Jennifer Doudna

1.1. Masa Kecil dan Latar Belakang

Jennifer Anne Doudna lahir pada tanggal 19 Februari 1964, di Washington, D.C., dari pasangan Dorothy Jane (Williams) dan Martin Kirk Doudna. Ayahnya meraih gelar PhD dalam sastra Inggris dari Universitas Michigan, sementara ibunya memiliki gelar magister dalam bidang pendidikan. Ketika Doudna berusia tujuh tahun, keluarganya pindah ke Hawaii karena ayahnya menerima posisi mengajar sastra Amerika di Universitas Hawaii di Hilo. Ibunya kemudian meraih gelar magister kedua dalam sejarah Asia dari universitas yang sama dan mengajar sejarah di sebuah perguruan tinggi komunitas setempat.

Tumbuh besar di Hilo, Hawaii, Doudna terpesona oleh keindahan lingkungan pulau tersebut serta flora dan fauna-nya. Alam membentuk rasa ingin tahu dan keinginannya untuk memahami mekanisme biologis yang mendasari kehidupan. Hal ini didukung oleh suasana pengejaran intelektual yang didorong oleh orang tuanya di rumah. Ayahnya gemar membaca tentang sains dan mengisi rumah dengan banyak buku sains populer. Ketika Doudna duduk di kelas enam, ayahnya memberinya salinan buku James Watson tahun 1968 tentang penemuan struktur DNA, The Double Helix, yang menjadi inspirasi besar baginya. Doudna juga mengembangkan minatnya pada sains dan matematika di sekolah. Meskipun ia pernah diberitahu bahwa "Wanita tidak terjun ke sains," ia tahu bahwa ia ingin menjadi seorang ilmuwan apa pun yang terjadi. Doudna menyatakan, "Ketika seseorang mengatakan saya tidak bisa melakukan sesuatu dan saya tahu saya bisa, itu justru membuat saya semakin bertekad untuk melakukannya."

Saat bersekolah di Hilo High School, minat Doudna pada sains dipupuk oleh guru kimianya di kelas 10, Jeanette Wong, yang sering ia sebut sebagai pengaruh signifikan dalam memicu rasa ingin tahu ilmiahnya. Seorang dosen tamu tentang sel kanker lebih lanjut mendorongnya untuk memilih sains sebagai pilihan karier. Ia menghabiskan musim panas bekerja di laboratorium Universitas Hawaii di Hilo milik mikolog terkenal Don Hemmes dan lulus dari Hilo High School pada tahun 1981.

1.2. Pendidikan

Doudna adalah seorang mahasiswa sarjana di Pomona College di Claremont, California, tempat ia mempelajari biokimia. Selama tahun pertamanya, saat mengambil mata kuliah kimia umum, ia sempat meragukan kemampuannya untuk mengejar karier di bidang sains, dan mempertimbangkan untuk beralih jurusan ke bahasa Prancis pada tahun kedua. Namun, guru bahasa Prancisnya menyarankan agar ia tetap menekuni sains. Profesor kimia Fred Grieman dan Corwin Hansch di Pomona memiliki dampak besar padanya. Ia memulai penelitian ilmiah pertamanya di laboratorium profesor Sharon Panasenko. Ia meraih gelar Sarjana Seni dalam biokimia pada tahun 1985. Ia memilih Harvard Medical School untuk studi doktoralnya dan meraih gelar PhD dalam Kimia Biologi dan Farmakologi Molekuler pada tahun 1989. Disertasi PhD-nya adalah tentang sistem yang meningkatkan efisiensi RNA katalitik yang bereplikasi sendiri, dan diawasi oleh Jack W. Szostak.

2.1. Penelitian Struktur dan Fungsi Ribozim

Setelah meraih gelar PhD, Doudna memegang penelitian pascadoktoral dalam biologi molekuler di Massachusetts General Hospital dan dalam genetika di Harvard Medical School. Dari tahun 1991 hingga 1994, ia menjadi Sarjana Pascadoktoral Lucille P. Markey dalam Ilmu Biomedis di University of Colorado Boulder, tempat ia bekerja dengan Thomas Cech.

Di awal karier ilmiahnya, Doudna berupaya mengungkap struktur dan fungsi biologis enzim RNA atau ribozim. Saat berada di laboratorium Szostak, Doudna merekayasa ulang intron katalitik Grup I Tetrahymena yang dapat menyambung sendiri menjadi ribozim katalitik sejati yang menyalin templat RNA. Fokusnya adalah pada rekayasa ribozim dan pemahaman mekanisme dasarnya; namun, ia menyadari bahwa ketidakmampuan untuk melihat mekanisme molekuler ribozim adalah masalah besar. Doudna pergi ke laboratorium Thomas Cech di University of Colorado Boulder untuk mengkristalkan dan menentukan struktur tiga dimensi ribozim untuk pertama kalinya, sehingga struktur ribozim dapat dibandingkan dengan enzim, yaitu protein katalitik. Ia memulai proyek ini di laboratorium Cech pada tahun 1991 dan menyelesaikannya di Yale University pada tahun 1996. Doudna bergabung dengan Departemen Biofisika Molekuler dan Biokimia Yale sebagai asisten profesor pada tahun 1994.

Di Yale, kelompok Doudna berhasil mengkristalkan dan memecahkan struktur tiga dimensi inti katalitik ribozim Grup I Tetrahymena. Mereka menunjukkan bahwa inti dari lima ion magnesium berkumpul di satu wilayah domain P4-P6 ribozim, membentuk inti hidrofobik di sekitar mana sisa struktur dapat melipat. Ini analog dengan, tetapi secara kimiawi berbeda dari, cara protein biasanya memiliki inti asam amino hidrofobik. Kelompoknya telah mengkristalkan ribozim lain, termasuk ribozim Virus Hepatitis Delta. Karya awal ini untuk memecahkan struktur RNA besar mengarah pada studi struktural lebih lanjut tentang situs masuk ribosom internal (IRES) dan kompleks protein-RNA seperti partikel pengenal sinyal.

Doudna dipromosikan ke posisi Profesor Biofisika Molekuler dan Biokimia Henry Ford II di Yale pada tahun 2000. Pada tahun 2000-2001, ia menjadi Profesor Tamu Kimia Robert Burns Woodward di Harvard University.

2.2. Pengembangan Teknologi Penyuntingan Gen CRISPR-Cas9

Pada tahun 2002, Doudna bergabung dengan suaminya, Jamie Cate, di University of California, Berkeley, menerima posisi sebagai profesor biokimia dan biologi molekuler. Doudna juga mendapatkan akses ke synchrotron di Lawrence Berkeley National Laboratory untuk eksperimennya dengan difraksi sinar-X berdaya tinggi. Pada tahun 2009, ia mengambil cuti dari Berkeley untuk bekerja di Genentech untuk memimpin penelitian penemuan. Ia meninggalkan Genentech setelah dua bulan dan kembali ke Berkeley dengan bantuan koleganya Michael Marletta, membatalkan semua kewajibannya untuk mempelajari CRISPR.

Doudna diperkenalkan dengan CRISPR oleh Jillian Banfield pada tahun 2006, yang menemukan Doudna melalui pencarian Google dengan mengetik "RNAi and UC Berkeley" di perambannya, dan nama Doudna muncul di bagian atas daftar. Pada tahun 2012, Doudna dan rekan-rekannya membuat penemuan baru yang mengurangi waktu dan pekerjaan yang dibutuhkan untuk mengedit DNA genomik. Penemuan mereka bergantung pada protein bernama Cas9 yang ditemukan dalam sistem kekebalan "CRISPR" bakteri Streptococcus yang bekerja sama dengan RNA pemandu dan berfungsi seperti gunting. Protein ini menyerang mangsanya, DNA virus, dan memotongnya, mencegahnya menginfeksi bakteri. Sistem ini pertama kali ditemukan oleh Yoshizumi Ishino dan rekan-rekannya pada tahun 1987 dan kemudian dikarakterisasi oleh Francisco Mojica, tetapi Doudna dan Emmanuelle Charpentier menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa mereka dapat menggunakan RNA yang berbeda untuk memprogramnya agar memotong dan mengedit DNA yang berbeda.

Seiring dengan semakin banyaknya penggunaan CRISPR untuk mengedit organisme multiseluler, Doudna terus diminta untuk menjadi pemimpin pemikiran tentang etika perubahan fungsi organisme menggunakan teknologi CRISPR. Penemuan mereka sejak itu telah dikembangkan lebih lanjut oleh banyak kelompok penelitian untuk aplikasi mulai dari biologi sel fundamental, penelitian tumbuhan dan hewan hingga pengobatan untuk penyakit termasuk anemia sel sabit, fibrosis kistik, penyakit Huntington, dan HIV. Doudna dan beberapa ahli biologi terkemuka lainnya menyerukan moratorium global pada aplikasi klinis penyuntingan gen menggunakan CRISPR. Doudna mendukung penggunaan CRISPR dalam penyuntingan gen somatik, yaitu perubahan gen yang tidak diturunkan ke generasi berikutnya, tetapi tidak mendukung penyuntingan gen garis benih. Doudna menyatakan, "Saya sangat optimis tentang apa yang dapat dilakukan CRISPR untuk membantu menyembuhkan penyakit genetik yang belum teratasi dan meningkatkan pertanian berkelanjutan, tetapi saya juga khawatir bahwa manfaat teknologi tersebut mungkin tidak mencapai mereka yang paling membutuhkannya jika kita tidak bijaksana dan sengaja dalam mengembangkan teknologi tersebut."

2.3. Karier Akademik dan Kepemimpinan

Pada tahun 2002, Doudna bergabung dengan University of California, Berkeley sebagai profesor biokimia dan biologi molekuler. Ia juga mendapatkan akses ke synchrotron di Lawrence Berkeley National Laboratory untuk eksperimennya dengan difraksi sinar-X berdaya tinggi. Pada tahun 2009, ia mengambil cuti dari Berkeley untuk bekerja di Genentech untuk memimpin penelitian penemuan. Ia meninggalkan Genentech setelah dua bulan dan kembali ke Berkeley dengan bantuan koleganya Michael Marletta, membatalkan semua kewajibannya untuk mempelajari CRISPR.

Pada tahun 2023, Doudna berlokasi di University of California, Berkeley, tempat ia memimpin Innovative Genomics Institute (IGI), sebuah kolaborasi antara Berkeley dan University of California, San Francisco (UCSF) yang didirikan oleh Doudna untuk mengembangkan teknologi penyuntingan genom dan menerapkannya pada beberapa masalah terbesar masyarakat dalam kesehatan manusia, pertanian, dan perubahan iklim. Doudna memegang Jabatan Profesor Ketua Kanselir Li Ka Shing dalam Biomedis dan Kesehatan, dan merupakan ketua Komite Penasihat Kanselir untuk Biologi. Laboratoriumnya kini berfokus pada struktur dan fungsi sistem CRISPR-Cas, mengembangkan teknologi penyuntingan genom baru dan mekanisme pengiriman untuk terapi CRISPR, serta teknik baru untuk mengedit mikrobioma secara tepat.

2.4. Pendirian Perusahaan dan Komersialisasi Teknologi

Doudna mendirikan Caribou Biosciences, sebuah perusahaan untuk mengkomersialkan teknologi CRISPR, pada tahun 2011. Pada September 2013, Doudna ikut mendirikan Editas Medicine bersama Feng Zhang dan lainnya meskipun ada perselisihan hukum di antara mereka, tetapi ia keluar pada Juni 2014. Charpentier kemudian mengundangnya untuk bergabung dengan CRISPR Therapeutics, tetapi ia menolak setelah pengalaman seperti "perceraian" di Editas. Doudna juga merupakan salah satu pendiri spin-off Caribou, Intellia Therapeutics, dan Scribe Therapeutics, yang memelopori CasX, Cas9 generasi berikutnya yang lebih ringkas dan dapat memotong DNA secara efisien.

Pada tahun 2017, Doudna ikut mendirikan Mammoth Biosciences, sebuah startup teknologi bioengineering yang berbasis di San Francisco. Pendanaan awal mengumpulkan 23.00 M USD, dengan putaran pendanaan Seri B pada tahun 2020 mengumpulkan 45.00 M USD. Bisnis ini berfokus pada peningkatan akses ke tes biosensing yang mengatasi "tantangan di seluruh layanan kesehatan, pertanian, pemantauan lingkungan, pertahanan biologis, dan banyak lagi."

2.5. Sengketa Paten CRISPR

Sistem CRISPR menciptakan cara baru yang lugas untuk mengedit DNA dan terjadi perebutan untuk mematenkan teknik tersebut. Doudna dan kolaborator University of California, Berkeley mengajukan paten, begitu pula kelompok di Broad Institute yang berafiliasi dengan Massachusetts Institute of Technology dan Harvard. Feng Zhang di Broad Institute telah menunjukkan bahwa CRISPR-Cas9 dapat mengedit gen dalam sel manusia yang dikultur beberapa bulan setelah Doudna dan Charpentier menerbitkan metode mereka.

Sebelum aplikasi paten University of California, Berkeley diputuskan, paten diberikan kepada peneliti Broad dan University of California, Berkeley mengajukan gugatan terhadap keputusan tersebut. Pada tahun 2017, pengadilan memutuskan mendukung Broad Institute, yang mengklaim bahwa mereka telah memulai penelitian paling awal dan pertama kali menerapkannya pada rekayasa sel manusia sehingga mendukung pengeditan dalam sel manusia dengan bukti, tetapi kelompok University of California, Berkeley hanya menyarankan aplikasi ini. University of California, Berkeley mengajukan banding dengan alasan bahwa mereka telah dengan jelas membahas dan menjelaskan cara melakukan aplikasi yang telah dikejar Broad. Pada September 2018, pengadilan banding memutuskan mendukung paten Broad Institute. Sementara itu, paten University of California, Berkeley dan rekan pemohon untuk mencakup teknik umum juga diberikan. Untuk lebih mengaburkan masalah, di Eropa klaim Broad Institute, untuk telah memulai penelitian terlebih dahulu, tidak diizinkan. Penolakan itu karena cacat prosedural dalam aplikasi yang melibatkan serangkaian personel yang berbeda yang tercantum dalam gugatan dan aplikasi paten, yang mengarah pada spekulasi bahwa kelompok University of California, Berkeley akan menang di Eropa.

2.6. Respons Pandemi COVID-19

Mulai Maret 2020, Doudna mengorganisir upaya untuk menggunakan teknologi berbasis CRISPR untuk mengatasi pandemi COVID-19 bersama dengan Dave Savage, Robert Tjian, dan rekan-rekan lainnya di Innovative Genomics Institute (IGI), tempat mereka membuat pusat pengujian. Pusat ini memproses lebih dari 500.000 sampel pasien dari mahasiswa, staf, dan fakultas University of California, Berkeley serta anggota komunitas sekitar dan pekerja pertanian di daerah Salinas. Mammoth Biosciences mengumumkan validasi yang telah ditinjau oleh rekan sejawat dari diagnostik COVID-19 berbasis CRISPR yang cepat dan point-of-need yang lebih cepat dan lebih murah daripada tes berbasis qRT-PCR.

2.7. Aktivitas Lain

Doudna juga merupakan ilmuwan fakultas di Lawrence Berkeley National Laboratory, peneliti senior di Gladstone Institutes, dan profesor tambahan farmakologi seluler dan molekuler di University of California, San Francisco (UCSF). Ia adalah pendiri dan ketua dewan pengatur Innovative Genomics Institute, yang ia dirikan bersama pada tahun 2014.

Doudna juga menjadi anggota dewan penasihat ilmiah perusahaan yang ia dirikan bersama, seperti Caribou, Intellia, Mammoth, dan Scribe; serta perusahaan lain seperti Altos Labs, Isomorphic Labs, Johnson & Johnson, Synthego, Tempus AI, dan Welch Foundation. Ia bergabung dengan Sixth Street Partners pada tahun 2022 sebagai kepala penasihat ilmiah mereka, untuk memandu keputusan investasi terkait CRISPR.