوقة". وصفت دودنا هذه الفترة بأنها فترة "فرح خالص".

مشكلة الأخلاقيات التي جعلتها مسؤوليتها الشخصية

بدأت تقلق تقريباً على الفور بشأن ما ساعدت في إطلاقه. في عام 2015، دعت علناً إلى وقف تحرير الخط الجرثومي البشري وجمعت عشرين باحثاً في وادي نابا لصياغة المبادئ التوجيهية، ثم شاركت في تنظيم القمة الدولية حول تحرير الجينات البشرية في ديسمبر من ذلك العام. شاركت في تأليف كتاب صدع في الخلق مع صامويل ستيرنبرغ في 2017 لطرح الحجة لجمهور القراء العام. عندما أعلن عالم صيني عن أطفال معدلين وراثياً في عام 2018، ضغطت دودنا من أجل التنظيم الدولي ونقلت القضية إلى أعضاء مجلس الشيوخ الأمريكي.

أسست معهد الابتكار الجينومي في عام 2014 مع جوناثان وايزمان وساعدت في إطلاق شركتي Editas Medicine وCaribou Biosciences لنقل التكنولوجيا إلى العيادات. في مارس 2020، حول المعهد نفسه في غضون أسابيع إلى مختبر آلي لاختبار فيروس كورونا وأصدر ملكيته الفكرية الخاصة بـ COVID-19 كمصدر مفتوح. استمر المعهد في إجراء أول تجربة سريرية معتمدة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية لتقنية كريسبر لمرض فقر الدم المنجلي.

لماذا تُدعى جينيفر عبقرية

قدرة دودنا المميزة هي إدراك أن الفضول هو في الواقع أداة. كان قد تمت ملاحظة كريسبر من قبل الآخرين؛ وكان علماء الأحياء الدقيقة يعملون على فهم وظيفته كنظام مناعي بكتيري؛ وكانت شاربنتييه تمتلك القطعة الحاسمة من جانبها. ما جلبته دودنا هو عقدان من التفكير في الـ RNA كآلة ثلاثية الأبعاد بدلاً من كونه رسالة سلبية، وهو بالضبط التدريب الذي سمح لها برؤية جهاز قطع قابل للبرمجة حيث رأى عالم الأحياء الدقيقة آلية دفاع مثيرة للاهتمام. إن الحمض النووي الريبوزي الموجه الفردي، الذي يجمع جزيئين طبيعيين في مكون هندسي واحد، هو تبسيط مهندس، وهو ما حول ظاهرة إلى تكنولوجيا يمكن لأي شخص استخدامها.

الحجة المقابلة الصادقة كبيرة وهي لا تتجنبها. تم تقاسم جائزة نوبل مع شاربنتييه، ولن تدعي أي منهما التأليف الوحيد؛ قام جينيك وتشيلينسكي بالكثير من العمل المخبري الحاسم؛ قدمت بانفيلد السؤال؛ أظهر فنغ تشانغ وجورج تشيرش تحرير كريسبر في الخلايا البشرية بعد ذلك بوقت قصير، وتبع ذلك نزاع طويل حول براءة الاختراع حول من له الحق في ماذا. كانت كريسبر، أكثر من معظم الاكتشافات الحائزة على نوبل، عبارة عن تقارب، وقد نص بيان دودنا الخاص في يوم الجائزة على ذلك: التكريم "يعترف بتاريخ كريسبر والقصة التعاونية لتسخيرها في تكنولوجيا هندسية قوية للغاية". ما يميزها بشكل فريد هو البصيرة الهيكلية، والقرار بمواصلة السحب على غرابة بكتيرية غامضة لمدة أربع سنوات قبل أن يعتقد أي شخص أنها مهمة، ثم الاختيار غير العادي لقضاء شهرتها في المجادلة من أجل قيود على اختراعها الخاص.

الإرث

تشغل دودنا كرسي لي كا شينغ للمستشار في العلوم الطبية الحيوية والصحية في بيركلي، وهي باحثة في معهد هوارد هيوز الطبي، وعالمة في مختبر بيركلي، وباحثة أولى في معاهد غلادستون، ورئيسة مجلس إدارة معهد الابتكار الجينومي. قبل ستوكهولم، كانت قد فازت بجائزة الاختراق في علوم الحياة في عام 2014، وجائزة غروبر في علم الوراثة وجائزة أميرة أستورياس في عام 2015، وجائزة لوريال-اليونسكو وجائزة غايردنر في عام 2016، وجائزة اليابان في عام 2017 وجائزة كافلي في علوم النانو في عام 2018. جعلها كتاب والتر إيزاكسون كاسر الشفرة شخصية عامة في عام 2021. تُستخدم كريسبر الآن لنمذجة الأمراض البشرية، وتربية المحاصيل المقاومة للأمراض، ودفع الجينات عبر مجموعات البعوض وعلاج مرض فقر الدم المنجلي لدى المرضى البشر. في صباح إعلان جائزة نوبل، وعند سؤالها عما يعنيه فوز امرأتين بها، كان رد دودنا كلمتين: "النساء مذهلات".