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Kurioses, Erstaunliches, &Uuml;berraschendes &mdash; was vor 50 Jahren in den &bdquo;Nachrichten aus der Chemie&ldquo; stand, die damals noch &bdquo;Nachrichten aus Chemie und Technik&ldquo; hie&szlig;en.

Vor 50 Jahren

<h2>Der Bundespräsident ermahnt die Naturwissenschaftler</h2>Bundespräsident Gustav Heinemann, SPD, hielt zur Eröffnung der Jahrestagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft eine Rede, die Diskussionen in der Wissenschaftlergemeinde auslöste. Daher druckten die Nachrichten aus Chemie und Technik die Rede im Wortlaut. Heinemann kritisierte das mangelnde gesellschaftliche Engagement der Naturwissenschaftler, forderte sie auf, Verantwortung zu übernehmen, und bezweifelte, dass Wissenschaft unpolitisch sein könne. Jeder Bürger sei entsprechend seiner Einsicht und der Wirkung seiner Arbeit aufgerufen.<div><img src="https://media.graphcms.com/6XPzBONMTIeXOaKIfGTP">

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Der Bundespräsident ermahnt die NaturwissenschaftlerBundespräsident Gustav Heinemann, SPD, hielt zur Eröffnung der Jahrestagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft eine Rede, die Diskussionen in der Wissenschaftlergemeinde auslöste. Daher druckten die Nachrichten aus Chemie und Technik die...

Die Französin Emmanuelle Charpentier und die US-Amerikanerin Jennifer A. Doudna haben das Crispr-Cas-System erforscht und zu einem universell einsetzbaren Gentechnikwerkzeug weiter entwickelt. Dafür erhalten sie nun den Chemienobelpreis. Schlüssel zum Erfolg war die Kooperation zwischen zwei Frauen, die ihre Fachgebiete zusammenfügten.
Als Stockholm anrief, schlief Jennifer Doudna tief und fest. Es war 2 Uhr nachts im kalifornischen Berkeley, und sie hatte ihr Telefon am Abend stummgestellt. „An die Nobelpreise hatte ich gar nicht mehr gedacht“, erzählt sie später. Um 2:53 Uhr wurde sie dann doch vom Vibrieren ihres Handys wach − eine Nature-Reporterin fragte, ob sie einen Kommentar zum Chemienobelpreis abgeben könne. Jennifer Doudna antwortet: „Ja, klar, wer hat ihn denn bekommen?“Diese Geschichte erzählt die Biochemikerin, als sie wenige Stunden später strahlend vor den Kameras in der University of California in Berkeley sitzt und eine Online-Pressekonferenz gibt. Aus Stockholm hatte man ihr inzwischen bestätigt, was sie schon anderweitig erfahren hatte. „Ich war froh, dass die anderen nicht nur Spaß gemacht hatten“, sagt sie und lacht.In Berlin war es 10:59 Uhr, als die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften anrief − auch Emmanuelle Charpentier kann später die Uhrzeit minutengenau wiedergeben. Die Mikrobiologin arbeitete gerade an ihrem Schreibtisch in der Max-Planck-Forschungsstelle für die Wissenschaft der Pathogene. „Ich war sehr emotional“, erzählt sie später der Presse. Man habe ihr zwar immer gesagt, dass sie eines Tages den Nobelpreis bekommen würde, aber „es ist dann doch etwas anderes, wenn es wirklich passiert.“Im Gegensatz zu Doudna, die ihre gesamte Pressekonferenz hindurch strahlt und lacht, gibt Charpentier sich bedacht und sachlich. Sie nutzt die Gelegenheit, die Dinge auszuführen, die ihr am Herzen liegen: wie wichtig gerade in der heutigen Zeit mikrobiologische Grundlagenforschung ist und eine gute Finanzierung von Wissenschaft allgemein. Doch als ein Journalist sie nach ihrem Wohn- und Arbeitsort Berlin fragt, antwortet sie lachend: „Berlin ist wie Crispr-Cas: immer in der Entwicklung. Allerdings entwickelt sich Berlin nicht so schnell wie Crispr-Cas.“<h2>Immer auf dem Weg</h2>Berlin ist nach Paris, New York, Memphis, Wien, Umeå und Braunschweig die siebte Stadt, in der Emmanuelle Charpentier zuhause ist. Schweizer Medien haben sie als „Wanderratte“ bezeichnet: In jeder Stadt und jedem Institut musste sich die Französin von Neuem ihr Labor aufbauen. Aber „sie ist so einfallsreich, sie könnte auch auf einer einsamen Insel ein Labor errichten“, formulierte es Patrice Courvalin, ihr Doktorvater am Institut Pasteur in Paris, in einem Gespräch mit Nature im Jahr 2016.1)Charpentier wuchs in einer kleineren Gemeinde im Großraum Paris auf. Sie spielte mit Begeisterung Klavier und tanzte Ballett, doch beruflich wollte sie stets die Medizin voranbringen. Sie studierte Biologie in Paris und machte ihre Doktorarbeit am nahegelegenen Institut Pasteur, einem der führenden Grundlagenforschungszentren für Biologie und Medizin.Für ihren Postdoc ging sie an die Rockefeller University in New York City, wo sie sich zunächst mit Streptococcus pneumoniae beschäftigte, einem Erreger, der Nasennebenhöhlen-, Mittelohr- und Lungenentzündung auslöst. Später erforschte sie an der New York University School of Medicine Säugetierzellen und deren Genetik. Kollegen von ihr beschreiben sie als emsig, bescheiden und detailgenau. „Sie ist wie ein Hund mit einem Knochen“, sagte Courvalin.1)<h2>Erster Kontakt mit Crispr</h2>Auf das Thema, mit dem ihr Name für immer verbunden bleiben wird, stieß Charpentier zu Beginn der 2000er Jahre an der Universität Wien. Dort erforschte sie nach ihrer Zeit in den USA, wie die biochemischen Stoffwechselwege in Bakterien reguliert sind. Ihr Hauptuntersuchungsobjekt war das Bakterium Streptococcus pyogenes, Verursacher von Scharlach und eitriger Mandelentzündung.Zu der Zeit waren Forscher erstmals auf kurze RNA-Moleküle (small RNA molecules) aufmerksam geworden und deren Bedeutung bei der Regulierung von Genen. Von Crispr sprach damals hingegen noch niemand: Nur eine Handvoll Mikrobiologen widmete sich dem neu entdeckten eigenartigen Stück DNA im Genom einiger Bakterien, das diesen dabei hilft, sich gegen Viren zu verteidigen. Auch dabei waren kurze RNA-Moleküle im Spiel.Der Molekularbiologe und Genetiker Krzysztof Chylinski war ab dem Jahr 2008 Doktorand bei Charpentier an der Universität Wien in ihrem Crispr-Projekt. Inzwischen war klar, dass das eine heiße Sache werden könnte, erzählt er. „Es gab sehr viel Konkurrenz, und ich wusste, dass immer schon jemand anders daran arbeitete, woran ich selber gerade saß.“Umso mehr schätzte Chylinski die Betreuung durch Emmanuelle Charpentier. „Sie war immer flexibel und offen für neue Möglichkeiten. Wenn wir auf etwas Vielversprechendes stießen, sagte sie stets: ‚Lass uns dem nachgehen!‘“ Besonders bewundert er den hohen Standard, den sie an die Wissenschaft stellt: „Was auch immer wir veröffentlichen wollten, wir mussten uns 100-prozentig sicher sein, dass alles korrekt war. Alles musste dreimal gegengecheckt werden.“Die längste Zeit seiner Doktorarbeit kommunizierte Chylinski mit Charpentier über E-Mail, Telefon und Videokonferenz. Denn die Mikrobiologin war schon wieder weitergezogen: an die Universität Umeå in Schweden. Crispr versprach nun ein wissenschaftlicher Durchbruch zu werden, aber ein paar Puzzlestücke fehlten noch − bis Charpentier im Jahr 2011 mit der Biochemikerin Jennifer Doudna zusammentraf.<h2>„Naturwissenschaft ist nichts für Mädchen“</h2>Wenn es die typische Amerikanerin überhaupt gibt, dann ist es Jennifer Doudna. Sie ist aufgeschlossen, freundlich zu allen und stets gut gelaunt. Aufgewachsen ist sie auf Hawaii. Doudnas Vater war Professor für amerikanische Literatur an der Universität von Hawaii in der Kleinstadt Hilo. „Ich liebte Chemie und Mathematik, und ich wollte irgendwas mit Naturwissenschaft machen. Aber niemand in meiner Familie war Naturwissenschaftler, und ich kannte auch sonst niemanden, der das war“, erzählt sie im Interview mit dem TV-Sender CBS.2)Sie erinnert sich sehr genau, wie ihr Interesse für die Naturwissenschaften begann: Ihr Vater hatte ihr das Buch „Die Doppelhelix“ gegeben, in dem James Watson die Entdeckung der DNA beschreibt. „Naturwissenschaften kannte ich nur aus trockenen Sachbüchern. Aber dieses Buch schilderte mir die menschliche Seite, wie Wissenschaft gemacht wird. Das war wie ein Fenster zu einer anderen Welt.“Doudna wollte die Chemie hinter der Natur erforschen. „Ich spürte eine Leidenschaft für Moleküle im Herzen. Ich wollte die Chemie lebender Systeme studieren, ich wollte verstehen, wie Zellen zu Krebszellen werden.“ Zwar habe ihr ein Karriereberater an ihrer Highschool abgeraten mit den Worten: „Naturwissenschaft ist nichts für Mädchen“, aber davon ließ sich Jennifer Doudna nicht abschrecken. „Wenn jemand mir sagt, dass ich etwas nicht kann, dann will ich das noch viel mehr“, erzählt sie. „Ich habe mir damals gedacht: ‚Ich zeige Dir, dass ich Naturwissenschaftlerin werden kann!‘“<h2>Die RNA-Expertin</h2>Doudna studierte Biochemie am Pomona College in Kalifornien und ging an die US-Ostküste nach Harvard, wo sie beim späteren Medizinnobelpreisträger Jack Szostak in Biochemie promovierte. Nach einem Postdoc bei Chemienobelpreisträger Thomas Cech an der University von Colorado erhielt sie im Jahr 1994 ihre erste Professur in Yale. Seit 2002 forscht sie an der University of California in Berkeley.Doudnas Spezialgebiet wurde schnell die RNA. „Sie ist eine Weltklasse-Biochemikerin und gleichzeitig einer der nettesten Menschen, mit denen ich an der UC Berkeley zu tun hatte“, sagt Ahmet Yildiz, Biophysiker an der UC Berkeley, der mit Doudna mehrere Artikel zu Crispr-Cas veröffentlichte. Nicht nur mit Wissenschaft, auch mit Menschen kenne sie sich aus: „Sie versteht es, genau die richtigen Leute für ein Forschungsprojekt zusammenzubringen.“<h2>Es begann in Puerto Rico</h2>Mitte der 2000er Jahre war Doudna auf das heiße Thema der RNA-Interferenz gestoßen, einem natürlichen Mechanismus in eukaryotischen Zellen, über den Gene abgeschaltet werden. Eine Forschungskollegin hatte sie im Jahr 2006 auf Crispr aufmerksam gemacht. Innerhalb kürzester Zeit deckte Doudnas Team die Funktion mehrerer Cas-Proteine in Bakterien auf.<figure><img src="https://media.graphcms.com/qRA98kGMTgyMbgns1gSh"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Das Crispr-Cas9-Prinzip: Soll ein Genom mit der Genschere editiert werden, stellen Forscher zunächst eine Guide-RNA her, die zu dem DNA-Abschnitt passt, der geschnitten werden soll. Das Scherenprotein Cas9 bildet einen Komplex mit der Guide-RNA. Dieser bringt die Schere zu der Stelle im Genom, an der geschnitten werden soll. Anschließend gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder lassen Forscher die Zelle den Schnitt in der DNA selbst reparieren (links), was in der Regel die Genfunktion ausschaltet. Oder die Schnittstelle soll auf bestimmte Weise repariert, etwas eingefügt oder verändert werden. Dann wird ein DNA-Templat entworfen, das von der Zelle eingebaut wird. Dadurch ändert sich der Genomcode (rechts). Illustrationen: Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences</figcaption></figure>
Im Jahr 2011 treffen sich Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna zufällig auf einer Konferenz der American Society for Microbiology in der Hauptstadt von Puerto Rico und kommen ins Gespräch. „Wir gingen in den alten Straßen von San Juan spazieren und haben über Crispr-Cas gesprochen“, erinnert sich Doudna. „Wir merkten, dass wir uns perfekt ergänzten: die Mikrobiologin und die Biochemikerin.“ Charpentier schlug eine Kooperation vor. Diese führte bald zu der Entdeckung, dass zwei RNA-Moleküle das Enzym Cas9 an die Stelle der DNA dirigieren, wo ein Schnitt stattfindet.<h2>Preise über Preise</h2>Im August 2012 veröffentlichten die beiden Forscherinnen das bahnbrechende Science-Paper, welches das Crispr-Cas-System als programmierbares Gentechnikwerkzeug vorstellt.3) Kurz darauf wird Charpentier Abteilungsleiterin am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig. Das bedeutet eine gesicherte Stelle und ihre eigenen Techniker − zum ersten Mal in ihrem Forscherleben.Um Charpentier für diese Stelle zu gewinnen, war Dirk Heinz, wissenschaftlicher Geschäftsführer am HZI, im Jahr 2012 nach Schweden gereist. Am meisten beeindrucke ihn ihr „Brennen für die Wissenschaft“, erzählt er: „Ihre Augen glänzen, wenn sie über ihre Forschung spricht. Sie verliert dann jegliches Zeit- und Raumgefühl, und das reißt einen mit.“Ab 2014 begannen Charpentier und Doudna, wissenschaftliche Preise abzuräumen: Dr. Paul Janssen Award for Biomedical Research, Breakthrough Prize in den Lebenswissenschaften, Prinzessin-von-Asturien-Preis für wissenschaftliche und technische Forschung, Paul-Ehrlich-und-Ludwig-Darmstaedter-Preis, Japan-Preis, Wolf-Preis in Medizin. „Es war alles dabei − es fehlte eigentlich nur noch der Nobelpreis“, sagt Dirk Heinz.Beide Forscherinnen haben zudem Unternehmen mitgegründet, die eine Anwendung von Crispr-Cas in der Medizin anstreben (Kasten).Einen Nachteil hatten die vielen Preise allerdings, bemerkte Charpentier einst: Der PR-Rummel halte sie vom Arbeiten ab.1) Während die eher extrovertierte Jennifer Doudna auf den Preisverleihungen in ihrem Element zu sein scheint, wirkt Charpentier zurückhaltend. „Sie mag das Rampenlicht nicht so“, bestätigt Heinz. „Sie ist zwar sehr selbstbewusst, aber sie ist niemand, der sich in den Mittelpunkt drängt.“ Ihr Privatleben behält sie für sich.Im Jahr 2015 folgte die Mikrobiologin dem Ruf ans Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin. „Ich war enttäuscht, dass sie ging“, gibt Heinz zu. „Aber sie war stark umworben, da macht man sich als relativ kleines Helmholtz-Zentrum keine Illusionen.“ Im Jahr 2018 wurde sie Gründungsdirektorin der Max-Planck-Forschungsstelle für die Wissenschaft der Pathogene.<h2>Weiter steil bergauf</h2>Die Kooperation zwischen den beiden so unterschiedlichen Frauen ist inzwischen ausgelaufen. „Es war eine wilde Fahrt, und es hat sehr viel Spaß gemacht, mit Emmanuelle zusammenzuarbeiten“, blickt Doudna zurück. „Aber wir sind ganz natürlicherweise auseinandergedriftet.“ Doudna forscht weiterhin an den biochemischen Mechanismen hinter Crispr-Cas, Charpentier hingegen ist fokussiert auf ihr Ziel, neue Mechanismen in Bakterien aufzuklären. Schon im Jahr 2016 äußerte sie den Wunsch, nicht auf Crispr reduziert zu werden − das sei nur eines von vielen Themen in ihrem Labor.1)Charpentier ist 51, steht also noch mitten im Forscherleben. Und auch Doudna ist mit 56 Jahren nicht am Ende ihrer Karriere angekommen. „Da kommt noch mehr“, verspricht Ahmet Yildiz von der University of Berkeley über das Labor von Jennifer Doudna. „Sie hat möglicherweise die größte Entdeckung des 20. Jahrhunderts gemacht, aber das war noch nicht alles. Sie ist noch immer auf dem Vormarsch.“Die promovierte Chemikerin Brigitte Osterath ist neben ihrer Arbeit am Paul-Scherrer-Institut als freie Wissenschaftsjournalistin tätig. <a href="https://www.writingscience.de" target="_blank">www.writingscience.de</a><h2>Drei Fragen an: Crispr-Cas-Expertin Sabine Schneider</h2>Als Sie die Crispr-Cas-Aktualisierung [Nachr. Chem. 2020, 68(10), 62] für uns geschrieben haben: War Ihnen klar, dass es so bald einen Nobelpreis für die Methode geben würde?Dass es für die Anwendung zur Genommodifikation einen Nobelpreis geben würde, war nur eine Frage der Zeit. Viele haben schon im letzten Jahr gedacht, es sei so weit; meiner Meinung nach wäre es spätestens in den nächsten fünf bis sechs Jahren passiert.Was verändert der Nobelpreis für Forscher, die sich mit Crispr-Cas beschäftigen?Cas9 ist ja ohnehin oft im Fokus der Öffentlichkeit, aber der Preis ist natürlich eine Hervorhebung. Die Forschung dazu könnte das Zünglein an der Waage sein, wenn es darum geht, ob ein Sonderforschungsbereich oder ähnliches bewilligt wird.Crispr-Cas wird diskutiert, weil die Methode Eingriffe in die Keimbahn erlaubt. In welche Richtung werden sich solche Kontroversen entwickeln, wenn die Methode durch den Nobelpreis mehr ins Bewusstsein der Öffentlichkeit rückt?Ich rechne mit mehr Diskussionen, Jennifer Doudna stößt solche ja selber immer wieder an. Es müssen Menschen aus allen Bereichen darüber sprechen: Bioethiker, Gesetzgeber, … Nichtwissenschaftler müssen verstehen, dass Ex-vivo- und In-vivo-Modifikation völlig unterschiedlich sind.Und man darf nicht vergessen, dass verschiedene Gesellschaften verschiedene Ansichten haben. Das größte Problem wird sein, einen weltweiten Konsens zu finden. Denn es macht natürlich einen Unterschied, ob ich eine schlimme monogenetische Erbkrankheit heile oder mich selbst optimiere. Aber wer zieht da die Grenze? ELSabine Schneider, Jahrgang 1976, hat seit 2019 eine Heisenbergstelle der Deutschen Forschungsgemeinschaft an der Ludwig-Maximilians-Universität München. Im Rahmen des Schwerpunktprogramms SPP2141 „CRISPR-Cas functions beyond defence“ erforscht sie den Zusammenhang von Struktur und Funktion von Nukleinsäuren mit Methoden der chemischen Biologie und Röntgenkristallographie.<div><img src="https://media.graphcms.com/tLHBq4uiQp1FE2Xs0Sbg">

</div>Jennifer Doudna (links) und Emmanuelle Charpentier. Foto: picture alliance / Miho Takahashi<figure><img src="https://media.graphcms.com/kR6wN1NLSqin0f15xaUy"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Zum ersten Mal erhalten in diesem Jahr zwei Frauen den Chemienobelpreis:</figcaption></figure>
<h2>INFO: Crispr-Cas und ein Rechtsstreit</h2>Die Süddeutsche Zeitung wirft dem Nobelpreiskomitee mit der Entscheidung für Jennifer Doudna und Emmanuelle Charpentier mangelnde Neutralität in Rechtsfragen vor. Dabei bezieht sie sich auf einen Patentstreit, den das Magazin Wired als epischen Kampf bezeichnet hat:1) zwischen der University of California Berkeley, wo Doudna forscht, und der TU Wien, wo Charpentier bis 2009 arbeitete, auf der einen Seite und dem Broad Institute am Massachusetts Institute of Technology (MIT) auf der anderen. Am MIT entdeckte der Chemiker Feng Zhang, dass Crispr in eukaryotischen Zellen funktioniert, also in Pflanzen und Tieren. Diese Erkenntnis publizierte er sieben Monate, nachdem die grundlegende Arbeit von Charpentier und Doudna erschienen war. Für Gentherapien mit Crispr-Cas, die ein Milliardengeschäft versprechen, sind besonders Zhangs Erkenntnisse interessant. Beide Seiten hatten bereits im Jahr 2013 Patente angemeldet, zwei Jahre später beantragte die UC Berkeley beim US-Patentamt Prüfung, wer die entscheidende Technik erfunden hat. Im September hat das zuständige Patentgericht in den USA dem MIT Priorität zugesprochen, der UC Berkely allerdings die Rechte an einer kritischen Komponente der Crispr-Technik eingeräumt. Damit geht der Streit weiter.2) FZ
<ul><li>
4 <a href="https://t1p.de/jtc2" target="_blank">t1p.de/jtc2</a></li><li>
5 <a href="https://t1p.de/cp9k" target="_blank">t1p.de/cp9k</a></li></ul>


<ul><li>
1 A. Abbott, A Crispr vision, Nature 2016, 532, 432</li><li>
2 CBS Sunday Morning 2018, <a href="https://youtube.com/watch?v=60mtV-OedrM" target="_blank">youtube.com/watch?v=60mtV-OedrM</a></li><li>
3 M. Jinek, K. Chylinski, I. Fonfara, M. Hauer, J. A. Doudna, E. A. Charpentier, A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity, Science 2012, 337, 816</li></ul>

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