Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna

En esa mañana primaveral, por las calles del viejo San Juan, corría un vientecillo agradable que invitaba a caminar y admirar el paisaje urbano. Como de costumbre, había numerosos turistas que parloteaban en diferentes idiomas, pero el español, como es de suponer por tratarse de Puerto Rico, predominaba sobre todas las demás lenguas debido a los nativos que también caminaban por sus estrechas calles.

Entre los transeúntes había dos mujeres que, sin conocerse, de repente se encontraron ante un local de ventas de artesanías. Una de ellas, de nacionalidad francesa, advirtió que la otra llevaba una tarjeta de identificación adherida a su camisa, igual a la que le habían dado cuando se inscribió el día anterior en el congreso de microbiología. Al enterarse de esa manera que ambas asistían al mismo evento científico, no tuvo reparo en presentarse ante la otra mujer, que era más o menos de su misma edad, de rostro hermoso, con un cabello rubio natural y ojos muy azules. Resultó ser que era norteamericana e iniciaron una conversación, que se prolongó en el largo paseo que juntas dieron esa misma mañana. Para ese entonces corría el año 2011.

La francesa, de profesión bacterióloga y de 43 años, ya con cierta confianza le explicó a su acompañante que su interés principal radicaba en el estudio de los diferentes mecanismos mediante los cuales las bacterias se defienden de los virus, especialmente a través de su sistema inmunitario. Se trata de una feroz lucha de sobrevivencia, mediante la cual los virus contaban con genes que les permitían vencer las defensas de las bacterias («bacteriófagos», que significa comedores de bacterias) y, en otras ocasiones, estas lograban contener a los virus, impidiendo su desarrollo, también a través de una herencia genética.

La norteamericana, de 47 años, experta viróloga conocía a fondo el accionar sumamente complicado de los virus y entendió perfectamente lo que le decía su compañera científica interesándose de inmediato en el tema de conversación. Así se inició una estrecha colaboración científica entre ambas investigadoras que les permitió redactar un artículo que fue publicado en la famosa revista Science, en el año 2012. En el mismo, se describía el sistema de defensa microbiano llamado CRISP/Cas9, por medio del cual las bacterias cortan el genoma de los virus en sitios muy específicos. Esta publicación causó un terremoto en el ámbito científico y en muy poco tiempo, diversos investigadores en el mundo estaban utilizando esta técnica. La francesa Emmanuelle Charpentier y la norteamericana Jennifer Doudna abrían la puerta de la celebridad y sus nombres se escuchaban con fuerza inusitada en el mundo científico (Mukherjee, S.).

Sus primeros años

Emanuelle Charpentier nació en Jurvisi-sur-Orge, Francia en 1968. Sus primeros estudios universitarios en bioquímica, microbiología y genética los realizó en la Universidad Pierre et Marie Curie de París que, a partir del 2018, forma parte de la Universidad de la Sorbona. Prontamente decidió obtener el doctorado y lo hizo en el Instituto Pasteur entre los años 1992 y 1995 con apenas 27 años. Su tesis versó sobre la resistencia microbiana a los antibióticos. A continuación, realizó una serie de estudios de posdoctorado que demuestran su sed de conocimientos científicos y su tenacidad para lograrlos. Inicialmente los hizo en el mismo Instituto Pasteur y luego se dirigió a Estados Unidos comenzando en la Universidad Rockefeller en Nueva York (1996-97), para pasar al Centro Médico de la Universidad de Nueva York (1997-99). En los siguientes tres años continuó su formación de postdoctorado en el Hospital de investigación en niños San Judas de la ciudad de Memphis, y después en el Instituto de medicina molecular Skirball. Entre todas las áreas temáticas que estudió, predominó la de los mecanismos de resistencia antimicrobiana, realizadas sobre todo en las bacterias del género Streptococus.

Luego de estar siete años en Estados Unidos, regresó a Europa aceptando inicialmente un trabajo de profesora en la Universidad de Viena y luego, sirvió en los renombrados laboratorios Max Perutz, en donde permaneció del 2002 al 2004. A continuación, recibió el nombramiento de profesora titular de la misma universidad y se encargó del departamento de microbiología e inmunobiología. Fue en el 2004 cuando halló que la virulencia del Streptococus estaba regulada por una molécula de ARN.

Continuó vinculada a la Universidad de Viena hasta que, en el 2008, aceptó la invitación de la Universidad de Umea en Suecia, siendo en dicho ámbito cuando descubrió en 2011 el componente tracrRNA, fundamental en el proceso del corte genético. De tal manera, cuando en ese mismo año se encontró casualmente con Jennifer Doudna, ya Emmanuelle Charpentier tenía, al igual que su nueva amiga, una sólida formación en investigación y docencia (Monteliu, L.).

Su errante caminar por los mejores centros científicos de Europa y los Estados Unidos, continuó esta vez dirigiéndose a Alemania en donde primero fue invitada a participar como profesora del centro de investigación de enfermedades infecciosas y también catedrática de la facultad de medicina de la Universidad de Hannover. En el 2015, aceptó la oferta que le hizo el célebre Instituto Max Plank de Berlín y tres años después, se le nombró directora de la unidad de ciencias de patógenos del mismo instituto.

Jennifer Doudna nació en 1964 en la ciudad de Washington, pero cuando apenas tenía 7 años, su familia se trasladó a vivir en Hawái, ya que su padre y madre, profesores ambos, habían conseguido trabajo en esas islas del pacífico. Ese ambiente de sol, playas hermosas, fauna y flora majestuosa, turismo por doquier, además de un ambiente sumamente desenvuelto, contrastaba con el de la ciudad capital de Estados Unidos que acaban de dejar. Cursó estudios de primaria y secundaria con mucho éxito. Su primer grado universitario lo obtuvo en bioquímica, ya en territorio norteamericano, en el Pomona College de California en 1985. Para obtener el doctorado en química biológica y farmacología molecular, se inscribió en la facultad de medicina de la Universidad de Harvard, en donde cuatro años después, a la temprana edad de 25 años, presentó y aprobó su tesis, que abordó el tema de las moléculas ARN que poseen capacidad analítica autorreplicativa.

Ya con el nuevo título, continuó estudios postdoctorales en Boston en el Hospital general de Massachusetts y a continuación, en la Universidad de Harvard. Dos años después, se dirigió a la Universidad de Boulder en Colorado, ya que allí se realizaban estudios muy avanzados sobre las propiedades analíticas del ARN. En los sitios anteriormente citados en los que cursó estudios de grado, postgrado y doctorados tuvo tutores muy famosos, algunos de los cuales alcanzaron a obtener el premio Nobel como Jack Szostak (codescubridor de los telómeros), Thomas Cech (codescubridor de las propiedades catalíticas del ARN). No es de extrañar, entonces, que en el año 1994 Jennifer Doudna obtuviese una plaza de profesora en la importante Universidad de Yale. Dos años después culminó su investigación para cristalizar y obtener la estructura tridimensional de un ribosoma, trabajo que fue publicado en la revista Science (Monteliu, L.). En el 2000, ascendió en la Universidad de Yale a catedrática de biofísica molecular y bioquímica. Tenía entonces 35 años y ya estaba en la cima de la actividad académica.

Siempre en búsqueda de los sitios más propicios para desarrollar sus potencialidades de trabajo sobre sus temas predilectos, Doudna aceptó la propuesta que le hizo la Universidad de California en Berkeley, para el puesto de investigadora y catedrática de Bioquímica y Biología molecular. Allí en su nuevo sitio de trabajo, en los siguientes años se enfocó con todo tesón en el análisis de los sistemas CRISP-Cas.

Orígenes de las tijeras genéticas

En 1887, Ishino y colaboradores descubrieron en la bacteria Escherichia coli un conjunto de secciones repetidas de ADN bacteriano que pueden tener miles de letras. Poco tiempo después, Mojica y colaboradores de la Universidad de Alicante, España, refirieron haber encontrado esta curiosidad biológica en otras bacterias, lo mismo que en los virus que infectaban bacterias (fagos), postulando que «podrían tratarse de un primitivo sistema de defensa de los organismos procariotas frente a infecciones virales o cualquier tipo de ácido nucleico invasor» (Pla, J. y Román, E.).

Fue en el 2002, cuando investigadores holandeses simplificaron su clasificación con el acrónimo sencillo CRISP (Secuencias Palindrómicas Repetidas Espaciadas Regularmente y Agrupadas) que seguimos usando hoy (Sternberg, S.). Pero se desconocía su función biológica hasta que, tres años más tarde, como se mencionó líneas atrás, el español Mojica y su equipo, dieron las primeras pistas que vinculaban CRISP con la inmunidad de los virus.

La comprobación de esta hipótesis provino de los científicos franceses Philippe Horvarth y Rodolphe Brrangou que descubrieron uno de esos mecanismos de autodefensa microbiana. Trabajando con una compañía de quesos y yogures, encontraron en las bacterias que participan en su elaboración, una capacidad de cortar a los virus invasores y así paralizarlos. Pero los tajos no se daban al azar sino en sitios específicos del ADN vírico (Mukherjee, S.).

Más adelante se descubrió que aparte del ARN codificado en el genoma bacteriano capaz de reconocer el ADN de los virus, la bacteria contaba con otro recurso que era el envío de una proteína denominada Cas9 encargada de hacer los cortes al genoma del virus.

Volvemos a nuestras dos investigadoras. Después de haberse conocido en Puerto Rico, iniciaron una colaboración muy estrecha para conocer mejor las características del sistema defensivo bacteriano. En el 2012, se dieron cuenta que este último era programable y, más importante aún, se le podía engañar substituyendo un elemento de reconocimiento, para que así se pudiesen realizar cortes específicos en diferentes genes y genomas. De esta manera Doudna y Charpentier lograron, mediante el cambio de reconocimiento, hacerlo dirigir a un gen seleccionado, permitiendo así una mutación a voluntad. De esta manera podía también repararse el gen cortado.

Las dos investigadoras publicaron sus hallazgos en la revista Science en el 2012 y de inmediato llamó la atención del mundo científico y durante los siguientes años se produjo una explosión de investigaciones que utilizaban esta técnica (CRISPR/Cas9). La reprogramación descubierta por Doudna y Charpentier permitía el ansiado afán de los genetistas de encontrar una vía eficaz, segura y dirigida de modificar una secuencia del genoma humano.

En la actualidad, CRISPR comprende un conjunto fundamental de técnicas que deben ser manejadas por la investigación biomédica, sin importar las áreas más específicas de investigación, de los laboratorios a los que se pertenece o incluso de las destrezas de los científicos. La tecnología CRISP se ha vuelto sencilla de aprender, es muy barata y lo más importante, es imprescindible para la investigación de avanzada. Indudablemente, esta técnica llegó para cambiar la biología actual, «la cual ya nunca más será la misma» (Sternberg, S.).

Las tijeras humanas como se ha denominado a esta tecnología también se están aplicando con éxito a plantas y animales y su futuro es inmenso. Pero la gran esperanza radica en la curación de enfermedades genéticas en humanos, como las monogénicas, o sea la o las mutaciones por un solo gen, tipo enfermedad de Tay Sachs, la fibrosis quística o la de Huntington. También otras para evitar mutaciones como la distrofia retiniana, la anemia drepanocítica betatalasemia etc. Aplicaciones muy diversas se vislumbran en un futuro no lejano.

Además, la tecnología CRISP se está aplicando junto con la inmunoterapia para el tratamiento del cáncer. Se mejoran células a través de manipulación genética, para aportarles ciertas moléculas especializadas capaces de detectar marcadores específicos de cáncer y eliminar las células tumorales.

La recompensa del estudio, la tenacidad y el esfuerzo

Investigaciones básicas llevaron a descubrimientos maravillosos que han cambiado el panorama biológico actual. Doudna y Charpentier no se propusieron dirigir sus esfuerzos investigativos para descubrir una técnica que resultaría revolucionaria, que aportaría grandes beneficiosas y aplicaciones a la medicina, la agricultura, los animales y las plantas. Solo querían entender cómo funcionan los seres vivos. (Pérez Iglesias, J. I.).

Como dijo Jennifer Doudna, «siempre me he centrado en la investigación básica, motivada por un deseo de entender el mundo». El reconocimiento para ella y para Emanuelle Charpentier, llegó sorpresivamente rápido, para el mundo de la ciencia. La Academia Sueca de las ciencias anunció el 7 de octubre de 2020, que el premio Nobel de química, recaería en las investigadoras Emanuelle Charpentier de la unidad Max Plank de Alemania y Jennifer A. Doudna, de la Universidad de Berkeley, California.

Antes, entre otras condecoraciones y diversos premios, les había sido otorgado el premio español Príncipe de Asturias.