ההכרזה על הזכייה של פרופ' עמנואל שרפנטייה ופרופ' ג'ניפר דודנא בפרס הנובל בכימיה / צילום: TT News Agency/Henrik Montgomery, רויטרס
פרס נובל לכימיה לשנת 2020 ניתן לפרופ' עמנואל שרפנטייה ממכון מקס פלאנק ולפרופ' ג'ניפר דודנא מאוניברסיטת ברקלי בקליפורניה, עבור פיתוח טכנולוגיית CRISPR לעריכה גנטית, שיטה הזולה ופשוטה משמעותית לשימוש מטכנולוגיות העריכה הגנטית שהיו קיימות קודם לכן. טכנולוגיית CRISPR הנגישה את האפשרות לעריכה גנטית, באופן שהוביל להתפרצות אדירה של מחקר בתחום. לדברי ועדת הנובל, הייתה לכך השפעה מהפכנית על מדעי החיים. ייתכן, אמרו חברי הוועדה, כי הטכנולוגיה הזו תוביל להגשמת החלום של ריפוי מחלות תורשתיות.
■ "איך הגענו למצב שאנשים דופקים בדלת של בית החולים ולא מקבלים טיפול?": המדעניות המובילות מתגייסות למאבק בקורונה
"אנחנו לומדים מהחיידקים"
זו הפעם הראשונה שבה שתי נשים חולקות את פרס הנובל בכימיה, ועם זכייתן עלה לשבע מספר הנשים שזכו בפרס בקטגוריה זו (כולל הישראלית פרופ' עדה יונת ממכון ויצמן). לפני כחצי שנה זכו השתיים בפרס וולף לרפואה. פרס וולף נחשב למנבא את פרס הנובל.
מנגנון העריכה הגנטית קריספר (בשמו המלא Cas9-CRISPR) נולד לאחר ששרפנטייה ודודנא גילו שחיידקים מגינים על עצמם מפני וירוסים באמצעות חלבון שיודע לחתוך חומר גנטי במקום מאוד מדויק. הן גילו שניתן להחליף רכיב ב"מספריים" האלה כדי לכוון אותן לחתוך דנ"א לפי בחירתנו, וכאשר חותכים את הדנ"א, לפעמים הוא מתקן את עצמו באופן טבעי לכיוון הרצוי.
"חקרתי עמידות של חיידקים לאנטיביוטיקה", סיפרה שרפנטייה בראיון ל"גלובס" באפריל, "המבוססת על העמידות שהם פיתחו לאויביהם הטבעיים. התמקדתי בחיידק בשם pyogenes Streptococcus שהורג כחצי מיליון איש בעולם בשנה וגורם תחלואה בקרב מאות מיליונים, בין היתר באמצעות מנגנון של 'חיידק טורף'. זיהינו את החומר הגנטי בבקטריה שלא היה ידוע לפני כן. למעשה, פוסט-דוקטורנטית שלי היא ששמה את האצבע לראשונה על המולקולה הזאת שהפכה למפורסמת, והצגנו אותה בכנס בעין גדי. שם העולם שמע עליה לראשונה, אך אז עוד התייחסנו אליה בעיקר בגלל תפקידה בחיידקים.
"ככל שהעמקנו לחקור, הבנו שהיא יכולה להיות כלי לעריכה גנטית פשוטה. אפילו לפני שהראינו זאת במעבדה, הבנתי את המנגנון והייתי די בטוחה שזה יעבוד. היופי של המנגנון הזה הוא שהוא מורכב מאוד אבל פשוט ויעיל מאוד לתפעול. הוא מתאפשר משום שהחיידק הוא זה שבנה את המכונה הזאת לאורך שנים של אבולוציה. ומה שאני מאוד אוהבת בסיפור הזה הוא שחקר החיידק, שנועד כדי להתגונן מפניו, הביא אותנו לשימוש ביכולות שלו כדי להתגונן מפני בעיות אחרות.
"כמו שחיידק הסטרפטוקוקוס פיתח את הקריספר המסוים שכל העולם משתמש בו היום, לכל החיידקים יש כלי התגוננות שונים נגד אויביהם, ואנחנו רק מתחילים ללמוד איך להשתמש בהם וליישם אותם לצרכים שלנו".
"שכחנו שהווירוסים חסרי גבולות"
שרפנטייה סיפרה בראיון ל"גלובס" באפריל כי היא הגיעה לתחום הקריספר מתוך חקר המחלות הזיהומיות והיא שבה לחקור מחלות זיהומיות ב-2013, עוד לפני שתחום זה עלה לכותרות בעקבות מגפת הקורונה. "הבנתי מהר מאוד את העול שהן יוצרות. אז מה אם בשנים האחרונות הן היו פחות נפוצות במדינות הנחמדות שלנו? שכחנו שהווירוסים הם חסרי גבולות. העולם נכשל לגמרי במוכנות לאיום הזה, שכולנו ידענו שהוא קיים. איך הגענו למצב הזה שבו אנשים דופקים בדלת של בית החולים ולא יכולים לקבל טיפול?".
שרפנטייה ציינה בראיון כי עד פריצת הדרך של הקריספר, איש לא התעניין במחקר שלה בחיידקים ובווירוסים שתוקפים אותם ומבצעים בהם עריכה גנטית. "כחוקרת מחלות זיהומיות הייתי סוג ב', הגראנטים שלי היו סוג ב ' ופרסמתי בכתבי עת סוג ב'. לא קיבלתי מענק כדי לגלות את הקריספר. הסטתי חלק מהמענקים שקיבלתי בתחומים אחרים כדי לחקור חיידק שלא עניין אז אף אחד".
היום שרפנטייה משלבת בין התחומים ומשתמשת בטכנולוגיית הקריספר למאבק בווירוס הקורונה. "אנחנו משתמשים בטכנולוגיית הקריספר לעריכה גנטית של תאים אנושיים כדי לזהות את הגורמים בתא האנושי שהם חשובים להישרדות של הווירוס, כדי להבין את מנגנוני ההתקשרות. כך אנחנו מוצאים מטרות חדשות לתרופות ולחיסונים", מחקר כזה יכול לעזור לענות על שאלה נוספת - האם יש הבדלים גנטיים בין מי שרגיש לווירוס לבין מי שעמיד בפניו.
דודנא ושרפנטייה כבר אינן עובדות יחד, והיו אפילו מאבקי פטנטים בין החברות שהקימו השתיים, אך מתבאר שגם דודנא הסיטה חלק מן המחקר שלה לתחום הקורונה, ופיתחה בדיקת קורונה ביתית מהירה המשתמשת בטכנולוגיית קריספר, שקיבלה אישור שיווק בחירום באוגוסט האחרון. דודנא משתפת פעולה עם מעבדה נוספת, המפתחת תרופות לקורונה על בסיס טכנולוגיית הקריספר.
פרופ' ג'ניפר דודנא
ביוכמיאית אמריקאית בת 56, מרצה לביולוגיה מולקורלרית ותאית באוניברסיטת ברקלי • נשואה לפרופ' ג'יימי קייל, שהכירה במסגרת מחקר משותף • בוגרת בית הספר לרפואה של הרווארד • זכתה השנה בפרס וולף לרפואה, יחד עם פרופ' עמנואל שרפנטייה
פרופ' עמנואל שרפנטייה
חוקרת צרפתייה בת 51 • מתמחה במיקרוביולוגיה, גנטיקה וביוכימיה • מאז 2015 מנהלת מכון מחקר של מחלות זיהומיות בקבוצת מכוני מקס פלאנק בברלין • למדה באוניברסיטת פייר ומרי קירי (היום חלק מהסורבון) ובמכון לואי פסטר • זכתה השנה בפרס וולף לרפואה, יחד עם פרופ' ג'ניפר דודנא