Emmanuelle Charpentier: Die Wissenschaftlerin, die nie stillstand

Mit elf oder zwölf Jahren sagte sie ihrer Mutter, dass sie am Institut Pasteur arbeiten werde. Das tat sie auch. Dann ging sie weg und hörte nicht auf zu gehen: dreizehn Institutionen in neun Städten und fünf Ländern; eine Karriere, die auf der bewussten Weigerung beruht, sich an einem bequemen Ort niederzulassen. Die Erkenntnis, die ihr den Nobelpreis für Chemie einbrachte, kam ihr eigenen Worten zufolge während der Pendelfahrten zwischen Wien und einem Labor nahe der schwedischen Spitze.

Eine Pariser Kindheit und ein Versprechen

Emmanuelle Marie Charpentier wurde am 11. Dezember 1968 in Juvisy-sur-Orge, südlich von Paris, geboren. Ihre Mutter arbeitete in der Psychiatrie, ihr Vater plante städtische Grünflächen, und sie hatte eine ältere Schwester. Ihr Großvater väterlicherseits, der mit Nachnamen Sinanian hieß, war dem Völkermord an den Armeniern entkommen und hatte sich in Marseille niedergelassen. Sie schreibt es einer Tante zu, die Missionarin war, vorhergesagt zu haben, dass jene Unruhe sie prägen würde.

Neben der Schule widmete sie sich mehrere Jahre ernsthaft dem Klavierspiel, Ballett und Modern Dance, und sie hat das nie als nebensächlich betrachtet. „Kunst hat einen bedeutenden Einfluss auf meine wissenschaftliche Karriere gehabt“, sagt sie. „Man muss rigoros sein, aber man muss auch in der Lage sein, sich gehen zu lassen.“ Dies ist eine präzise Beschreibung der Kombination, die ihre spätere Arbeit erforderte.

Pasteur und der lange amerikanische Umweg

Sie studierte Biochemie, Mikrobiologie und Genetik an der Universität Pierre und Marie Curie in Paris, löste dann das Versprechen ihrer Kindheit ein und promovierte zwischen 1992 und 1995 am Institut Pasteur unter Patrice Courvalin, wo sie an Antibiotikaresistenzen bei Listeria arbeitete. Sie lehrte an der Universität Pierre und Marie Curie und blieb als Postdoktorandin am Pasteur-Institut.

1996 ging sie in die Vereinigten Staaten und blieb dort sechs Jahre, zuerst an der Rockefeller University in New York bei Elaine Tuomanen, wo sie Streptococcus pneumoniae studierte, dann als wissenschaftliche Assistentin am NYU Medical Center, danach am St. Jude Children's Research Hospital in Memphis und am Skirball Institute. Bakterielle Krankheitserreger, und insbesondere die Art und Weise, wie Bakterien ihre eigene Virulenz regulieren, wurden zu ihrem Thema.

Wien, dann Nordschweden

Sie kehrte 2002 nach Europa zurück, um ihr eigenes Labor an der Universität Wien zu leiten, und wechselte später als außerordentliche Professorin an die Max F. Perutz Laboratories. 2004 entdeckte sie ein kleines regulatorisches RNA-Molekül, das die Herstellung von Virulenzfaktoren bei Streptococcus pyogenes steuert, dem Bakterium, das für Halsentzündungen und in seinen aggressiven Formen für fleischfressende Krankheiten verantwortlich ist. Es war der Beginn von allem, was folgte: Sie dachte bereits über kleine nicht-kodierende RNAs als Kontrollsystem für bakterielles Verhalten nach.

Dann, um 2008, tat sie etwas, das ihre Kollegen verblüffte. Sie verließ Wien und ging an die Umeå Universität im hohen Norden Schwedens, weit weg von den Zentren der europäischen Molekularbiologie. „Der Umzug nach Umeå war sicherlich riskant“, sagte sie. „Aber letztendlich war es genau die richtige Entscheidung.“ Das Muster zieht sich durch ihre gesamte Karriere: Sie zieht um, wenn sie sich wohl fühlt, nach der Theorie, dass das Unbehagen der Ort ist, an dem die Ideen entstehen.

tracrRNA

CRISPR-Sequenzen waren in Bakteriengenomen bemerkt worden und wurden grob als eine Art adaptives Immunsystem verstanden: Bakterien archivieren Fragmente viraler DNA, damit sie den Eindringling beim nächsten Mal erkennen können. Was niemand herausgefunden hatte, war die Maschinerie. Im Jahr 2011 identifizierte Charpentier in einem Artikel in Nature, bei dem ihre Studentin Elitza Deltcheva einen Großteil der Laborarbeit leistete, ein bisher unbekanntes Molekül, das sie tracrRNA nannte, und zeigte, dass es für die Reifung der CRISPR-RNA in ihre funktionelle Form wesentlich ist. Das System bestand nicht aus zwei Komponenten, sondern aus drei: zwei RNA-Molekülen und dem Enzym Cas9.

Das ist die Entdeckung, die ihr allein gehört, und ohne die nichts anderes funktioniert.

Eine RNA statt zwei

2011 traf sie auf einer Konferenz in San Juan, Puerto Rico, Jennifer Doudna, eine Strukturbiologin, die sich CRISPR aus der anderen Richtung genähert hatte. Sie vereinbarten eine Zusammenarbeit: Charpentiers Gruppe in Umeå übernahm die Biologie, Doudnas Gruppe in Berkeley die Biochemie und Struktur, und Krzysztof Chylinski und Martin Jinek führten die Experimente durch.

Charpentiers radikaler Vorschlag, der während des Pendelns zwischen Wien und Umeå entstand, war, die beiden RNAs zu einer einzigen zu verschmelzen. Wenn crRNA und tracrRNA zu einer einzigen manipulierten Chimäre zusammengefügt werden könnten, müsste ein Forscher nur eine Sequenz in dieses Leitmolekül schreiben, und Cas9 würde schneiden, wo immer er wollte. Der gemeinsame Artikel in Science aus dem Jahr 2012 bewies genau das und verwandelte eine bakterielle Kuriosität in ein programmierbares Werkzeug. 2013 gründete Charpentier mit Rodger Novak und Shaun Foy CRISPR Therapeutics und ERS Genomics, um die Entdeckung zu kommerzialisieren.

Die Disziplin der Künstlerin

Charpentier zog erneut um, 2013 an das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig und die Medizinische Hochschule Hannover, und im Oktober 2015 nach Berlin als wissenschaftliche Direktorin des Max-Planck-Instituts für Infektionsbiologie. 2018 gründete sie die Max-Planck-Forschungsstelle für die Wissenschaft der Pathogene, die sie heute leitet, und sie ist Ehrenprofessorin an der Humboldt-Universität. Sie ist Bakteriologin geblieben: Ihr Interesse gilt weiterhin der Funktionsweise von Krankheitserregern, und CRISPR war aus ihrer Sicht eine Frage zur bakteriellen Immunität, die sich als folgenreich erwies.

Warum Emmanuelle ein Genie genannt wird

Charpentiers besondere Qualität ist ein feines Gehör für das anomale kleine Ding. Die regulatorische RNA von 2004 in S. pyogenes und die Entdeckung der tracrRNA im Jahr 2011 sind beides Beispiele für dieselbe Fähigkeit: ein Molekül zu bemerken, das niemand katalogisiert hatte, in einem System, das alle zu verstehen glaubten, und es korrekt als zentral statt als nebensächlich einzustufen. Cas9 ohne tracrRNA ist kein Werkzeug, und keine Menge nachgelagerter Strukturbiologie hätte es gefunden; das kam von einer Mikrobiologin, die einem Streptokokken große Aufmerksamkeit schenkte.

Die zweite Qualität ist eine Toleranz für berufliches Risiko, die exzentrisch wirkt, bis sie sich auszahlt. Wien für Umeå zu verlassen, kostete sie Nähe, Mitarbeiter und Bequemlichkeit, und genau dort entstand die CRISPR-Arbeit. Sie beschreibt dies eher in künstlerischen als in wissenschaftlichen Begriffen, was ungewöhnlich und wahrscheinlich zutreffend ist: Strenge gepaart mit der Bereitschaft, loszulassen.

Das ehrliche Gegenargument ist, dass CRISPR-Cas9 eine überfüllte Konvergenz war. Francisco Mojica identifizierte CRISPR-Sequenzen; Virginijus Šikšnys kam unabhängig zu ähnlichen Ergebnissen und teilte sich den Kavli-Preis mit Charpentier und Doudna; Feng Zhang und George Church brachten das System innerhalb weniger Monate in menschlichen Zellen zum Laufen. Charpentier baute das Werkzeug nicht allein, und der Nobelpreis, den sie mit Doudna teilt, wurde für einen gemeinsam verfassten Artikel verliehen. Sie verfolgte auch selbst keine therapeutischen Anwendungen, da sie aus freier Entscheidung Grundlagenwissenschaftlerin blieb. Ihre eigene Position ist, dass dies der entscheidende Punkt ist: „Grundlagenforschung ist für den Fortschritt unerlässlich.“ Zur Ethik äußert sie sich kurz und unmissverständlich: „CRISPR-Cas9 kann der Menschheit enorme Vorteile bringen, aber natürlich müssen wir verantwortungsbewusst damit umgehen.“

Vermächtnis

Die Auszeichnungen kamen in einer Flut: der Louis-Jeantet-Preis, der Breakthrough Prize, der Prinzessin-von-Asturien-Preis, der Ernst-Jung-Preis und der Gruber-Preis für Genetik im Jahr 2015; der Tang-Preis, der Gairdner-Preis, der Leibniz-Preis, der L'Oréal-UNESCO-Preis, die Otto-Warburg-Medaille, der Warren Alpert Preis und die Ernennung zum Ritter der Légion d'honneur im Jahr 2016; der Japan-Preis, der Pour le Mérite und der BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award im Jahr 2017; der Kavli-Preis für Nanowissenschaften und der Harvey-Preis im Jahr 2018; der Wolf-Preis für Medizin und der Nobelpreis für Chemie im Jahr 2020, der erste wissenschaftliche Nobelpreis, der an zwei Frauen und niemanden sonst verliehen wurde. Sie wurde 2023 in die National Inventors Hall of Fame aufgenommen und 2024 zum ausländischen Mitglied der Royal Society gewählt, hält Mitgliedschaften in neun Akademien und ein Dutzend Ehrendoktortitel. CRISPR Therapeutics, das sie mitbegründete, half dabei, die erste zugelassene CRISPR-Gentherapie für Patienten mit Sichelzellenanämie bereitzustellen. Sie lebt weiterhin in Berlin und arbeitet immer noch an Bakterien.