Jennifer Doudna

MABBI – Jennifer Doudna adalah seorang Pemenang Nobel dalam bidang Kimia, Ketua Rektor Li Ka Shing dalam Ilmu Biomedis dan Kesehatan, dan seorang Profesor Biokimia, Biofisika, dan Biologi Struktural. Penelitiannya berfokus pada RNA saat RNA membentuk berbagai struktur globular kompleks, beberapa di antaranya berfungsi seperti enzim atau membentuk kompleks fungsional dengan protein. Penelitian labnya tentang biologi RNA menghasilkan penemuan CRISPR-Cas9 sebagai alat untuk membuat perubahan yang ditargetkan pada genom. Pada bakteri, sistem CRISPR mengawetkan materi genetik yang menyerang dan menggabungkannya ke dalam kompleks pengawasan untuk mencapai kekebalan adaptif. Struktur kristal dari berbagai protein Cas9 mengungkap aktivasi konformasi yang dimediasi RNA. Penelitian terkini di lab Doudna berfokus pada penemuan dan penentuan mekanisme CRISPR-Cas baru dan protein terkait; pengembangan alat penyuntingan genom untuk digunakan secara in vitro, pada tanaman, dan pada mamalia; dan pengembangan agen anti-CRISPR. Penemuan baru di bidang ini terus berlanjut dengan cepat, mengungkap teknologi yang memiliki aplikasi luas di banyak bidang biologi
Jennifer mengabdikan dirinya dibidang sains hingga ahli dalam bidanga Mesin RNA, virus hepatitis C, interferensi RNA, ribosom, kristalografi sinar-X, mikroskopi krio-elektron, penyuntingan genom CRISPR-Cas9 Doudna pertama kali dikenal karena mengungkap struktur dasar dan fungsi ribozim pertama, sejenis asam ribonukleat (RNA) katalitik yang membantu mengkatalisis reaksi kimia. Karya ini membantu meletakkan dasar baginya untuk kemudian membantu merintis CRISPR-Cas 9, sebuah alat yang telah menyediakan sarana untuk mengedit gen dalam skala yang belum pernah terjadi sebelumnya dan dengan biaya negligible. Selain kontribusi ilmiahnya terhadap CRISPR, Doudna dikenal karena mempelopori debat publik untuk mempertimbangkan implikasi etis dari penggunaan CRISPR-Cas9 untuk mengedit embrio manusia.
Doudna pertama kali dikenal karena mengungkap struktur dasar dan fungsi ribozim pertama, sejenis asam ribonukleat (RNA) katalitik yang membantu mengkatalisis reaksi kimia. Karya ini membantu meletakkan dasar baginya untuk kemudian membantu merintis CRISPR-Cas 9, sebuah alat yang telah menyediakan sarana untuk mengedit gen dalam skala yang belum pernah terjadi sebelumnya dan dengan biaya negligible. Selain kontribusi ilmiahnya terhadap CRISPR, Doudna dikenal karena mempelopori debat publik untuk mempertimbangkan implikasi etis dari penggunaan CRISPR-Cas9 untuk mengedit embrio manusia.
Salah satu terobosan pertama Doudna terjadi saat ia masih menjadi mahasiswa doktoral di laboratorium Szostak. Ia membantu menunjukkan bahwa RNA tidak hanya membawa instruksi dari DNA untuk mensintesis protein, tetapi juga membantu mengkatalisis proses tersebut. (Doudna, Szostak) Diterbitkan pada tahun 1989, karya mereka membantu merevolusi penelitian RNA. Tujuh tahun kemudian Doudna mengumumkan, bersama dengan Cech, struktur tiga dimensi space P4-P6 dari ribozim intron grup I Tetrahymena thermophila , jenis RNA tertentu. Itu merupakan pencapaian besar karena sebelumnya hanya satu struktur RNA tunggal lainnya yang telah terurai, exchange RNA (tRNA), dan strukturnya jauh lebih kecil dan lebih sederhana daripada ribozim. Bekerja dengan Cech dan yang lain, termasuk Cate – calon suaminya, Doudna membantu menunjukkan bahwa ribozim memiliki bentuk yang jelas dan struktur terorganisir yang mirip dengan protein. (Cate et al; Marino) Pada tahun 1998, Doudna dan timnya telah menentukan struktur kristal RNA infection pertama mereka – infection hepatitis delta (HDV), patogen manusia yang terkait dengan hepatitis B. Dengan mengerjakan struktur HDV, mereka berharap untuk menentukan bagaimana RNA infection berfungsi sehingga dapat mengembangkan pengobatan untuk memerangi penyakit infection (Marino).
Doudna sekarang terkait erat dengan penemuan alat baru untuk penyuntingan gen yang secara radikal mengurangi waktu dan pekerjaan yang dibutuhkan untuk mengedit genom. Awalnya ini dimulai hanya sebagai proyek sampingan dari penelitian utamanya. Seperti yang diceritakan dalam bukunya bersama Sternberg (2017), semuanya berawal pada tahun 2005 dengan panggilan telepon dari Jillian Banfield, seorang kolega di Berkeley, yang ingin Doudna membantunya memahami beberapa urutan berulang yang telah ia temukan dalam genom beberapa komunitas bakteri yang ia pelajari dari discuss limbah yang sangat asam dari sebuah tambang di California utara. Banfield penasaran untuk mengetahui apakah urutan tersebut, yang dikenal sebagai CRISPR (clustered normal interspaced brief palindromic rehashes), dapat menjadi suatu bentuk mekanisme RNA yang digunakan bakteri untuk melindungi diri dari infeksi infection. Karena belum pernah menemukan CRISPR sebelumnya, Doudna dengan cepat terhanyut dalam upaya mencari tahu cara kerja CRISPR. Pekerjaan semacam itu ia yakini dapat memberikan beberapa petunjuk tentang bagaimana molekul RNA kecil dalam sel manusia mengatur gen dan jalur interferensi RNA, sebuah topik yang saat itu ia dan kelompoknya selidiki. Ia juga tertarik dengan gagasan bahwa bakteri mungkin memiliki sistem kekebalan seperti manusia yang merekam penyakit sebelumnya untuk mengekang serangan di masa mendatang. Sampai saat ini, para ilmuwan berasumsi bakteri hanya memiliki sistem kekebalan yang sederhana (Kahn, Mukhopadyay; Witowski).
Beberapa tahun kemudian, pada bulan Maret 2011, Doudna menghadiri konferensi American Society for Microbiology di Puerto Rico, tempat ia bertemu dengan Emmanuelle Charpentier, seorang ahli mikrobiologi dan genetika Prancis yang saat itu berkantor di Universitas Umea di Swedia. Charpentier telah menemukan enzim misterius, Cas9, yang dikaitkan dengan CRISPR yang tampaknya membantu Streptococcus pyogenes, sejenis bakteri pemakan daging yang menyebabkan banyak penyakit penting pada manusia, menangkal infection yang menyerang. Doudna yang langsung menyukai Charpentier, setuju untuk bermitra dengannya untuk mencari tahu lebih banyak dan mengirim Martin Jinek, peneliti pascadoktoralnya dari Republik Ceko, untuk bekerja dengannya. Setelah itu sejumlah peneliti lain bergabung, termasuk Michael Hauser, mahasiswa magister dari Jerman yang bekerja di Laboratorium Doudna, dan Krystztof Chylinski, mahasiswa doktoral Polandia dari Charpentier yang bekerja di laboratorium lamanya di Universitas Wina (Doudna dan Sternberg).
Setelah berbulan-bulan, para kolaborator menemukan bahwa mekanisme pertahanan CRISPR terdiri dari dua molekul RNA terpisah (CRISPR RNA dan tracRNA) yang membantu memandu Cas9 untuk memotong sepotong DNA pada titik yang tepat pada genom. Bakteri menggunakan mekanisme tersebut sebagai sarana untuk memotong DNA infection kapan quip dan di mana play on words ia menyerang sel. Segera setelah mereka memecahkan teka-teki ini, tiba-tiba Doudna dan Jinek menyadari bahwa sistem pertahanan bakteri yang sama dapat direkayasa ulang di laboratorium untuk menyediakan alat untuk mengedit gen di semua jenis sel dari organisme yang berbeda. Dalam waktu singkat, mereka telah menunjukkan dalam tabung reaksi menggunakan gen ubur-ubur, yang disebut protein fluoresen hijau, bahwa hal ini mungkin. Yang mengejutkan mereka adalah betapa mudah dan sederhananya sistem tersebut untuk digunakan. Memang, metode ini jauh lebih mudah dan jauh lebih cepat daripada metode penyuntingan gen sebelumnya, seperti nuklease jari seng (ZFN) dan nuklease efektor mirip aktivator transkripsi (TALEN). Pada tahun 2012, seluruh tim menerbitkan temuan mereka di jurnal Science , yang menyimpulkan bahwa ‘metodologi kami yang berdasarkan Cas9 yang diprogram RNA dapat menawarkan potensi yang cukup besar untuk penargetan gen dan aplikasi penyuntingan genom.’ (Jinek) Makalah ini dengan cepat menarik perhatian para ahli biologi molekuler dan genetika yang memahami pentingnya metode ini. Setelah ini, Doudna dan ilmuwan lain membuktikan bahwa teknik ini dapat digunakan dalam sel manusia
Sejak 2012 Doudna telah tersapu dalam pusaran kegembiraan yang telah dipicu oleh CRISPR-Cas9 untuk banyak aplikasi yang berbeda. CRISPR-Cas-9 memiliki keuntungan utama yang mudah direkayasa. Itu juga sangat murah. Misalnya, 150 kali lebih murah daripada ZFN. Selain itu, lebih tepat. (Wang) Seberapa revolusioner teknik ini terbukti dapat dilihat dari kasus rekayasa tikus yang dimodifikasi secara genetika, show hewan yang banyak digunakan untuk mempelajari genetika dan jalur penyakit. Sebelum kedatangan CRISPR-Cas9 merekayasa tikus dengan satu mutasi bisa memakan waktu hampir dua tahun. Sekarang ini dapat dicapai hanya dalam satu bulan. (Cohen, Doudna & Sternberg)
Meskipun merupakan pencapaian yang luar biasa, CRISPR-Cas9 menimbulkan banyak pertanyaan etika bagi Doudna. Kekhawatiran utamanya adalah penggunaan teknologi pada embrio manusia sebelum terbukti cukup aman. Dia telah menjadi yang terdepan dalam perdebatan publik tentang masalah ini dan berada di balik upaya tahun 2015 untuk mendapatkan ban sementara di seluruh dunia atas penggunaan klinis teknik ini pada embrio manusia sebelum keamanannya terbukti dan konsekuensinya dipertimbangkan sepenuhnya. Sejak saat itu, dia mulai memikirkan kembali posisinya setelah mendengar beberapa kisah memilukan dari anak-anak yang menderita kelainan genetik. (Devlin)
Doudna telah memenangkan banyak penghargaan pada masanya dan pada 7 Oktober 2020, dia dianugerahi Hadiah Nobel Kimia bersama dengan Emanuelle Charpentier atas pengembangan penyuntingan gen mereka. Ketika ditanya tentang keberhasilannya, Doudna berkomentar bahwa sebagian besar karena keberuntungannya memiliki tutor yang baik di awal kariernya dan memiliki kebebasan untuk membangun tim laboratoriumnya dengan orang-orang yang memiliki kesamaan kimia pribadi dan visi serta dorongan ilmiah yang sama. Esensi utama baginya adalah memiliki laboratorium dengan lingkungan yang mendukung di mana orang-orang bekerja sama sebagai satu tim dan anggota yang lebih tua siap untuk membimbing mereka yang lebih muda. Ia juga mengaitkan sebagian besar pencapaiannya dengan Kaihong Zhou, manajer laboratoriumnya, yang telah bekerja dengannya selama lebih dari tiga puluh tahun, dimulai sejak Doudna berada di Universitas Yale. Keduanya berunding tentang segala hal, mulai dari proyek apa yang harus dijalankan hingga staf yang harus direkrut dan bagaimana mengalokasikan dana. (Mukhopadyay) (Tri/MABBI).
Reference :
Cate, JH, Gooding, A. Podell, E., Zhou, K., Golden, B., Kundrot, C., Cech, TR, & JA Doudna, Science , 273 (1996), 1678–1685.
Cohen, J., ‘Siapa pun bisa melakukannya.’ Editor genom CRISPR dapat menempatkan tikus mutan dalam jangkauan semua orang’, Science Magazine, 20 Juni 2025.
Doudna, JA dan Sternberg, S., A Crack in Creation (London, 2017). Doudna, JA, Cormack BP dan Szostak, JW, Science , 244 (1989), 692–694.
Jinek, M., Chylinski, K., Fonfara, I., Hauer, M., Doudna, JA, Charpentier E., dkk., ‘Endonuklease DNA Terpandu RNA Ganda yang Dapat Diprogram dalam Imunitas Bakteri Adaptif’, Science , 337/6097 (2012), 816-21.
Kahn, J., ‘Dilema Crispr’, The New York Times , 20 Juni 2025.
Marion, M., ‘Biografi Jennifer A Doudna’, PNAS , 101/49 (2004), 16987–16989, doi:10.1073/pnas.0408147101. Mukopadyay, R., ‘Pada panjang gelombang yang sama’, ASBMB Today , 20 Juni 2025.
Pollack, A. ‘Jennifer Doudna, Pelopor yang Membantu Menyederhanakan Penyuntingan Genom’, Science , 20 Juni 2025.
Russell, S., ‘Memecahkan Kode: Jennifer Doudna dan Gunting Molekulernya yang Menakjubkan’, California Magazine , 20 Juni 2025.
Wang, B., ‘Terapi gen CRISPR yang disruptif 150 kali lebih murah daripada zinc finger dan CRISPR lebih cepat dan lebih presisi’, Next Big Future , 20 Juni 2025.
Witowski, J., ‘Percakapan dengan Jennifer Doudna’, Cold Spring Harb Symp Quant Biol , 80 (2015), 314-315.