Emmanuelle Charpentier: La scienziata che non si è mai fermata

A undici o dodici anni disse a sua madre che avrebbe lavorato all'Istituto Pasteur. E così fece. Poi se ne andò, e continuò a spostarsi: tredici istituzioni in nove città e cinque paesi, una carriera costruita sul rifiuto deliberato di stabilirsi in un luogo confortevole. L'intuizione che le è valsa il Premio Nobel per la Chimica, dice, le è venuta durante i viaggi tra Vienna e un laboratorio nel nord della Svezia.

Un'infanzia a Parigi e una promessa

Emmanuelle Marie Charpentier è nata l'11 dicembre 1968 a Juvisy-sur-Orge, a sud di Parigi. Sua madre lavorava in psichiatria, suo padre pianificava spazi verdi urbani e lei aveva una sorella maggiore. Suo nonno paterno, nato Sinanian, era sfuggito al genocidio armeno e si era stabilito a Marsiglia. Attribuisce a una zia missionaria la capacità di aver predetto l'inquietudine che avrebbe definito la sua vita.

Parallelamente alla scuola, ha preso seriamente il piano, il balletto e la danza moderna per diversi anni, e non l'ha mai considerato qualcosa di secondario. "L'arte ha avuto un'influenza significativa sulla mia carriera scientifica", afferma. "È necessario essere rigorosi, ma bisogna anche essere in grado di lasciarsi andare". È una descrizione precisa della combinazione richiesta dal suo lavoro successivo.

Pasteur e il lungo percorso americano

Ha studiato biochimica, microbiologia e genetica all'Università Pierre e Marie Curie di Parigi, poi ha mantenuto la promessa dell'infanzia, conseguendo il dottorato all'Istituto Pasteur tra il 1992 e il 1995 sotto la guida di Patrice Courvalin, lavorando sulla resistenza agli antibiotici nei Listeria. Ha insegnato alla Pierre e Marie Curie ed è rimasta all'Istituto Pasteur come ricercatrice post-dottorato.

Nel 1996 è andata negli Stati Uniti dove è rimasta sei anni, prima alla Rockefeller University di New York con Elaine Tuomanen, studiando Streptococcus pneumoniae, poi come assistente di ricerca al NYU Medical Center, e successivamente al St. Jude Children's Research Hospital di Memphis e allo Skirball Institute. I patogeni batterici, e specificamente il modo in cui i batteri regolano la propria virulenza, sono diventati il suo soggetto.

Vienna, poi la Svezia del Nord

È tornata in Europa nel 2002 per dirigere il proprio laboratorio all'Università di Vienna, trasferendosi poi ai Laboratori Max F. Perutz come professore associato. Nel 2004 ha scoperto una piccola molecola di RNA regolatore che controlla la produzione di fattori di virulenza nello Streptococcus pyogenes, il batterio responsabile del mal di gola e, nelle sue forme aggressive, della fascite necrotizzante. È stato l'inizio di tutto ciò che è seguito: pensava già ai piccoli RNA non codificanti come sistema di controllo del comportamento batterico.

Poi, intorno al 2008, ha fatto qualcosa che i suoi colleghi hanno trovato sconcertante. Ha lasciato Vienna per l'Università di Umeå nell'estremo nord della Svezia, lontano dai centri della biologia molecolare europea. "Il trasferimento a Umeå è stato certamente rischioso", ha detto. "Ma alla fine è stata la decisione giusta". Il modello è coerente in tutta la sua carriera: si sposta quando si sente a suo agio, seguendo la teoria che il disagio è il luogo dove nascono le idee.

L'RNA tracr

Le sequenze CRISPR erano state notate nei genomi batterici ed erano intese, approssimativamente, come una sorta di sistema immunitario adattativo: i batteri archiviano frammenti di DNA virale in modo da poter riconoscere l'invasore la volta successiva. Ciò che nessuno aveva capito era il meccanismo. Nel 2011, in un articolo su Nature con la sua studentessa Elitza Deltcheva che ha svolto gran parte del lavoro di laboratorio, Charpentier ha identificato una molecola precedentemente sconosciuta che ha chiamato tracrRNA, e ha dimostrato che era essenziale per trasformare l'RNA CRISPR nella sua forma matura. Il sistema non era composto da due componenti, ma da tre: due molecole di RNA e l'enzima Cas9.

Questa è la scoperta che le appartiene propriamente, ed è quella senza la quale nient'altro funziona.

Un RNA invece di due

Nel 2011, durante una conferenza a San Juan, Porto Rico, ha incontrato Jennifer Doudna, una biologa strutturale che si era avvicinata a CRISPR dalla direzione opposta. Hanno deciso di collaborare: il gruppo di Charpentier a Umeå si è occupato della biologia, quello di Doudna a Berkeley della biochimica e della struttura, con Krzysztof Chylinski e Martin Jinek che hanno condotto gli esperimenti.

Il suggerimento radicale di Charpentier, concepito durante i pendolarismi tra Vienna e Umeå, è stato quello di fondere i due RNA in uno solo. Se il crRNA e il tracrRNA potessero essere uniti in un'unica chimera ingegnerizzata, allora un ricercatore dovrebbe solo scrivere una sequenza in quella molecola guida e Cas9 taglierebbe dove desiderato. L'articolo congiunto su Science nel 2012 ha dimostrato esattamente questo, trasformando una curiosità batterica in uno strumento programmabile. Nel 2013 Charpentier ha co-fondato CRISPR Therapeutics e ERS Genomics con Rodger Novak e Shaun Foy per commercializzarlo.

La disciplina dell'artista

Charpentier si è trasferita di nuovo, al Helmholtz Centre for Infection Research di Braunschweig e alla Hannover Medical School nel 2013, e ancora nell'ottobre 2015 a Berlino come direttrice scientifica dell'Istituto Max Planck per la biologia delle infezioni. Nel 2018 ha fondato e ora dirige l'Unità Max Planck per la scienza dei patogeni, ed è professore onorario all'Università Humboldt. È rimasta batteriologa: il suo interesse rimane su come funzionano i patogeni, e CRISPR era, dalla sua parte, una domanda sull'immunità batterica che si è rivelata avere conseguenze.

Perché Emmanuelle è definita un genio

La qualità particolare di Charpentier è un orecchio fine per le piccole cose anomale. L'RNA regolatore del 2004 in S. pyogenes e la scoperta del 2011 dell'RNA tracr sono entrambi esempi della stessa abilità: notare una molecola che nessuno aveva catalogato, in un sistema che tutti pensavano di capire, e giudicarla correttamente come centrale piuttosto che incidentale. Cas9 senza l'RNA tracr non è uno strumento, e nessuna quantità di biologia strutturale a valle l'avrebbe trovato; ciò è arrivato da una microbiologa che ha prestato molta attenzione a uno streptococco.

La seconda qualità è una tolleranza per il rischio professionale che appare eccentrica finché non paga. Lasciare Vienna per Umeå le è costato in termini di vicinanza, collaboratori e comodità, ed è lì che è avvenuto il lavoro su CRISPR. Lei inquadra questo in termini artistici piuttosto che scientifici, il che è insolito e probabilmente preciso: rigore unito alla volontà di lasciarsi andare.

Il contro-argomento onesto è che CRISPR-Cas9 è stata una convergenza affollata. Francisco Mojica ha identificato le sequenze CRISPR; Virginijus Šikšnys è giunto a conclusioni correlate indipendentemente e ha condiviso il premio Kavli con Charpentier e Doudna; Feng Zhang e George Church hanno fatto funzionare il sistema nelle cellule umane nel giro di pochi mesi. Charpentier non ha costruito lo strumento da sola, e il Nobel che condivide con Doudna è stato assegnato per un articolo scritto congiuntamente. Inoltre, non ha perseguito le applicazioni terapeutiche lei stessa, rimanendo una scienziata di base per scelta. La sua posizione è che questo sia il punto: "La ricerca di base è essenziale per il progresso". Sull'etica è breve e inequivocabile: "CRISPR-Cas9 può offrire enormi benefici all'umanità, ma ovviamente dobbiamo gestirlo in modo responsabile".

Eredità

I riconoscimenti sono arrivati a ondate: il Premio Louis-Jeantet, il Breakthrough Prize, il Premio Principessa delle Asturie, il Premio Ernst Jung e il Premio Gruber per la genetica nel 2015; il Premio Tang, il Gairdner, il Premio Leibniz, il premio L'Oréal-UNESCO, la medaglia Otto Warburg, il premio Warren Alpert e la nomina a cavaliere della Legion d'Onore nel 2016; il Japan Prize, il Pour le Mérite e il Premio Frontiere della Conoscenza BBVA nel 2017; il Premio Kavli nelle nanoscienze e il Premio Harvey nel 2018; il Premio Wolf per la medicina e il Premio Nobel per la Chimica nel 2020, il primo Nobel scientifico assegnato a due donne e nessun altro. È stata inserita nella National Inventors Hall of Fame nel 2023 ed eletta Membro Straniero della Royal Society nel 2024, detiene l'appartenenza a nove accademie e una dozzina di dottorati onorari. CRISPR Therapeutics, che ha co-fondato, ha contribuito a portare la prima terapia genica CRISPR approvata a pazienti con anemia falciforme. Vive ancora a Berlino, lavorando sempre sui batteri.