ジェニファー・ダウドナ

1.1. 子供時代と成長背景

ダウドナは1964年2月19日にワシントンD.C.で、ドロシー・ジェーン(ウィリアムズ)とマーティン・カーク・ダウドナの間に生まれた。父親はミシガン大学で英文学の博士号を取得し、母親は教育学の修士号を持っていた。ダウドナが7歳の時、父親がハワイ大学ヒロ校でアメリカ文学の教職に就くため、家族はハワイ州ヒロに移住した。母親は同大学でアジア史の2つ目の修士号を取得し、地元のコミュニティカレッジで歴史を教えていた。

ヒロで育ったダウドナは、島の豊かな自然と動植物に魅了された。この自然への好奇心は、生命の根底にある生物学的メカニズムを理解したいという彼女の欲求を育んだ。両親は自宅で知的な探求を奨励する雰囲気を作り、父親は科学に関する読書を楽しみ、多くの科学普及書を家に揃えていた。ダウドナが小学6年生の時、父親からジェームズ・ワトソンが1968年に発表したDNA構造の発見に関する著書『二重らせん』を贈られ、これが彼女にとって大きなインスピレーションとなった。ダウドナは学校でも科学と数学への興味を深めていった。当時、「女性は科学の道に進まない」と言われることもあったが、彼女は「誰かに何かできないと言われると、それがかえってやる気を起こさせる」と語り、科学者になるという決意を揺るがすことはなかった。

ヒロ高校在学中、ダウドナの科学への関心は10年生の化学教師であるジャネット・ウォンによって育まれた。彼女は、ダウドナの初期の科学的好奇心を刺激する上で重要な影響を与えた人物として、度々言及されている。癌細胞に関する客員講師の講演も、彼女が科学を職業として追求するきっかけとなった。彼女は夏の間、著名な菌類学者ドン・ヘムズのハワイ大学ヒロ校の研究室で働き、1981年にヒロ高校を卒業した。

1.2. 教育

ダウドナはカリフォルニア州クレアモントのポモナ・カレッジで生化学を専攻した。1年生の時、一般化学の授業を受けている間に、科学の道に進む自身の能力に疑問を感じ、2年生で専攻をフランス語に変更することを検討した。しかし、フランス語の教師から科学を続けるよう勧められた。ポモナ・カレッジの化学教授であるフレッド・グリーマンとコーウィン・ハンシュは、彼女に大きな影響を与えた。彼女はシャロン・パナセンコ教授の研究室で初めて科学研究を行った。1985年に生化学の学士号を取得した。

彼女は博士課程のためにハーバード・メディカル・スクールを選び、1989年に生物化学および分子薬理学の博士号を取得した。彼女の博士論文は、自己複製する触媒RNAの効率を高めるシステムに関するもので、ジャック・W・ショスタクの指導を受けた。

2.1. リボザイムの構造と機能の研究

科学的キャリアの初期において、ダウドナはRNA酵素、すなわちリボザイムの構造と生物学的機能の解明に取り組んだ。ショスタク研究室に在籍中、ダウドナは自己スプライシングするテトラヒメナのグループI触媒イントロンを、RNAテンプレートを複製する真の触媒リボザイムへと再設計した。彼女の焦点はリボザイムの設計とその根底にあるメカニズムの理解にあったが、リボザイムの分子メカニズムを視覚化できないことが大きな問題であると認識するようになった。

ダウドナは、リボザイムの構造を酵素、すなわち触媒タンパク質の構造と比較できるようにするため、初めてリボザイムを結晶化し、その三次元構造を決定するために、1991年にコロラド大学ボールダー校のトーマス・チェック研究室に移った。彼女はこのプロジェクトをチェック研究室で開始し、1996年にイェール大学で完了させた。ダウドナは1994年にイェール大学の分子生物物理学・生化学科に助教授として着任した。

イェール大学では、ダウドナの研究グループがテトラヒメナのグループI触媒イントロンの触媒コアの三次元構造を結晶化し、解明することに成功した。彼らは、リボザイムのP4-P6ドメインの一領域に5つのマグネシウムイオンがクラスターを形成し、その周りに残りの構造が折り畳まれる疎水性コアを形成していることを示した。これは、タンパク質が通常疎水性アミノ酸のコアを持つ方法に類似しているが、化学的には異なる。彼女のグループは、HDVリボザイムを含む他のリボザイムも結晶化している。この大規模なRNA構造を解明する初期の研究は、内部リボソーム進入部位(IRES)やシグナル認識粒子などのタンパク質-RNA複合体に関するさらなる構造研究へと繋がった。

ダウドナは2000年にイェール大学の分子生物物理学・生化学科のヘンリー・フォード2世教授に昇進した。2000年から2001年には、ハーバード大学のロバート・バーンズ・ウッドワード客員化学教授を務めた。

2.2. CRISPR-Cas9遺伝子編集技術の開発

2002年、ダウドナは夫のジェイミー・ケイトと共にカリフォルニア大学バークレー校に移り、生化学および分子生物学の教授職に就いた。ダウドナはまた、高出力X線回折実験のためにローレンス・バークレー国立研究所の先進光源施設を利用できるようになった。

2009年、彼女はバークレー校を休職し、ジェネンテックで発見研究を主導するために働いた。しかし、2ヶ月後にジェネンテックを辞め、同僚のマイケル・マレッタの助けを借りてバークレー校に戻り、CRISPRの研究に専念するために全ての義務をキャンセルした。

ダウドナは2006年にジリアン・バンフィールドによってCRISPRについて紹介された。バンフィールドはGoogleで「RNAi and UC Berkeley」と検索し、リストのトップにダウドナの名前が表示されたことで彼女を見つけた。2012年、ダウドナと彼女の同僚は、ゲノムDNAの編集に必要な時間と労力を削減する新しい発見をした。彼らの発見は、ガイドRNAと協力してハサミのように機能する、ストレプトコッカス細菌の「CRISPR」免疫システムに見られるCas9というタンパク質に依存している。このタンパク質は、ウイルスのDNAを攻撃して切断し、細菌への感染を防ぐ。このシステムは1987年に石野良純らが初めて発見し、後にフランシスコ・モヒカによって特性が明らかにされたが、ダウドナとエマニュエル・シャルパンティエは、異なるRNAを用いて異なるDNAを切断・編集するようにプログラムできることを初めて示した。

CRISPRが多細胞生物の編集にますます使用されるようになるにつれて、ダウドナはCRISPR技術を用いて生物の機能を変更することの倫理について、引き続き思想的リーダーとしての役割を求められている。彼らの発見はその後、多くの研究グループによって、基礎的な細胞生物学、植物、動物の研究から、鎌状赤血球症、嚢胞性線維症、ハンチントン病、HIVなどの疾患治療に至るまで、幅広い応用に向けたさらなる開発が進められている。ダウドナと他の数人の主要な生物学者は、CRISPRを用いた遺伝子編集の臨床応用について世界的なモラトリアムを呼びかけた。ダウドナは、次世代に受け継がれない遺伝子改変である体細胞遺伝子編集におけるCRISPRの使用は支持しているが、生殖細胞系遺伝子編集は支持していない。

CRISPRシステムはDNAを編集する新しい簡単な方法を生み出し、この技術の特許を巡る争いが勃発した。ダウドナとUCバークレーの共同研究者は特許を申請し、マサチューセッツ工科大学とハーバード大学に所属するブロード研究所のグループも申請した。ブロード研究所のフェン・チャンは、ダウドナとシャルパンティエが彼らの方法を発表してから数ヶ月後には、CRISPR-Cas9が培養されたヒト細胞の遺伝子を編集できることを示していた。UCバークレーの特許申請が決定される前に、ブロード研究所に特許が与えられ、UCバークレーはその決定に対して訴訟を起こした。2017年、裁判所はブロード研究所に有利な判決を下した。ブロード研究所は、彼らが最も早く研究を開始し、ヒト細胞工学に最初に適用したと主張し、ヒト細胞での編集を証拠をもって支持したが、UCバークレーのグループはこの応用を提案したに過ぎなかったためである。UCバークレーは、ブロードが追求した応用方法を明確に議論し、詳細に説明していたことを根拠に控訴した。2018年9月、控訴裁判所はブロード研究所の特許に有利な判決を下した。一方で、UCバークレーと共同申請者の一般的な技術をカバーする特許も付与された。さらに問題を複雑にするため、ヨーロッパでは、ブロード研究所の「最初に研究を開始した」という主張は却下された。この却下は、訴訟と特許申請に記載された異なる人員のセットに関わる手続き上の欠陥によるものであり、UCバークレーのグループがヨーロッパで優勢になるという憶測を呼んだ。

2.3. カリフォルニア大学バークレー校での研究とリーダーシップ

2023年現在、ダウドナはカリフォルニア大学バークレー校に在籍しており、革新ゲノム研究所(IGI)を率いている。IGIはバークレー校とカリフォルニア大学サンフランシスコ校(UCSF)の共同研究機関で、ダウドナが設立した。その目的は、ゲノム編集技術を開発し、ヒトの健康、農業、気候変動における社会の最も大きな問題に応用することである。ダウドナは李嘉誠生物医学・健康総長特別教授の職にあり、総長生物学諮問委員会の委員長を務めている。彼女の研究室は現在、CRISPR-Casシステムの構造と機能、新しいゲノム編集技術とCRISPR治療薬の送達メカニズム、そしてマイクロバイオームを正確に編集するための新しい技術に焦点を当てている。

2.4. 企業設立と技術の商業化

ダウドナは2011年にCRISPR技術を商業化するために、カリブー・バイオサイエンスを共同設立した。2013年9月、ダウドナはフェン・チャンらと共にエディタス・メディシンを共同設立したが、法廷闘争にもかかわらず、2014年6月に退社した。その後、シャルパンティエは彼女をCRISPRセラピューティクスに招いたが、エディタスでの「離婚」のような経験の後、彼女は辞退した。ダウドナはカリブーのスピンオフ企業であるインテリア・セラピューティクスや、より小型で次世代のCas9であるCasXを開発したスクライブ・セラピューティクスの共同創設者でもある。

2017年には、サンフランシスコを拠点とするバイオエンジニアリング技術スタートアップであるマンモス・バイオサイエンスを共同設立した。当初の資金調達で約2300.00 万 USDを調達し、2020年のシリーズB資金調達では約4500.00 万 USDを調達した。この企業は、「医療、農業、環境モニタリング、生物兵器対策など、様々な課題」に対処するバイオセンシング検査へのアクセスを改善することに焦点を当てている。

2022年には、シックス・ストリート・パートナーズに最高科学顧問として加わり、CRISPR関連の投資決定を指導している。彼女はまた、共同設立したカリブー、インテリア、マンモス、スクライブなどの企業の科学諮問委員会にも名を連ねている。さらに、アルトス・ラボ、アイソモルフィック・ラボ、ジョンソン・エンド・ジョンソン、シンテゴ、テンパスAI、ウェルチ財団などの科学諮問委員会にも参加している。

2017年には、一般向けに主要な科学的ブレークスルーを一人称で記述した珍しいケースである『CRISPR 究極の遺伝子編集技術の発見』(原題: A Crack in Creation: Gene Editing and the Unthinkable Power to Control Evolution)を共著した。

CRISPRの画期的な発見に加えて、ダウドナはC型肝炎ウイルスがウイルス性タンパク質を合成するために珍しい戦略を利用していることを発見した。この研究は、身体の組織に害を与えることなく感染を阻止する新しい薬剤の開発につながる可能性がある。ダウドナは、「CRISPRが未解決の遺伝性疾患の治療や持続可能な農業の改善に役立つことについて、非常に楽観的である。しかし、技術をどのように開発するかについて思慮深く意図的でなければ、その恩恵が最も必要とする人々に届かない可能性があることも懸念している」と述べている。

2.5. COVID-19パンデミックへの対応

2020年3月以降、ダウドナはデーブ・サベージ、ロバート・ティジャン、そして革新ゲノム研究所(IGI)の他の同僚と共に、CRISPRベースの技術を用いてCOVID-19パンデミックに対処する取り組みを組織し、検査センターを設立した。このセンターは、UCバークレーの学生、教職員、そして周辺コミュニティの住民やサリナス地域の農業従事者から、50万件以上の患者サンプルを処理した。マンモス・バイオサイエンスは、qRT-PCRベースの検査よりも迅速で安価な、迅速なCRISPRベースのポイントオブケアCOVID-19診断薬の査読済み検証を発表した。

2.6. その他の活動

彼女はまた、2014年に共同設立した革新ゲノム研究所の統治委員会の創設者であり議長でもある。ダウドナはローレンス・バークレー国立研究所の教員科学者でもあり、グラッドストーン研究所の上級研究員、そしてカリフォルニア大学サンフランシスコ校(UCSF)の細胞・分子薬理学の非常勤教授も務めている。