Comment la scientifique Jennifer Doudna mène la prochaine révolution technologique

Un nouveau livre du biographe de Steve Jobs, Walter Isaacson, propose un portrait incisif du domaine de l’édition génétique qui change la médecine moderne

Depuis mars dernier, le premier étage de l’Innovative Genomic Institute de Jennifer Doudna à Berkeley est devenu un centre de test Covid-19 traitant des milliers d’échantillons chaque jour. Doudna est une nouvelle récipiendaire du prix Nobel – elle et sa collaboratrice française Emmanuelle Charpentier ont remporté cet honneur « pour le développement d’une méthode d’édition du génome » connue sous le nom de CRISPR en 2020 – et une habituée de percer les secrets de l’ARN, le matériel génétique. qui guide le nouveau coronavirus. Ainsi, lorsque la pandémie a frappé, l’IGI, qui vise à appliquer l’ingénierie génomique pour le bien public, s’est concentrée sur l’arrêt du virus. Leurs scientifiques, en collaboration ultra-rapide avec d’autres chercheurs, développent des tests à domicile basés sur CRISPR et étudient comment exploiter CRISPR pour les traitements antiviraux.

Les scientifiques ont fait des pas de géant dans la compréhension du matériel génétique comme l’ADN et l’ARN depuis la découverte de la double hélice en 1953. Aujourd’hui, ces progrès propulsent la lutte mondiale contre le coronavirus et mettent en évidence l’importance de la biotechnologie dans nos vies, non seulement à l’avenir, mais dès maintenant. Après tout, l’ARN messager fabriqué en laboratoire génère des anticorps dans les bras de 90 millions d’Américains et ce n’est pas fini.

En 2012, 14 mois après le début de leur collaboration, Doudna et Charpentier ont publié des recherches pionnières : leurs laboratoires avaient découvert comment exploiter le « système immunitaire » inné des bactéries pour effectuer des coupes précises dans le matériel génétique, une technique conviviale avec « un potentiel considérable d’altération des gènes ». applications de ciblage et d’édition du génome », ont-ils écrit.

Plusieurs années après ses recherches ont fait la une des journaux, mais avant Après la naissance des premiers bébés génétiquement modifiés au monde en Chine, Doudna a pris la parole lors d’un événement organisé par l’Aspen Institute, dont le biographe Walter Isaacson était le PDG. Isaacson a fait la chronique de la vie et des idées transformatrices de Steve Jobs, Léonard de Vinci et Albert Einstein, et à l’époque, dit-il : « Je cherchais un moyen de faire ce que je pense être la prochaine grande révolution des 50 prochaines années. qui est la biotechnologie. Le voyage de Doudna, a-t-il conclu, était étroitement lié, tout comme les brins de la double hélice de l’ADN, à ces découvertes et débats biochimiques.

Doudna et l’ère naissante du génome partagent une place centrale dans le dernier livre d’Isaacson, The Code Breaker : Jennifer Doudna, l’édition génétique et l’avenir de la race humaine. Comme ses œuvres précédentes, c’est une histoire d’idées transformatrices, mais cette fois, la révolution se joue en temps réel, et la penseuse innovante qui en est le cœur est une femme.

Le titre complet du livre peut paraître grandiose, mais Isaacson démontre de manière convaincante que la capacité de modifier facilement le code génétique – rendue possible par les recherches de Doudna sur la technique d’édition génétique connue sous le nom de CRISPR – est et sera réellement cette capacité de modification du paradigme. . La modification génétique, explique-t-il, a le potentiel de guérir l’anémie falciforme ou de prévenir la maladie de Huntington. Mais où se situent les limites entre les modifications acceptables et inacceptables, et que faisons-nous si la capacité de guider la sélection naturelle vire vers un territoire sans doute plus frivole, comme la sélection de la taille d’un futur enfant ? Compte tenu des différences déjà considérables en matière de santé entre les privilégiés et les personnes défavorisées, sans parler du prix potentiellement élevé de l’édition génétique, « nous pourrions créer un fossé génétique qui s’élargirait à chaque nouvelle génération », s’inquiète Doudna.

Pour donner un sens aux subtilités de l’édition génétique, Isaacson commence par quelques découvertes fondamentales : comment la sélection des plants de pois du moine Gregor Mendel a révélé des traits héréditaires transmis entre les générations et la course académique pour comprendre la structure de l’ADN. Il guide les lecteurs depuis des étangs salés inhospitaliers en Espagne jusqu’au laboratoire d’une entreprise de yaourt jusqu’à un café de Berkeley où Doudna s’est entretenu avec un collègue pendant que les scientifiques reconstituaient la façon dont les bactéries détectent puis détruisent les envahisseurs viraux. Il détaille ensuite comment cette découverte scientifique fondamentale a conduit à des progrès considérables dans le domaine du génie génétique, ainsi que le potentiel médical et les périls éthiques qui en ont résulté.

«Je voulais montrer que la découverte est un sport d’équipe, et qu’elle est également animée par des personnes très persévérantes et perspicaces (comme Doudna)», explique Isaacson. « Il y a donc une série de personnages hauts en couleur dans le livre. » Des portraits saisissants d’autres scientifiques – des professeurs titulaires ainsi que des étudiants de troisième cycle moins reconnus dont les expériences constituent l’épine dorsale quotidienne des laboratoires – sont disséminés tout au long du livre. Nous rencontrons Blake Wiedenheft, le chercheur montananais en plein air du laboratoire de Doudna qui aide à comprendre la structure des enzymes clés ; Josiah Zayner, le biohacker aux crampons perçants qui diffuse en direct des expériences génétiques dans lesquelles il est son propre sujet de test ; et Feng Zhang, l’affable biologiste moléculaire qui est le rival scientifique de Doudna. (Le Broad Institute, un centre de recherche biomédicale et génomique situé à Cambridge, dans le Massachusetts, a payé un supplément pour accélérer la demande de brevet de Zhang pour l’utilisation de CRISPR dans les cellules humaines, battant Doudna et Charpentier et lançant une guerre de brevets en cours, décrite par Isaacson.)

« Ce sont tous des personnages merveilleux, et ils méritent tous leur propre biographie, mais je voulais les intégrer dans un récit de découverte et une sorte de conte policier », explique Isaacson.

En tant que personnage principal, la vie personnelle et la trajectoire professionnelle de Doudna servent de point d’entrée à des questions plus vastes sur la science. « L’histoire de sa vie semblait relier tous les aspects que je voulais aborder », explique Isaacson. Son divorce est lié à son dévouement résolu à ses recherches ; sa lutte passionnée contre les brevets se transforme en une réflexion sur les contributions scientifiques qui restent dans les mémoires et sont rayées de l’histoire ; et son cauchemar où Hitler lui demande d’expliquer le fonctionnement de CRISPR lance une section du livre consacrée aux dilemmes éthiques que soulève l’édition génétique. À la suite de ce rêve, Doudna a commencé à organiser des discussions politiques sur les restrictions que les scientifiques devraient imposer aux expériences d’édition de gènes chez l’homme.

Isaacson s’entraîne Le briseur de code avec des détails tirés d’heures d’entretiens, de décisions de justice, de conversations sur la chaîne Slack entre scientifiques, de notes de bas de page d’articles universitaires et du temps passé à être un mouche-sur-le-mur lors de conférences, le tout donnant le rythme de tournage des pages d’un polar geek. au fourrage potentiellement sec de la science en laboratoire.

Smithsonien a appelé Isaacson chez lui à la Nouvelle-Orléans pour parler du nouveau livre et de l’innovation biologique.

Quand avez-vous décidé pour la première fois d’écrire ce livre ?

Quand j’ai entendu (Jennifer Doudna) parler des dilemmes moraux de CRISPR, j’ai réalisé que notre génération allait être confrontée à cela, et qu’il serait utile de le comprendre. Et la meilleure façon de le comprendre est d’en faire un voyage de découverte, ce qui signifie que j’ai un personnage central, comme Doudna, qui découvre des choses, et nous pouvons marcher à ses côtés pendant qu’elle fait ces découvertes. Il y a une joie à découvrir comment quelque chose fonctionne, surtout quand ce quelque chose, c’est nous-mêmes.

Dans le livre, vous affirmez que la biologie est devenue la nouvelle technologie. En quoi les révolutions numérique et biotechnologique diffèrent-elles ?

La biotechnologie est une chose à laquelle nous pouvons tous nous identifier car nous sommes tous des organismes vivants. C’est aussi quelque chose qui ne peut pas être réalisé dans un dortoir ou un garage aussi facilement que la création d’un réseau social ou d’un ordinateur personnel. Cela permet à l’innovation de se produire dans de nombreux endroits. D’une certaine manière, Kendall Square de Cambridge (qui abrite une pléthore d’entreprises de biotechnologie) est une nouvelle Silicon Valley. De même, de Berkeley à Austin, il y a de grands centres de biotechnologie, et c’est plus international. Nous examinons les vaccins (Covid-19). Nous pouvons voir comment BioNTech, une entreprise allemande ; L’université d’Oxford; et trois universités chinoises collaborent toutes au niveau international et se précipitent pour fabriquer des vaccins.

Les 80 dernières pages du livre parlent de ces personnages et de la façon dont ils réagissent à la pandémie de Covid-19. Comment la pandémie a-t-elle changé ce livre ?

Lorsque le coronavirus a frappé, il est naturellement devenu une partie du livre, car CRISPR est un système que les bactéries utilisent depuis un milliard d’années pour lutter contre les attaques virales. Nous pourrions donc désormais utiliser cet outil dans notre propre lutte contre les virus. Quand j’ai commencé le livre, je pensais que la biotechnologie était incroyablement passionnante, impliquant des personnages hauts en couleur faisant des choses incroyables. Au moment où la pandémie a frappé, j’ai réalisé que je sous-estimais l’affaire. C’est encore plus important et plus pertinent dans nos vies.

A la fin du livre, Doudna, professeur à Harvard Église Saint-Georges et eLife éditeur Michael Eisen tous disent croire que la pandémie rendra la science un peu moins exclusive et moins cachée à l’avenir. Partagez-vous cet optimisme ?

Oui. Je pense que cela a rappelé aux scientifiques qu’ils faisaient leur travail non seulement pour obtenir des brevets, mais pour aider l’humanité. Je suis suffisamment optimiste pour croire que c’est l’une des principales motivations des personnes qui poursuivent des études scientifiques. Cela nous rappelle à quel point cet effort est noble. J’espère que cela incitera une nouvelle génération à réaliser que la science peut être un domaine compétitif, mais dans lequel tout le monde partage certains des mêmes objectifs et, en fin de compte, s’unit pour trouver des moyens de nous protéger contre d’horribles maladies.

Je suis vraiment excité par DÉTECTEUR et SHERLOCK—deux systèmes à domicile pour les tests basés sur CRISPR, y compris pour le nouveau coronavirus, développés par les équipes de Broad et Doudna Biosciences des mammouths entreprise.

Lorsque Steve Jobs est entré dans le garage de son père avec son ami et a créé un ordinateur facile à utiliser, l’Apple II, qu’il suffisait de brancher et de commencer à utiliser, cela a permis à la révolution numérique d’entrer dans nos foyers et de devenir très personnelle. Même si nous ne comprenions pas comment fonctionnent les puces électroniques, nous avons eu une idée de leur puissance. Cette année, cela va se produire en biologie. Ces kits domestiques basés sur CRISPR nous permettent non seulement de détecter si nous avons été exposés au (nouveau) coronavirus, mais aussi de détecter toute infection, de détecter les cancers, de comprendre notre microbiome et son évolution dans nos intestins, et toutes sortes de choses. nous n’en avons jamais rêvé. Cela ne constituera pas seulement un grand pas en avant pour la santé humaine, mais cela amènera également la biologie dans nos foyers, tout comme les ordinateurs personnels ont introduit la technologie numérique dans nos foyers.

Que dit ce livre sur ce qu’il faut pour être un innovateur ?

Je pense et j’espère que Jennifer Doudna est le modèle. Quelqu’un de collaboratif, très persévérant et compétitif mais qui sait rassembler les gens. Vous n’avez pas besoin d’être un technicien lors d’un hackathon pour être un héros dans cette nouvelle ère. Vous pouvez être comme Jennifer Doudna, ou comme les nombreux jeunes chercheurs que j’ai rencontrés lors de ces conférences et qui ont un esprit joyeux, nous sommes tous dans le même bateau.