היסטוריה בשבדיה: לראשונה אי פעם הוענק פרס נובל לכימיה לשתי מדעניות. השתיים - הביוכימאית האמריקנית פרופ' גניפר דאודנה והביוכימאית הצרפתייה פרופ' עמנואל שרפנטייה - זכו בפרס על פיתוח כלים לעריכה גנטית. הן יתחלקו שווה בשווה בפרס, על סך 10 מיליון קרונות (1.1 מיליון דולר). עד השנה זכו רק חמש נשים בנובל בכימיה: מארי קירי ב-1911, בתה אירן ז'וליו קירי (1935), דורותי קרופוט הוג'קין (1964), הישראלית עדה יונת (2009) והאמריקנית פרנסס ארנולד, לפני שנתיים.
ההכרזה על שתי הזוכות בפרס נובל בכימיה
(צילום: רויטרס)
זו הפעם הראשונה ששתי נשים חולקות ביחד (ללא שותף גבר) בפרס נובל שאינו הנובל לשלום. הפעמים הקודמות שנשים זכו יחדיו בנובל הן ב-1976 (בטי וויליאמס ומייריד מגוואייר זכו בפרס נובל לשלום), ב-2009 (אליזבת בלקבורן וקרול גריידר זכו בפרס בנובל בפיזיולוגיה או ברפואה לצד ג'ק שוסטק) וב-2011, אז אלן ג'ונסון סירליף, לימה בואי ותוואכול כרמאן זכו בנובל לשלום.
פרופ' עמנואל שרפנטייה ממכון מקס פלאנק ופרופ' ג'ניפר דאודנה מאוניברסיטת קליפורניה ברקלי פרסמו ב-2012 במגזין המדעי הנחשב Science מאמר, המציג את האופן שבו מנגנון CRISPR בחיידקים מזהה יעדים בדי-אן-איי. השתיים זכו בנובמבר בשנה שעברה בפרס הארווי בטכניון על מחקרן. שתי החוקרות גם זכו בפרס וולף לרפואה. על פי התכנון הן אמורות לקבל את הפרס ביוני 2021 בטקס שאמור להתקיים במעמד נשיא המדינה.
מערכת CRISPR) Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) - היא מערכת חיסון נגד נגיפים שהתגלתה בחיידקים בסוף המאה שעברה ותחילת המאה הנוכחית. המערכת משתמשת ברצפי RNA קצרים ומספר חלבונים אשר מזהים מקטעי DNA של נגיפים וחותכים אותם. זוהי מערכת מסתגלת - כלומר מסוגלת ללמוד - שכן פיסות DNA של הנגיף נכנסות לתוך הגנום של החיידק ומשמשות לייצור פיסות ה-RNA הקצרות שמשמשות להגנה מפני המתקפות הבאות.
מהפכת הקריספר נולדה בתחילת העשור הנוכחי. בשנת 2011 הראה הורבאת' עם וירג'יניוס סיקסניס (Siksnys) מאוניברסיטת וילנה בליטא, שקריספר פועלת כמערכת עצמאית, כיוון שאפשר להעביר מערכות קריספר ממין אחד של חיידק למין חיידק אחר. כעבור שנה פיענחו השניים את מנגנון הפעולה של Cas9, ואף הראו שאפשר לתכנת אותו לחתוך רצף DNA מסוים על-ידי הכנסת רצף RNA תואם לנגיף. באותו חודש בדיוק פורסם מאמרן של עמנואל שרפנטיה (Charpentier) וג'ניפר דואודנה (Doudna) מאוניברסיטת ברקלי, שהתקדמו צעד אחד הלאה. הן חיברו את שתי מולקולות ה-RNA למולקולה יחידה (שנקראת sgRNA) וכך הפכו מערכת מסורבלת ומרובת מרכיבים למערכת נוחה לשימוש בת שני חלקים בלבד. המערכת הפשוטה שהן פיתחו, אשר שימשה לעריכה גנטית בחיידקים, אומצה על ידי מדענים בכל העולם ומשמשת כיום לעריכה גנטית בכל סוגי האורגניזמים.
פרופ' שרפנטייר נשאלה האם היא ציפתה לפרס, שכן הוא היה צפוי מזה מספר שנים. תגובתה הייתה שלאחר פרסום המאמר בנייצ'ר וסיינס, היה ברור שמדובר בתגלית ייחודית שעשויה לזכות בפרס נובל. שרפנטייר מעידה כי למרות שזכתה במספר פרסים בעבר, היה לה קשה להאמין שזכתה בנובל והדבר הפתיע אותה מאד.
ראש הועדה של הפרס נובל קלאוס גוסטפזון (Gustafsson) נשאל האם הם שקלו להעניק את הפרס למועמדים נוספים? הוא ענה שזו שאלה שהם לרוב לא עונים עליה. זהו תחום גדול ויש הרבה מדע טוב שמתבצע בו.
השאלה הזו לא נשאלה במקרה. בשנים האחרונות מתחולל מאבק משפטי על הפטנט לקריספר בין הצד של דאודנה ושרפנטייה מחד ופנג ז'אנג (Zhang) מאידך. זה האחרון פיתח את הטכנולוגיה לשימוש בבעלי חיים ובני אדם והיתה ציפיה בקרב המדענים שהוא יחלוק איתן את הפרס על פיתוח הטכנולוגיה, בייחוד מכיוון שהוא עזר מאוד להפיץ אותה לכלל הקהילייה המדעית. בנוסף, פיליפ הורבאת' (Horvath) הוא זה שגילה את תפקידה הביולוגי של מערכת קריספר בחיידקים והיתה ציפיה שגם הוא יחלוק בפרס.
בהמשך שרפנטייה נשאלה מתי היא הבינה למה הכלי יוכל לשמש. היא ענתה שמבחינתה השימוש היה חלק חשוב החל מתחילת הקריירה שלה. תיארה מספר כלים גנטיים שפיתחה עבור חיידקי S.Aureus, ובהמשך עבור יצירת עכברים טרנסגניים. המטרה שלה הייתה לקדם את המחקר על מחוללי מחלות בעור, במקרה זה חיידק ה- S.Pyogenes הגורם למחות עור ובדרכי הנשימה. היא חקרה את חלבונים חותכי DNA מסוג נוקלאזות בכדי להבין כיצד ניתן לטפל בחיידק זה. היא מדגישה כי תמיד רצתה לפתח מודלים גנטיים שיאפשרו להבין טוב יותר מחלות אנושיות. העבודה על קריספר הייתה ממוקדת בתחילה בחיידקים, אך מעצם היותה (מדע) בסיסי כל כך, ניתן היה לצפות שיהיו לה שימושים הודות למחקר על ביטוי ועריכתם של גנים. במקרה של קריספר החזון לטיפול בבני אדם הגיע מוקדם מאד בתהליך המחקר.
3 צפייה בגלריה
נשיא הטכניון פרופ' אורי סיון מעניק את פרס הארווי לפרופ' עמנואל שרפנטייה בנובמבר אשתקד
(צילום: שרון צור, דוברות הטכניון)
פרס נובל בכימיה הוענק בשנה שעברה לשלושה מדענים מארצות הברית ומיפן, על פיתוח של סוללות ליתיום-יון. הסוללות הנטענות היעילות הפכו מרכיב מרכזי בחיינו, ומפעילות כיום טווח עצום של מכשירים אלקטרוניים וחשמליים, מטלפונים חכמים ומחשבים ניידים ועד כלי רכב חשמליים. הפרס חולק באופן שווה בין פרופ' ג'ון בניסטר גודינף (Goodenough), פרופ' מייקל סטנלי וויטינגהאם (Wittingham) ופרופ' אקירה יושינו (Yoshino). התגליות שכל אחד מהם עשה בנפרד איפשרו בסופו של דבר את פיתוחן של הסוללות המתקדמות, שנכנסו לחיינו לפני כמעט שלושה עשורים, והיו אבן דרך חשובה בקפיצת הדרך הטכנולוגית של שנות ה-2000.
בשנת 2018 הוענק פרס נובל בכימיה השנה לשלושה חוקרים מבריטניה ומארה"ב על פיתוח תהליכים אבולוציוניים במבחנה בקנה מידה מהיר, מחקרים שיש להם השלכות רבות במחקר, בתעשייה וברפואה. מחצית הפרס הוענק לפרנסיס ארנולד (Arnold) מארצות הברית על פיתוח שיטה לייצור יעיל ומהיר של אנזימים באמצעות ברירה אבולוציונית במבחנה. המחצית השנייה התחלקה בין המדען האמריקאי ג'ורג' סמית (Smith) מאוניברסיטת מיזורי והמדען הבריטי סר גרגורי וינטר (Winter), על פיתוח שיטה לבחינת קשרים בין חלבונים, המכונה תצוגת פאג'ים (phage display).
בשנת 2017 הוענק הפרס למדענים ז'ק דבושה (Dubochet) מאוניברסיטת לוזן בשוויץ, יואכים פרנק (Frank) מאוניברסיטת קולומביה בניו יורק ו לריצ'רד הנדרסון (Henderson) מאוניברסיטת קיימברידג' באנגליה על פיתוח שיטות מיקרוסקופיות לקביעת מבנה תלת מימדי של מולקולות ביולוגיות כמו חלבונים. הזוכים פיתחו שיטה לדימות (imaging) של מולקולות אלו, על ידי הקפאה מהירה ושימוש במיקרוסקופ אלקטרונים לצפות במולוקולות ברזולוציה אטומית.
בהכנת הידיעה השתתפו ד"ר גל חיימוביץ' (מכון דוידסון), ספיר חבושה-לאופר (מכון דוידסון), סער הס וירון דרוקמן
