Die französische Biochemikerin und Genetikerin Emmanuelle Charpentier, Mitglied der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) im Ausland, wurde am 7. Oktober 2020 in Stockholm gemeinsam mit der US-Biochemikerin Jennifer Doudna mit dem diesjährigen Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet. Die von den beiden Forscherinnen entwickelte Methode CRISPR/Cas9 zur Bearbeitung des Genoms stellt eine bahnbrechende Innovation in der biomedizinischen Forschung dar.
„Ich freue mich sehr, dass mit Emmanuelle Charpentier ein Mitglied unserer Akademie für ihre außergewöhnlichen Forschungsleistungen mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde“, sagt Anton Zeilinger. „Bei gemeinsamen Gesprächen habe ich Emmanuelle Charpentier nicht nur als herausragende Wissenschaftlerin kennengelernt sondern auch als jemanden, der sich engagiert für die Grundlagenforschung einsetzt. Besonders die Förderung von Nachwuchstalenten ist ihr dabei ein Anliegen und die Frage, was man in der Wissenschaft verbessern kann, damit diese jungen Menschen ihre kreativen Ideen umsetzen können“, erzählt der ÖAW-Präsident.
CRISPR-Boom
Charpentier war selbst eines dieser jungen Talente, als sie 2002 nach Wien wechselte, wo sie in ihrer Forschung erste Grundlagen für die spätere „Gen-Schere“ entwickelte. Deren Entdeckung nahm ihren Anfang mit einem glücklichen Zufall: Eigentlich untersuchte Charpentier gemeinsam mit US-Molekularbiologin Jennifer Doudna jene Abwehrmechanismen, die Bakterien einsetzen, um sich gegen schädliche Viren zu schützen. Dabei erkannten sie, dass die Mikroben das Virenerbgut zwischen zwei RNA-Molekülen zerschneiden – zwischen der sogenannten CRISPR RNA (crRNA) und der tracrRNA. Auf diese Weise setzt das Bakterium Viren erfolgreich außer Gefecht.
Diese sogenannte „Guide-RNA“ lässt sich im Labor beliebig nachbauen, ist punktgenau und hinterlässt durch ihre Präzision keine Spuren. Als die zwei Wissenschaftlerinnen ihre Ergebnisse im August 2012 im Wissenschaftsjournal „Science“ publizierten, löste das in den Lebenswissenschaften einen regelrechten Boom aus: „Es dauerte gerade einmal acht Monate, bis Mikrobiologen zeigten, dass die Technik nicht nur bei Bakterien, sondern auch bei Pilzen, Pflanzen, Tieren und sogar bei menschlichen Zellen funktioniert“, berichtete Charpentier 2016 bei einer Landsteiner-Lecture des CeMM – Forschungszentrum für Molekulare Medizin der ÖAW im Festsaal der Akademie.
Weiterentwicklung der Gen-Schere
Heute ist die Gen-Schere aus den Life Sciences nicht mehr wegzudenken. Auch an den Forschungsinstituten der ÖAW gibt es kaum ein molekularbiologisches Labor das nicht mit CRISPR/Cas9 arbeitet. Erst Ende letztes Jahres war es zudem Forscher/innen am IMBA – Institut für Molekulare Biotechnologie der ÖAW und den Vienna Biocenter Core Facilities gelungen, ein „Upgrade“ der Gen-Schere zu entwickeln. Dieser sogenannte CRISPR-Switch erlaubt es, die Genschere zu unterschiedlichen Zeiten und an unterschiedlichen Orten in der Zelle effizient zu kontrollieren. Dafür sorgt eine Optimierung der „guide-RNA“, jenes zellulären Suchbegriffes, der die Genschere an ihr Ziel – ein bestimmtes Gen – führt. Dabei werden jene guide-RNAs unter die Kontrolle von bestimmen Proteinen – sogenannten „Cre-Rekombinasen“ – gestellt, die ein gezieltes An- und Ausschalten der Aktivität ermöglichen. Erstautor der Publikation in Nature Communications war Krzysztof Chylinski, der schon an der ersten entscheidenden Publikation von Charpentier und Doudna im Jahr 2012 beteiligt war.
Über Emmanuelle Charpentier
Emmanuelle Charpentier wurde 1968 in Frankreich geboren und studierte Biochemie, Mikrobiologie und Genetik an der Pariser Universität Pierre und Marie Curie, bevor sie unter anderem an der Rockefeller University (New York) und der New York University forschte. 2002 wechselte sie an die Max F. Perutz Laboratories von Universität Wien und MedUni Wien, wo sie bis 2009 tätig war. Danach forschte sie u.a. an der Umeå University in Schweden sowie dem Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung in Deutschland. 2015 wechselte sie an das Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin, seit 2018 ist sie Gründungsdirektorin der Max-Planck-Forschungsstelle für die Wissenschaft der Pathogene. 2016 wurde sie zum korrespondierenden Mitglied der ÖAW im Ausland gewählt.