کاربر:Hamidreza/صفحه تمرین۳

امانوئل شارپانتیه
متولد	۱۱ دسامبر ۱۹۶۸
محل زندگی	برلین، آلمان
ملیت	فرانسوی
جوایز	جایزهٔ نوبل شیمی ۲۰۲۰؛ جایزهٔ پیشرفت علمی

امانوئل شارپانتیه (Emmanuelle Charpentier؛ زادهٔ ۱۱ دسامبر ۱۹۶۸) میکروب‌شناس، ژنتیک‌دان و زیست‌شناس مولکولی فرانسوی است. او به‌خاطر کشف و توسعهٔ سامانهٔ ویرایش ژن CRISPR-Cas9 شناخته می‌شود. شارپانتیه در سال ۲۰۲۰، به‌طور مشترک با جنیفر دودنا، جایزهٔ نوبل شیمی را دریافت کرد. انگیزهٔ رسمی جایزه «برای توسعهٔ روشی برای ویرایش ژنوم» اعلام شد.

CRISPR-Cas9 ابزاری مولکولی است که می‌تواند DNA را در محل مشخصی ببُرد. پژوهشگر با طراحی یک RNA راهنما، جای موردنظر را در مادهٔ ژنتیکی تعیین می‌کند. پروتئین Cas9 سپس DNA را در همان نقطه قطع می‌کند و سلول با سازوکارهای ترمیمی خود، تغییر ایجادشده را اصلاح یا توالی تازه‌ای را وارد می‌کند. این روش ویرایش ژن را سریع‌تر، دقیق‌تر و در دسترس‌تر از بسیاری از روش‌های پیشین کرد.

زندگی و تحصیلات

امانوئل شارپانتیه در ژوویزی-سور-اورژ، در جنوب پاریس، متولد شد. او بین سال‌های ۱۹۸۶ تا ۱۹۹۲ در دانشگاه پیر و ماری کوری در پاریس زیست‌شناسی، میکروب‌شناسی، زیست‌شیمی و ژنتیک خواند. سپس به انستیتو پاستور رفت و در سال ۱۹۹۵ دکترای میکروب‌شناسی دریافت کرد.

شارپانتیه برای ادامهٔ پژوهش به ایالات متحده رفت. او در دانشگاه راکفلر نیویورک، مرکز پزشکی دانشگاه نیویورک و بیمارستان پژوهشی کودکان سنت جود در ممفیس فعالیت کرد. این دوره او را با زیست‌شناسی مولکولی، تنظیم ژن‌ها و سازوکارهای عفونت باکتریایی آشنا کرد.

در سال ۲۰۰۲، شارپانتیه سرپرستی یک آزمایشگاه و استادی مهمان در دانشگاه وین را بر عهده گرفت. او در سال‌های بعد در دانشگاه وین، آزمایشگاه پزشکی عفونت مولکولی سوئد در دانشگاه اومئو و مرکز هلمهولتس برای پژوهش عفونت در براونشوایگ کار کرد. در سال ۲۰۱۵ به عضویت علمی انجمن ماکس پلانک درآمد و از سال ۲۰۱۸ مدیر و مدیر علمی واحد ماکس پلانک برای علم عوامل بیماری‌زا در برلین است.

پژوهش دربارهٔ باکتری‌ها و RNA

تمرکز اصلی شارپانتیه مطالعهٔ عوامل بیماری‌زا و سازوکارهایی بود که باکتری‌ها برای مقابله با ویروس‌ها به کار می‌برند. او به‌ویژه روی باکتری استرپتوکوک پیوژنز کار کرد؛ باکتری‌ای که می‌تواند بیماری‌هایی مانند گلودرد استرپتوکوکی، عفونت‌های پوستی و عفونت‌های شدیدتر ایجاد کند.

باکتری‌ها نیز مانند دیگر جانداران در معرض حملهٔ ویروس‌ها قرار می‌گیرند. برخی باکتری‌ها سامانه‌ای ایمنی دارند که قطعاتی از DNA ویروس را در خود نگه می‌دارد. اگر همان ویروس دوباره وارد سلول شود، سامانهٔ CRISPR می‌تواند DNA ویروس را شناسایی و برای نابودی به آنزیم Cas واگذار کند.

پژوهش‌های پیشین نشان داده بود که CRISPR و پروتئین‌های وابسته به آن در دفاع باکتری‌ها نقش دارند، اما اجزای RNA و شیوهٔ تنظیم این سامانه به‌طور کامل شناخته نشده بود. شارپانتیه با بررسی RNAهای موجود در استرپتوکوک پیوژنز، مولکولی ناشناخته را شناسایی کرد که بعدها tracrRNA نام گرفت.

کشف tracrRNA و سامانهٔ CRISPR

شارپانتیه در سال ۲۰۱۱ نشان داد که tracrRNA بخشی ضروری از سامانهٔ CRISPR/Cas باکتری است. این RNA با RNA دیگری به نام crRNA همکاری می‌کند. crRNA توالی هدف را مشخص می‌کند و tracrRNA ساختار لازم برای فعال‌شدن سامانه و هدایت پروتئین Cas9 را فراهم می‌سازد.

این کشف نشان داد که «قیچی ژنتیکی» CRISPR/Cas9 فقط یک پروتئین منفرد نیست، بلکه سامانه‌ای از RNA و پروتئین است. RNAها اطلاعات لازم برای شناسایی DNA بیگانه را حمل می‌کنند و Cas9 وظیفهٔ برش DNA را انجام می‌دهد. به این ترتیب، سازوکار دفاعی طبیعی باکتری می‌تواند به ابزاری برای مهندسی ژن تبدیل شود.

شارپانتیه پس از انتشار نتایج خود در سال ۲۰۱۱، همکاری با جنیفر دودنا، زیست‌شیمی‌دان آمریکایی دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، را آغاز کرد. دودنا در مطالعهٔ RNA و ساختار مولکولی پروتئین‌ها تجربه داشت و این همکاری، پژوهش میکروب‌شناختی شارپانتیه را با دانش زیست‌شیمی RNA پیوند داد.

توسعهٔ قیچی‌های ژنتیکی CRISPR-Cas9

شارپانتیه و دودنا در آزمایشی تعیین‌کننده، اجزای سامانهٔ باکتریایی را در لولهٔ آزمایش بازسازی کردند. آن‌ها RNAهای طبیعی را ساده کردند و به شکل یک RNA راهنمای واحد درآوردند. این تغییر استفاده از سامانه را آسان‌تر کرد، بدون آن‌که توانایی Cas9 برای برش DNA از بین برود.

در سامانهٔ طبیعی، CRISPR/Cas9 DNA ویروس‌هایی را شناسایی می‌کند که قبلاً باکتری را آلوده کرده‌اند. شارپانتیه و دودنا نشان دادند که می‌توان RNA راهنما را تغییر داد تا Cas9 هر توالی DNA دلخواه را در محل تعیین‌شده شناسایی و قطع کند. نتیجهٔ این پژوهش در سال ۲۰۱۲ منتشر شد و پایهٔ فناوری ویرایش ژنوم امروزی را شکل داد.

پس از برش DNA، سلول وارد فرایند ترمیم می‌شود. پژوهشگر می‌تواند از این فرایند برای خاموش‌کردن یک ژن، تغییر چند حرف از کد ژنتیکی یا واردکردن توالی جدید استفاده کند. البته نتیجهٔ ویرایش به نوع سلول، طراحی RNA راهنما و سازوکار ترمیم بستگی دارد و احتمال برش در محل‌های ناخواسته، که به آن اثر خارج از هدف گفته می‌شود، یکی از مسائل مهم پژوهشی باقی مانده است.

کاربردهای علمی و پزشکی

پیش از توسعهٔ CRISPR-Cas9، ویرایش دقیق ژنوم به فناوری‌های پیچیده، پرهزینه و زمان‌بر نیاز داشت. CRISPR-Cas9 طراحی و تغییر RNA راهنما را ممکن کرد و به آزمایشگاه‌های بسیاری اجازه داد ژن‌های خاص را با سرعت بیشتری مطالعه کنند. پژوهشگران از این سامانه برای فهم عملکرد ژن‌ها در سلول‌های انسانی، جانوری و گیاهی استفاده کرده‌اند.

در پزشکی، این فناوری برای مطالعهٔ بیماری‌های ژنتیکی، سرطان و عفونت‌ها به کار می‌رود. پژوهشگران می‌توانند سلول‌هایی بسازند که یک جهش بیماری‌زا را داشته باشند و سپس اثر داروها را بررسی کنند. در برخی درمان‌های آزمایشی، سلول‌های بیمار از بدن خارج می‌شوند، ژن‌های آن‌ها در آزمایشگاه تغییر می‌کند و پس از کنترل به بدن بازگردانده می‌شوند.

CRISPR-Cas9 در کشاورزی نیز کاربرد دارد. با ویرایش هدفمند ژن‌ها می‌توان گیاهانی مقاوم‌تر در برابر آفت، بیماری، خشکی یا کپک تولید کرد. با این حال، کاربردهای این فناوری باید با توجه به ایمنی زیستی، پیامدهای زیست‌محیطی و مقررات هر کشور ارزیابی شود.

ملاحظات اخلاقی

توانایی تغییر DNA انسان پرسش‌های اخلاقی مهمی ایجاد کرده است. ویرایش سلول‌های بدنی، که تغییر آن‌ها به همان فرد محدود می‌ماند، با ویرایش سلول‌های جنسی یا جنین تفاوت دارد. تغییرات نوع دوم می‌تواند به نسل‌های بعد منتقل شود و پیامدهای آن ممکن است پیش‌بینی‌ناپذیر باشد.

شارپانتیه و دیگر پژوهشگران حوزهٔ CRISPR بر ضرورت گفت‌وگوی عمومی، نظارت علمی و تنظیم مقررات تأکید کرده‌اند. کاربرد درمانی برای بیماری‌های جدی با استفاده‌های تقویت‌کننده یا تغییرات ارثی یکسان نیست. مرز میان درمان، پیشگیری و بهبود ویژگی‌های انسانی باید با مشارکت دانشمندان، پزشکان، قانون‌گذاران و جامعه بررسی شود.

جایزهٔ نوبل شیمی ۲۰۲۰

آکادمی سلطنتی علوم سوئد در ۷ اکتبر ۲۰۲۰ جایزهٔ نوبل شیمی را به‌طور مشترک به امانوئل شارپانتیه و جنیفر دودنا اعطا کرد. انگیزهٔ جایزه «برای توسعهٔ روشی برای ویرایش ژنوم» بود. این نخستین بار بود که جایزهٔ نوبل شیمی به‌طور مشترک به دو زن اعطا می‌شد.

کمیتهٔ نوبل CRISPR/Cas9 را یکی از دقیق‌ترین ابزارهای فناوری ژن دانست. این سامانه پژوهشگران را قادر کرده است DNA حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم‌ها را با دقت بالا تغییر دهند. از دیدگاه کمیته، این فناوری درک بنیادی از حیات را تغییر داده و می‌تواند در درمان سرطان و بیماری‌های ارثی نقش داشته باشد.

شارپانتیه پیش از دریافت نوبل نیز جوایز علمی بسیاری به دست آورده بود. او مدیر واحد ماکس پلانک برای علم عوامل بیماری‌زا، استاد افتخاری دانشگاه هومبولت برلین و عضو علمی انجمن ماکس پلانک است. پژوهش‌های او در مرز میان میکروب‌شناسی، ژنتیک و زیست‌شناسی RNA قرار دارد.

حمایت از مقاومت ایران

نام امانوئل شارپانتیه در فهرست امضاکنندگان نامهٔ مشترک ۷۵ برندهٔ نوبل که در ۳۰ مه ۲۰۲۳ خطاب به رهبران جهان منتشر شد، آمده است. شورای ملی مقاومت ایران در گزارش خود، او را با عنوان «برندهٔ نوبل شیمی ۲۰۲۰، آلمان-فرانسه» معرفی کرده است.

در متن منتشرشده، امضاکنندگان از مردم ایران در مبارزه برای آزادی و دموکراسی حمایت کرده‌اند و از طرح ده‌ماده‌ای مریم رجوی برای آیندهٔ ایران پشتیبانی کرده‌اند. این طرح بر حق رأی همگانی، انتخابات آزاد، برابری جنسیتی، دینی و قومی، جدایی دین از دولت، همزیستی مسالمت‌آمیز و ایران غیراتمی تأکید دارد.

همچنین، نام شارپانتیه در فهرست امضاکنندگان نامهٔ ۸۰ برندهٔ نوبل دربارهٔ حمایت از ایران آزاد و دموکراتیک در سال ۲۰۲۴ نیز درج شده است. شورای ملی مقاومت گزارش کرده است که این نامه سرکوب مردم ایران و نقض حقوق بشر را محکوم می‌کند و از حق مردم ایران برای دستیابی به آزادی و دموکراسی حمایت دارد.

این موارد بر اساس گزارش‌ها و فهرست‌های منتشرشده از سوی شورای ملی مقاومت بیان می‌شوند. منابع رسمی نوبل و انجمن ماکس پلانک، موضع سیاسی شارپانتیه دربارهٔ این نامه‌ها را به‌طور مستقل گزارش نکرده‌اند؛ بنابراین گزارش حمایت او از مقاومت ایران باید به همین منابع نسبت داده شود.