Vuoden 2020 kemian Nobelin saivat tutkijat Emmanuelle Charpentier ja Jennifer Doudna. Kaksikon keksimät geenisakset voivat mullistaa monia aloja lääketieteestä maatalouteen.
Jari Koponen
Geenisaksien – virallisemmin crispr-cas9-entsyymin – avulla voidaan muokata minkä tahansa tumallisen solun sisältämää geenimateriaalia halutulla tavalla.
Muokkaus voidaan tehdä joko poistamalla jokin kohta dna:sta, jolloin geeni korjaa itsensä, tai liittämällä poistettuun kohtaan uutta geenimateriaalia.
Tie kohti Nobelia alkoi vuonna 2011, kun ranskalainen biokemisti ja mikrobiologi Emmanuelle Charpentier kollegoineen selvitti streptokokkibakteerista mekanismin, jolla bakteerit puolustautuvat niihin tunkeutuvia viruksia vastaan.
Virukset pääsevät lisääntymään, kun ne liittävät oman dna:nsa osaksi bakteerien perimää. Bakteerien vastaisku perustuu siihen, että ne tuottavat cas-entsyymiä, joka pilkkoo hyökkäävän viruksen dna:n palasiksi.
Ikivanha mekanismi toimii mitä erilaisimmissa bakteereissa ja arkeoneissa. Niiden perimässä on samanlaisena toistuva crispr-alue (clustered regular interspaced short palindromic repeats), jonka sisältämän kahden merkkijakson väliin viruksen injisoima dna liittyy.
Näin lisätty crispr kopioituu pitkäksi rna-molekyyliksi. Seuraavaksi merkkijaksoihin kiinnittyy kaksi transaktivoivaa rna:ta (tracr-rna), ja näin muodostuneeseen kompleksiin liittyy cas9-entsyymi.
Sitten ribonukleaasi III (RNaasi III) -proteiini leikkaa virusjakson irti. Cas9 sisältää nyt viruksen perimän, joten se on muuttunut geneettisiksi saksiksi. Näin muuntunut cas9 tunnistaa ja poistaa saman viruksen uudet infektiot.
Löydöksensä jälkeen Emmanuelle Charpentier ryhtyi tutkimaan mekanismin laajempaa käyttökelpoisuutta yhdessä amerikkalaisen biokemistin Jennifer Doudnan kanssa.
(Kuva: Jussi Puikkonen) Jennifer Doudna toimii biokemian ja molekyylibiologian professorina Kalifornian yliopiston Berkeleyn kampuksella.
Heidän ensimmäinen havaintonsa oli, että bakteerien puolustusmekanismi toimii myös aitotumallisissa soluissa, kuten kasvi-, sieni- ja eläinsoluissa.
Jo vuonna 2012 kaksikko pystyi raportoimaan menetelmästä, jonka avulla cas9 yhdessä siihen liitetyn ohjain-rna:n kanssa voidaan räätälöidä poistamaan mikä tahansa dna-jakso.
Juttu Geeniräätälin uusista saksista julkaistiin numerossa 7/2020. Lue koko juttu täältä.
(Kuva Hallbauer Fioretti) Professori Emmanuelle Charpentier työskentelee tätä nykyä Berliinissä, jossa hän johtaa Max Planck -instituutin patogeenien yksikköä. Hän on vieraillut myös Uumajan yliopiston professorina.
