עמנואל שרפנטייה: המדענית שלא הפסיקה להמשיך הלאה
בגיל אחת עשרה או שתים עשרה היא אמרה לאמה שהיא הולכת לעבוד במכון פאסטר. וכך עשתה. אחר כך עזבה, והמשיכה לעזוב: שלושה עשר מוסדות בתשע ערים ובחמש ארצות, קריירה שנבנתה על סירוב מכוון להשתקע במקום כלשהו שנוח בו. התובנה שזיכתה אותה בפרס נובל לכימיה, לדבריה, הגיעה אליה בזמן הנסיעה היומית בין וינה למעבדה בקרבת צפון שוודיה.
ילדות בפריז, והבטחת ילדות
עמנואל מארי שרפנטייה (Emmanuelle Marie Charpentier) נולדה ב-11 בדצמבר 1968 בזוביזי-סור-אורז (Juvisy-sur-Orge), מדרום לפריז. אמה עבדה בפסיכיאטריה, אביה תכנן מרחבים ירוקים עירוניים, והייתה לה אחות גדולה אחת. סבה מצד אביה, ששם משפחתו המקורי היה סינאניאן, נמלט מרצח העם הארמני והתיישב במרסיי. היא זוקפת לזכותה של דודה מיסיונרית את החיזוי של חוסר המנוחה שיעצב את חייה.
לצד הלימודים היא למדה ברצינות פסנתר, בלט ומחול מודרני במשך כמה שנים, ומעולם לא התייחסה לכך כאל דבר שולי. "לאמנות הייתה השפעה משמעותית על הקריירה המדעית שלי", היא אומרת. "צריך להיות קפדן, אבל צריך גם לדעת איך לשחרר". זהו תיאור מדויק של השילוב שעבודתה המאוחרת דרשה.
פאסטר, והעיקוף האמריקאי הארוך
היא למדה ביוכימיה, מיקרוביולוגיה וגנטיקה באוניברסיטת פייר ומארי קיורי בפריז, ולאחר מכן מימשה את הבטחת ילדותה וקיבלה את התואר שלישי (דוקטורט) ממכון פאסטר בין השנים 1992 ו-1995 בהנחיית פטריס קורוואלן (Patrice Courvalin), ועסקה בעמידות לאנטיביוטיקה אצל לסטריה (Listeria). היא לימדה באוניברסיטת פייר ומארי קיורי ונשארה במכון פאסטר כפוסט-דוקטורנטית.
ב-1996 היא נסעה לארצות הברית ונשארה שם שש שנים, תחילה באוניברסיטת רוקפלר בניו יורק עם איליין טואומאנן (Elaine Tuomanen), שם חקרה את סטרפטוקוקוס פנאומוניה (Streptococcus pneumoniae), אחר כך כמדענית מחקר במרכז הרפואי של אוניברסיטת ניו יורק (NYU), בהמשך בבית החולים הילדים לחקר סנט ג'וד בממפיס ובמכון סקירבול. פתוגנים חיידקיים, ובעיקר האופן שבו חיידקים מווסתים את האלימות (וירולנטיות) של עצמם, הפכו לנושא המחקר שלה.
וינה, ואז צפון שוודיה
היא חזרה לאירופה ב-2002 כדי לעמוד בראש מעבדה משלה באוניברסיטת וינה, ובהמשך עברה למעבדות מקס פ. פרוץ שם כפרופסור חבר. ב-2004 היא גילתה מולקורת RNA רגולטורית קטנה השולטת בייצור גורמי אלימות ב-סטרפטוקוקוס פיאוגנס (Streptococcus pyogenes), החיידק האחראי לדלקת גרון סטפטוקוקלית ובצורותיו האגרסיביות למחלה טורפת בשר. זו הייתה ההתחלה של כל מה שבא לאחר מכן: היא כבר חשבה על מולקולות RNA קטנות שאינן מקודדות כעל מערכת הבקרה של ההתנהגות החיידقية.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →אז, בסביבות 2008, היא עשתה מעשה שעמיתיה מצאו כבלתי מובן. היא עזבה את וינה לטובת אוניברסיטת אומאו (Umeå University) בצפון הרחוק של שוודיה, מרחק רב ממרכזי הביולוגיה המולקולרית באירופה. "המעבר לאומאו היה בהחלט מסוכן", אמרה. "אבל בסופו של דבר זו הייתה בדיוק ההחלטה הנכונה". הדפוס הזה עקבי לאורך כל הקריירה שלה: היא עוברת כשנוח לה, מתוך הנחה שאי-נוחות היא המקום שבו נמצאים הרעיונות.
tracrRNA
רצפי CRISPR זוהו בגנומים של חיידקים והובנו, בגסות, כסוג של מערכת חיסון נרכשת: חיידקים שאוספים מקטעים של DNA נגיפי כדי שיוכלו לזהות את הפולש בפעם הבאה. מה שאף אחד לא הבין היה המנגנון. ב-2011, במאמר בכתב העת Nature שבו התלמידה שלה אליצה דלצ'בה (Elitza Deltcheva) ביצעה חלק ניכר מעבודת המעבדה, שרפנטייה זיהתה מולקולה לא מוכרת עד כה שכינתה tracrRNA, והראתה שהיא חיונית לעיבוד ה-RNA של ה-CRISPR לצורתו הבוגרת. המערכת לא כללה שני רכיבים אלא שלושה: שני מולקולות RNA ואנזים Cas9.
זוהי התגלית שהיא לחלוטין שלה בלבד, והיא זו שבלעדיה שום דבר אחר אינו פועל.
RNA אחד במקום שניים
ב-2011, בכנס בסן חואן שבפוארטו ריקו, היא פגשה את ג'ניפר דאודנה (Jennifer Doudna), ביולוגית מבנית שעסקה ב-CRISPR מהכיוון הנגדי. הן הסכימו לשתף פעולה: הקבוצה של שרפנטייה באומאו עם הביולוגיה, זו של דאודנה בברקלי עם הביוכימיה והמבנה, וקשישטוף צ'ילינסקי (Krzysztof Chylinski) ומרטין יינק (Martin Jinek) שביצעו את הניסויים.
ההצעה הרדיקלית של שרפנטייה, שהגתה במהלך הנסיעה היומית בין וינה לאומאו, הייתה לאחד את שני מולקולות ה-RNA לאחת. אם ניתן לחבר את crRNA ואת tracrRNA לכימרה הנדסית אחת, אזי חוקר יצטרך רק לכתוב רצף לתוך מולקולת ההכוונה הזו ו-Cas9 יחתוך היכן שירצו. המאמר המשותף ב-Science ב-2012 הוכיח בדיוק את זה, והפך סקרנות חיידקית לכלי בר-תכנות. ב-2013 שרפנטייה ייסדה במשותף את CRISPR Therapeutics ואת ERS Genomics יחד עם רודגר נובאק (Rodger Novak) ושון פוי (Shaun Foy) כדי למסחר זאת.
המשמעת של אמנית
שרפנטייה עברה שוב, למרכז הלמהولتز לחקר זיהומים בבראונשווייג ולבית הספר לרפואה של הנובר ב-2013, ושוב באוקטובר 2015 לברלין כמנהלת מדעית של מכון מקס פלאנק לביולוגיה של זיהומים. ב-2018 היא ייסדה וכעת מנהלת את יחידת מקס פלאנק למדע של פתוגנים, והיא פרופסור כבוד באוניברסיטת הומבולדט. היא נשארה בקטריולוגית: העניין שלה הוא עדיין האופן שבו פתוגנים פועלים, ו-CRISPR היה, מבחינתה, שאלה על חסינות חיידקית שהתבררה כבעלת השלכות.
מדוע עמנואל מכונה גאונה
תכונתה המיוחדת של שרפנטייה היא חוש חד לדברים קטנים וחריגים. מולקולת ה-RNA הרגולטורית משנת 2004 ב-S. pyogenes והגילוי של tracrRNA ב-2011 הן שתיהן דוגמאות לאותה מיומנות: הבחנה במולקולה שאף אחד לא קטלג, במערכת שכולם חשבו שהם מבינים, ושיפוט נכון שלה כמרכזית ולא כשולית. Cas9 ללא tracrRNA אינו כלי, ושום כמות של ביולוגיה מבנית במורד הזרם לא הייתה מוצאת אותו; זה הגיע ממיקרוביולוגית שהקדישה תשומת לב רבה לסטרפטוקוקוס.
התכונה השנייה היא סובלנות לסיכון מקצועי שנקראת כתמוהה עד שהיא משתלמת. עזיבת וינה לטובת אומאו עלתה לה בקרבה, משתפים פעולה ונוחות, ושם התרחשה עבודת ה-CRISPR. היא ממסגרת זאת במונחים אמנותיים ולא מדעיים, וזה יוצא דופן וכנראה מדויק: קפדנות בתוספת הנכונות לשחרר.
טענת הנגד ההוגנת היא ש-CRISPR-Cas9 היה התכנסות צפופה. פרנסיסקו מוחיקה (Francisco Mojica) זיהה את רצפי ה-CRISPR; וידז'יניוס שיקשניס (Virginijus Šikšnys) הגיע למסקנות דומות באופן עצמאי וחלק את פרס קאוולי (Kavli Prize) עם שרפנטייה ודאודנה; פנג ז'אנג (Feng Zhang) וג'ורג' צ'רץ' (George Church) הפעילו את המערכת בתאים אנושיים בתוך חודשים ספורים. שרפנטייה לא בנתה את הכלי לבד, ופרס הנובל שהיא חולקת עם דאודנה הוענק בעבור מאמר שנכתב במשותף. היא גם לא רדפה בעצמה אחר היישומים הטיפוליים, ונשארה מדענית בסיס מבחירה. עמדתה שלה היא שזו הנקודה: "מחקר בסיסי חיוני להתקדמות". לגבי האתיקה היא קצרה וחד-משמעית: "CRISPR-Cas9 יכול להביא תועלות עצומות לאנושות, אבל כמובן שאנו צריכים לטפל בו באחריות".
מורשת
העיטורים הגיעו בשיטפון: פרס לואי ז'אנטה (Louis-Jeantet Prize), פרס פריצת הדרך (Breakthroat Prize), פרס נסיכת אסטוריאס, פרס ארנסט יונג ופרס גרובר לגנטיקה ב-2015; פרס טאנג (Tang Prize), פרס גיירדנר, פרס לייבניץ, פרס לוריאל-אונסק" + """ + "ו, מדליית אוטו וורבורג, פרס וורן אלפרט ותואר אבירות בלגיון הכבוד ב-2016; פרס יפן, פרס Pour le Mérite ופרס BBVA לחזיתות הידע ב-2017; פרס קאוולי לננוטכנולוגיה ופרס הארווי ב-2018; פרס וולף ברפואה ופרס נובל לכימיה ב-2020, פרס הנובל המדעי הראשון שניתן לשתי נשים ולאף אדם אחר. היא נבחרה להיכל התהילה הלאומי של הממציאים ב-2023 ונבחרה כחברה זרה בחברה המלכותית ב-2024, מחזיקה בחברות בתשעה אקדמיות ובתריסר תוארי דוקטור כבוד. CRISPR Therapeutics, אותה ייסדה במשותף, סייעה להביא את טיפול גנטי הראשון שאושר ב-CRISPR לחולים הסובלים מאנמיה חרמשית. היא נשארת בברלין, ועודנה עובדת על חיידקים.