KI-forskare kommenterar 2020 års Nobelpris i kemi: “Jättekul, äntligen!“
Kungl. Vetenskapsakademien har beslutat att dela ut Nobelpriset i kemi 2020 till Emmanuelle Charpentier och Jennifer A. Doudna för upptäckten av gensaxen CRISPR/Cas9. Här kommenterar KI-forskare som själva använder metoden i sin forskning årets kemipris. ”Detta har vi gått och väntat på,” säger Fredrik Lanner.
Emmanuelle Charpentier, Max Planck Unit for the Science of Pathogens, Berlin, Tyskland och Jennifer A. Doudna, University of California, Berkeley, USA, står för upptäckten av ett av genteknikens skarpaste verktyg: gensaxen CRISPR/Cas9. Med hjälp av den kan forskare med hög precision förändra arvsmassan i djur, växter och mikroorganismer. Tekniken har revolutionerat de molekylära livsvetenskaperna, bidrar till nya cancerterapier och kan göra verklighet av drömmen om att bota ärftliga sjukdomar. Priset är välförtjänt med tanke på att metoden fått en explosionsartad användning i laboratorier världen över, menar bland andra Fredrik Lanner:
– Jättekul, äntligen! Detta har vi gått och väntat på, säger Fredrik Lanner. Han är forskare vid institutionen för klinisk vetenskap, intervention och teknik, och använder själv metoden i sin forskning om makuladegeneration, en slags blindhet som beror på åldersförändringar i gula fläcken.
– Det beror på att en viss celltyp dör i detta område av ögat. Vi ersätter de döda cellerna med nya celler som vi producerat från stamceller men för att förhindra att de stöts bort av immunförsvaret modifierar vi dem först med hjälp av gensaxen. Vi jobbar även på liknande sätt med insulinproducerande celler vid diabetes, säger han.
Teknik för att förstå hur celler bildas
Fredrik Lanner och hans kollegor använder också tekniken i mer grundläggande forskning där de försöker förstå hur olika celler i kroppen bildas.
– Vi slår ut olika gener i stamceller och embryonala celler med hjälp av gensaxen för att ta reda på hur det påverkar den tidiga cellutvecklingen i kroppen, säger han.
Gensaxen kan användas enkelt för att klippa bort gener eller förändra egenskaper hos dem, flytta in nya typer av gener, aktivera gener och markera olika delar av arvsmassan.
– CRISPR/Cas9 har snabbt utvecklats till ett utbrett och välanvänt forskningsverktyg som används av nästa alla labb som ägnar sig åt genetisk, cell- eller molekylärbiologisk forskning. Dessutom testas det redan i en rad kliniska applikationer, exempelvis vid cancerbehandling och klassisk genterapi.
Men han påpekar att i och med att det är ett kraftfullt verktyg så finns det även risker.
– Riskerna med användningen av gensaxen måste alltid vägas mot nyttan och det är viktigt att användningen regleras, säger Fredrik Lanner.
Edmund Loh om sin tidigare kollega
Under de senaste fyra åren har forskaren Edmund Loh vid institutionen för mikrobiologi, tumör och cellbiologi spänt hoppats på att hans vän, Emmanuelle Charpentier, skulle få Nobelpriset. I år gick hans önskan i uppfyllelse.
– Jag blev så glad! Jag började springa från kontor till kontor frågandes, ’har du sett detta?’, berättar Loh om sin första reaktion.
– Jag har gratulerat henne via sms. Hon svarade att hon är väldigt glad och att hon och hennes forskarkollegor firade med middag och champagne igår.
Edmund Loh, som forskar på RNA-reglering i meningokockinfektion, träffade Charpentier vid en konferens om bakterier och RNA i Vienna för 17 år sedan.
De kom senare att arbeta tillsammans under deras tid vid Umeå Universitet, där Charpentier arbetade som gruppledare och först upptäckte syftet med den icke-kodande RNA-mekanism i bakterier som banade väg för CRISPR-teknologin.
– Hon bombarderade oss alltid med frågor om detta icke-kodande RNA vars funktion vi inte förstod. Till slut lyckades hon, tillsammans med Jennifer Doudna, att lista ut vad det gjorde och hur det kunde användas för genredigering, säger Edmund Loh.
Envishet och passion
Den envisheten och passionen beskriver Charpentier ganska väl, enligt Loh, som har fortsatt att arbeta med Nobelprisvinnaren. I februari publicerade de en artikel tillsammans i tidskriften RNA Biology som beskriver hur bakterier överlever i näsan genom att konsumera näring från döda bakterier.
– Det är jättekul att samarbeta med henne. Hon är väldigt noggrann. Hon fångar minsta misstag. Allt måste vara korrekt. Du vet att när hon publicerar något, då har det testats om och om igen, säger Loh.
Loh minns hur Charpentier tillämpade denna noggrannhet innan hon skickade in sin genombrottsartikel om CRISPR, som kom ut år 2012 i Science.
– Hon brukade säga, ’Jag är ingen – vem kommer att acceptera den här artikeln?’ Hon visste att som ung gruppledare skulle hon granskas extra hårt och att hennes arbete behövde vara helt perfekt.
Utöver erkännandet av Charpentier och Doudnas ansträngningar lyfter priset också fram vikten av grundforskning och hur viktigt det är för medicinska tillämpningar, anser Edmund Loh.
– Detta är ett läroboksexempel på hur grundforskning är helt avgörande för varje klinisk medicinsk upptäckt som kommer senare. Som grundforskare hoppas jag att detta pris kommer att stimulera intresse för detta område.
Galina Selivanova träffade Charpentier när hon föreläste på KI
– Det är fantastiskt!, kommenterar Galina Selivanova årets Nobelpris i kemi.
Hon är professor vid institutionen för mikrobiologi, tumör och cellbiologi och träffade Emmanuelle Charpentier under en föreläsning vid Karolinska Institutet år 2018.
– Hon var väldigt intresserad av andras arbete, väldigt lättsam. Vi visste redan då att CRISPR skulle få Nobelpriset en dag, men vi visste inte exakt vem som skulle belönas. Både Emmanuelle Charpentier och Jennifer Doudna var givna pristagare, men jag hoppades att även Feng Zhang på MIT skulle få priset. Det är så många forskare inblandade i tidiga upptäckter och svårt att välja, säger Galina Selivanova.
Galina Selivanova var bland de första KI-forskarna att använda CRISPR-tekniken för att studera olika geners funktion via genredigering i cellinjer. Hon har arrangerat flera föreläsningar och seminarier inom ämnet.
“Bästa verktyget som finns“
– Det är det bästa verktyget som finns för att studera celler på en molekylär nivå. Vi använder det hela tiden i labbet för att stänga av eller aktivera individuella gener som spelar en roll i utveckling av cancer, säger Galina Selivanova.
Teknologin är fortfarande relativt ny och ytterligare forskning behövs innan den kan användas för att bota genetiska sjukdomar. Galina Selivanova noterar att det finns problem att lösa, men säger att priset är välförtjänt givet teknologins stora betydelse för grundforskning och framtida potential.
– Defekter i proteinet jag studerar, p53, är kopplade till en ökad risk för cancer. Tänk om vi med detta verktyg kan korrigera detta singulära protein och därmed bota, eller ännu bättre förebygga, cancer – det vore fantastiskt, säger Galina Selivanova.
Fredrik Wermeling: Ett välförtjänt pris
– Det är jättekul såklart! Ett välförtjänt pris, säger Fredrik Wermeling, forskare vid institutionen för medicin, Solna.
För Fredrik Wermeling är CRISPR/Cas9 en given Nobelprisupptäckt. Men det var mindre självklart vilka forskare som skulle belönas då det har funnits flera personer inblandade i utvecklingen.
– Jag har inte varit avundsjuk på Nobelkommittén som behövde avgöra saken men jag tycker de har löst det snyggt i hur de lagt fram det – Emmanuelle Charpentier och Jennifer A. Doudna förtjänar det absolut.
Själv använder han tekniken för att studera immunceller och hur de är inblandade i olika sjukdomar. Det bästa med gensaxen är enkelheten, anser han.
– Att snabbt och enkelt kunna testa funktionen hos till exempel en gen. Det är väldigt användbart.
Genredigering väcker även etiska frågeställningar. Men det är egentligen inget nytt för CRISPR/Cas9, menar Fredrik Wermeling.
– Det är ett ovanligt kraftfullt verktyg. Men nästan all teknik kan användas på bra och dåliga sätt och vi har kunnat manipulera gener även tidigare. Jag tycker det pågår en ganska bra diskussion när det gäller CRISPR/Cas9, säger Fredrik Wermeling.
Bernhard Schmierer: Tekniken har med rätta belönats
– Det är svårt att överdriva hur det här verktyget revolutionerar och snabbar upp molekylärbiologins utveckling. Jag är väldigt glad att Nobelkommittén tilldelade priset till dessa två framstående forskare, säger Bernhard Schmierer, forskare vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik och chef för avdelningen High Throughput Genome Engineering Facility (HTGE) vid Science for Life Laboratory (SciLifeLab).
Forskarna vid HTGE använder CRISPR-Cas9 för slå ut eller markera specifika gener i celler, men också för mer storskaliga analyser. Till exempel kan forskarna en efter en inaktivera alla cirka 20.000 mänskliga gener i en cellinje. Det gör att de kan avgöra gener som är viktiga för olika biologiska processer samt identifiera lämpliga mål för läkemedel.
Bernhard Schmierer och kollegor visade i en studie år 2018 att CRISPR-Cas9-baserade genterapier oavsiktligt kan leda till ökad risk för cancer, och att det krävs fler studier för att kunna garantera att ”gensaxen” är säker för patienter. Men tekniken är mogen för ett Nobelpris, anser han.
– Tekniken har med rätta belönats med Nobelpriset i kemi på grund av dess betydelse för grundforskningen. Sedan har CRISPR-Cas9 också en enorm potential för att användas i behandling, men självklart måste man ta det försiktigt och väga risker mot nytta.
Enligt Bernhard Schmierer bidrar redan CRISPR-Cas9, åtta år efter dess upptäckt, till cancerbehandling. Runt hörnet finns möjligheter att behandla ärftliga blod- och muskelsjukdomar samt blindhet.
– I en inte allt för avlägsen framtid kanske vi även får se ett Nobelpris i fysiologi eller medicin för en terapi som baserats på CRISPR-Cas9, säger Bernhard Schmierer.
Emmanuelle Charpentier är född 1968 i Juvisy-sur-Orge, Frankrike. Fil.dr 1995 vid Institut Pasteur, Paris, Frankrike. Director för Max Planck Unit for the Science of Pathogens, Berlin, Tyskland.
Jennifer A. Doudna är född 1964 i Washington, D.C, USA. Fil.dr 1989 vid Harvard Medical School, Boston, USA. Professor vid University of California, Berkeley, USA och Investigator, Howard Hughes Medical Institute.