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Jennifer Doudna
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Jennifer Doudna

TORIma Academia — Bioquímico / CRISPR

Jennifer Doudna

Jennifer Doudna

Jennifer Anne Doudna (; nascida em 19 de fevereiro de 1964) é uma bioquímica americana que foi pioneira no trabalho na edição genética CRISPR e fez outros trabalhos fundamentais…

Jennifer Anne Doudna (; nascida em 19 de fevereiro de 1964) é uma bioquímica americana conhecida por suas contribuições pioneiras à edição de genes CRISPR e outros avanços fundamentais em bioquímica e genética. Em 2020, ela recebeu o Prêmio Nobel de Química juntamente com Emmanuelle Charpentier por seu trabalho inovador no “desenvolvimento de um método para edição do genoma”. Atualmente, ela ocupa a cátedra Li Ka Shing Chancellor's Chair nos departamentos de química e biologia molecular e celular da Universidade da Califórnia, Berkeley. Desde 1997, ela também atua como investigadora do Howard Hughes Medical Institute.

Jennifer Anne Doudna (; nascida em 19 de fevereiro de 1964) é uma bioquímica americana pioneira no trabalho de edição de genes CRISPR e fez outras contribuições fundamentais em bioquímica e genética. Ela recebeu o Prêmio Nobel de Química de 2020, com Emmanuelle Charpentier, “pelo desenvolvimento de um método de edição de genoma”. Ela é professora catedrática do Chanceler Li Ka Shing no departamento de química e no departamento de biologia molecular e celular da Universidade da Califórnia, Berkeley. Ela é pesquisadora do Howard Hughes Medical Institute desde 1997.

Em 2012, Doudna e Emmanuelle Charpentier introduziram de forma colaborativa o conceito pioneiro de que o CRISPR-Cas9, um sistema enzimático bacteriano que governa a imunidade microbiana, poderia ser aproveitado para edição programável do genoma. Esta proposição foi amplamente reconhecida como uma das descobertas mais importantes da história biológica. Posteriormente, Doudna emergiu como uma figura proeminente na "revolução CRISPR", distinguida pela sua pesquisa fundamental e liderança no avanço das tecnologias de edição de genoma mediadas por CRISPR.

Os extensos prêmios de Doudna incluem o Prêmio Alan T. Waterman de 2000, reconhecendo sua pesquisa em cristalografia de raios X sobre a estrutura de ribozimas, e o Prêmio Revelação em Ciências da Vida de 2015, compartilhado com Charpentier, pela tecnologia de edição de genoma CRISPR-Cas9. Outras distinções incluem o co-recebimento do Prêmio Gruber de Genética (2015), do Prêmio Tang (2016), do Prêmio Internacional Canada Gairdner (2016) e do Prêmio Japão (2017). Em 2015, ela foi reconhecida entre os 100 indivíduos mais influentes da Time e, em 2023, foi incluída no Hall da Fama dos Inventores Nacionais. O Prémio Nobel da Química de 2020 foi conferido conjuntamente a Jennifer Doudna e Emmanuelle Charpentier pelo desenvolvimento da tecnologia de edição do genoma CRISPR-Cas9, um avanço que revolucionou profundamente a biologia molecular e oferece uma promessa substancial para o tratamento de doenças genéticas.

Primeira vida e formação acadêmica

Jennifer Doudna nasceu em 19 de fevereiro de 1964, em Washington, D.C., filha de Dorothy Jane (Williams) e Martin Kirk Doudna. Seu pai obteve um Ph.D. em literatura inglesa pela Universidade de Michigan, enquanto sua mãe possuía mestrado em educação. Aos sete anos, a família de Doudna mudou-se para o Havaí, onde seu pai assumiu a função de professor de literatura americana na Universidade do Havaí em Hilo. Ao mesmo tempo, sua mãe obteve um segundo mestrado em história asiática pela mesma universidade e posteriormente ensinou história em uma faculdade comunitária local. Durante sua educação em Hilo, Havaí, Doudna desenvolveu um profundo fascínio pela flora e fauna locais. Seu pai, um ávido leitor de literatura científica, mantinha em casa uma coleção de livros científicos populares. Na sexta série, ele apresentou a ela o trabalho seminal de James Watson de 1968 sobre a descoberta da estrutura do DNA, A Dupla Hélice, que provou ser uma fonte significativa de inspiração. Ao mesmo tempo, Doudna cultivou seu interesse por ciências e matemática ao longo de sua escolaridade. Durante seu mandato na Hilo High School, as inclinações científicas de Doudna foram significativamente estimuladas por sua professora de química do 10º ano, Jeanette Wong, a quem Doudna tem consistentemente reconhecido como uma figura fundamental no despertar de sua curiosidade científica precoce. Além disso, um professor visitante especializado em células cancerígenas motivou-a ainda mais a considerar a ciência como um caminho profissional. Ela assumiu um cargo de pesquisa de verão no laboratório do ilustre micologista Don Hemmes na Universidade do Havaí em Hilo, graduando-se na Hilo High School em 1981.

Doudna cursou graduação em bioquímica no Pomona College em Claremont, Califórnia. Durante seu primeiro ano, um curso de química geral a levou a questionar sua aptidão para uma carreira científica, levando-a a contemplar uma grande mudança para o francês no segundo ano. Mesmo assim, seu instrutor de francês aconselhou-a a persistir na ciência. Os professores Fred Grieman e Corwin Hansch, ambos químicos de Pomona, exerceram considerável influência em sua trajetória acadêmica. Sua pesquisa científica inicial foi conduzida no laboratório da professora Sharon Panasenko. Ela recebeu seu diploma de bacharel em bioquímica em 1985. Posteriormente, ela realizou estudos de doutorado na Harvard Medical School, obtendo um doutorado. em química biológica e farmacologia molecular em 1989. Seu Ph.D. dissertação, supervisionada por Jack W. Szostak, focada em um sistema projetado para aumentar a eficiência de um RNA catalítico auto-replicante.

Esforços de carreira e pesquisa

Após a conclusão de seus estudos de doutorado, ela realizou bolsas de pesquisa em biologia molecular no Massachusetts General Hospital e em genética na Harvard Medical School. Entre 1991 e 1994, ela atuou como bolsista de pós-doutorado Lucille P. Markey em Ciências Biomédicas na Universidade do Colorado em Boulder, colaborando com Thomas Cech. Em 2025, o índice h de Doudna era 166 de acordo com o Google Scholar e 134 de acordo com o Scopus.

Investigação sobre a estrutura e função das ribozimas

Durante a fase inicial de sua carreira científica, Doudna dedicou seus esforços à elucidação da estrutura e função biológica das enzimas de RNA, conhecidas como ribozimas. Enquanto afiliado ao laboratório Szostak, Doudna reprojetou com sucesso o íntron catalítico Tetrahymena Grupo I auto-splicing, transformando-o em uma ribozima catalítica genuína capaz de replicar modelos de RNA. Embora seu foco principal envolvesse a engenharia de ribozimas e a compreensão de seus mecanismos fundamentais, ela reconheceu um impedimento significativo na incapacidade de visualizar diretamente esses processos moleculares. Consequentemente, Doudna ingressou no laboratório de Thomas Cech na Universidade do Colorado Boulder com o objetivo de cristalizar e, pela primeira vez, determinar a estrutura tridimensional de uma ribozima, possibilitando assim uma análise comparativa com as estruturas de enzimas à base de proteínas. Este projeto começou no laboratório Cech em 1991 e foi concluído na Universidade de Yale em 1996. Em 1994, Doudna iniciou seu mandato na Universidade de Yale como professora assistente no Departamento de Biofísica Molecular e Bioquímica.

Análise de difração de raios X da estrutura do sítio ativo de ribozima em Yale

Enquanto estava em Yale, o grupo de pesquisa de Doudna cristalizou e elucidou com sucesso a estrutura tridimensional do núcleo catalítico da ribozima Tetrahymena Grupo I. Suas descobertas revelaram um aglomerado de cinco íons de magnésio dentro de uma região específica do domínio P4-P6 da ribozima, estabelecendo um núcleo hidrofóbico que facilitou o dobramento da estrutura restante. Este arranjo estrutural exibe uma analogia, embora distinção química, com o típico núcleo de aminoácidos hidrofóbicos encontrado nas proteínas. Posteriormente, seu grupo também conseguiu a cristalização de outras ribozimas, notadamente a ribozima do vírus da hepatite Delta. Esta pesquisa fundamental na resolução de grandes estruturas de RNA posteriormente abriu caminho para investigações estruturais adicionais em elementos como um local interno de entrada do ribossomo (IRES) e vários complexos proteína-RNA, incluindo a partícula de reconhecimento de sinal.

Em 2000, Doudna recebeu uma promoção para o estimado cargo de Professor Henry Ford II de Biofísica Molecular e Bioquímica em Yale. Durante os anos acadêmicos de 2000 a 2001, ela atuou simultaneamente como Professora Visitante de Química Robert Burns Woodward na Universidade de Harvard.

Transição para Berkeley

Em 2002, ela se mudou para Berkeley para se juntar ao marido, Jamie Cate, aceitando o cargo de professora de bioquímica e biologia molecular. Esta mudança também concedeu a Doudna acesso ao síncrotron no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, facilitando seus experimentos envolvendo difração de raios X de alta potência.

Em 2009, ela iniciou uma licença de Berkeley para assumir um papel de liderança na pesquisa de descoberta na Genentech. No entanto, após um mandato de dois meses, ela deixou a Genentech e retornou para Berkeley, auxiliada por seu colega Michael Marletta, e posteriormente cancelou todos os outros compromissos para se concentrar na pesquisa CRISPR.

A partir de 2023, Doudna era afiliada à Universidade da Califórnia, Berkeley, onde atua como diretora do Innovative Genomics Institute. Este instituto, um empreendimento colaborativo entre Berkeley e UCSF, foi criado por Doudna com o objetivo de desenvolver tecnologia de edição de genoma e aplicá-la para enfrentar desafios sociais críticos na saúde humana, agricultura e alterações climáticas. Ela detém o distinto cargo de Professora do Chanceler Li Ka Shing em Biomedicina e Saúde e preside o Comitê Consultivo de Biologia do Chanceler. Atualmente, os esforços de pesquisa de seu laboratório concentram-se nos aspectos estruturais e funcionais dos sistemas CRISPR-Cas, no desenvolvimento de novas tecnologias de edição de genoma e mecanismos de entrega para a terapêutica CRISPR, e em técnicas inovadoras para edição precisa de microbioma.

Descoberta da edição do genoma CRISPR-Cas9

Em 2006, Jillian Banfield apresentou Doudna ao CRISPR, tendo-a localizado através de uma pesquisa no Google por "RNAi e UC Berkeley", que exibia com destaque o nome de Doudna. Posteriormente, em 2012, Doudna e sua equipe de pesquisa alcançaram um avanço que simplificou significativamente o processo de edição do DNA genômico. Esta inovação centra-se na proteína Cas9, um componente integral do sistema imunológico bacteriano "CRISPR" do Streptococcus, que funciona como uma tesoura molecular em conjunto com o RNA guia. Cas9 tem como alvo e cliva o DNA viral, inibindo assim a infecção viral da bactéria. Enquanto Yoshizumi Ishino e seus colaboradores identificaram inicialmente este sistema em 1987, e Francisco Mojica posteriormente o caracterizou, Doudna e Emmanuelle Charpentier foram os primeiros a demonstrar sua programabilidade usando vários RNAs para corte e edição precisos de DNA.

Com a aplicação crescente de CRISPR na edição de organismos multicelulares, Doudna tem sido consistentemente reconhecido como uma voz proeminente em relação às implicações éticas da modificação de funções do organismo através da tecnologia CRISPR. Numerosos grupos de pesquisa avançaram posteriormente com esta descoberta, levando a diversas aplicações que abrangem biologia celular fundamental, estudos de plantas e animais e intervenções terapêuticas para condições como anemia falciforme, fibrose cística, doença de Huntington e HIV. Doudna, ao lado de outros biólogos ilustres, defendeu uma moratória global sobre a implementação clínica da edição genética baseada em CRISPR. Ela endossa a aplicação do CRISPR para edição genética somática, que envolve modificações genéticas não herdadas pelas gerações subsequentes, mas se opõe ao seu uso na edição genética germinativa.

O advento do sistema CRISPR, que oferece um método novo e direto para edição de DNA, precipitou uma rápida busca pela proteção de patente para a técnica. Tanto a equipe de Doudna na UC Berkeley quanto um grupo de pesquisa do Broad Institute, associado ao Massachusetts Institute of Technology e Harvard, registraram pedidos de patente. Notavelmente, Feng Zhang, do Broad Institute, demonstrou a eficácia do CRISPR-Cas9 na edição de genes em células humanas cultivadas apenas alguns meses após a publicação de sua metodologia por Doudna e Charpentier. Antes da resolução do pedido de patente da UC Berkeley, uma patente foi concedida aos investigadores do Broad Institute, o que levou a UC Berkeley a iniciar uma ação legal contestando esta decisão. Em 2017, o tribunal decidiu a favor do Broad Institute, que afirmou o início prévio da investigação e demonstrou a primeira aplicação da tecnologia à engenharia de células humanas, fornecendo suporte empírico para a edição de células humanas, enquanto o grupo da UC Berkeley tinha apenas proposto esta aplicação. A UC Berkeley recorreu posteriormente, alegando que as suas divulgações iniciais detalhavam explicitamente a metodologia para a aplicação posteriormente seguida pelo Broad Institute. O tribunal de apelações confirmou a patente do Broad Institute em setembro de 2018. Ao mesmo tempo, uma patente cobrindo a técnica geral CRISPR também foi concedida à UC Berkeley e seus co-requerentes. Para complicar ainda mais o panorama das patentes, a reivindicação de precedência da investigação do Broad Institute foi rejeitada na Europa. Esta rejeição resultou de uma irregularidade processual relativa a discrepâncias no pessoal listado no processo e no pedido de patente, fomentando a especulação de que o grupo UC Berkeley poderia, em última instância, ter sucesso na Europa. Em 2011, Doudna cofundou a Caribou Biosciences, uma empresa criada para comercializar a tecnologia CRISPR. Apesar das disputas legais em curso, Doudna cofundou a Editas Medicine com Zhang e outros colaboradores em setembro de 2013, embora tenha partido em junho de 2014; Charpentier posteriormente estendeu um convite para ela ingressar na CRISPR Therapeutics, que Doudna recusou, citando sua experiência desafiadora na Editas. Além disso, Doudna é cofundador da Intellia Therapeutics, um spin-off da Caribou, e da Scribe Therapeutics, que desenvolveu CasX, uma variante Cas9 mais compacta e avançada, capaz de clivagem eficiente de DNA.

Em 2017, Doudna foi coautor de A Crack in Creation: Gene Editing and the Unthinkable Power to Control Evolution com Samuel H. Sternberg. Esta publicação representa um exemplo notável de uma narrativa em primeira pessoa que detalha um avanço científico significativo, adaptada especificamente para o público em geral.

Além de suas contribuições para a descoberta do CRISPR, Doudna identificou um mecanismo não convencional empregado pelo vírus da hepatite C para sintetizar proteínas virais. Esta pesquisa tem potencial para o desenvolvimento de novas terapias antivirais capazes de inibir infecções sem induzir danos aos tecidos.

Doudna expressou considerável otimismo em relação ao potencial do CRISPR para tratar doenças genéticas não tratadas e melhorar a agricultura sustentável, ao mesmo tempo em que expressou apreensão de que as vantagens da tecnologia possam não se estender às populações mais vulneráveis sem um desenvolvimento cuidadoso e deliberado.

Biociências de Mamute

Em 2017, Doudna cofundou a Mammoth Biosciences, uma startup de tecnologia de bioengenharia com sede em São Francisco. A empresa garantiu um financiamento inicial de US$ 23 milhões, seguido por uma rodada de financiamento da Série B em 2020 que arrecadou US$ 45 milhões adicionais. Este empreendimento visa melhorar a acessibilidade de testes de biossensor projetados para enfrentar desafios na saúde, agricultura, monitoramento ambiental e biodefesa.

Resposta à COVID-19

A partir de março de 2020, Doudna, ao lado de Dave Savage, Robert Tjian, Fyodor Urnov, Patrick Hsu e outros colegas do Innovative Genomics Institute (IGI), liderou uma iniciativa para implantar tecnologias baseadas em CRISPR contra a pandemia de COVID-19, estabelecendo simultaneamente um centro de testes dedicado. Esta instalação processou mais de 500.000 amostras de pacientes de estudantes, funcionários, professores, comunidade local e trabalhadores agrícolas da UC Berkeley na região de Salinas. Ao mesmo tempo, a Mammoth Biosciences relatou uma validação revisada por pares de um diagnóstico rápido de COVID-19 baseado em CRISPR, que oferece vantagens em velocidade e eficiência de custos em comparação com ensaios baseados em qRT-PCR.

Outros compromissos profissionais

Doudna atua como fundadora e presidente do conselho de governança do Innovative Genomics Institute, uma organização que ela cofundou em 2014. Suas afiliações também incluem funções como cientista docente no Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), pesquisadora sênior no Gladstone Institutes e professora adjunta de farmacologia celular e molecular na Universidade da Califórnia, São Francisco (UCSF). Em 2025, o Centro Nacional de Computação Científica de Pesquisa Energética do LBNL anunciou o desenvolvimento de um novo supercomputador, nomeado em homenagem a Doudna, que está programado para suceder o supercomputador Perlmutter.

Doudna ocupa cargos nos conselhos consultivos científicos de empresas que ela cofundou, incluindo Caribou, Intellia, Mammoth e Scribe, além de atuar nos conselhos de Altos Labs, Isomorphic Labs, Johnson & Johnson, Synthego, Tempus AI e Fundação Welch. Em 2022, ela se tornou consultora científica chefe da Sixth Street Partners, onde fornece orientação sobre estratégias de investimento relacionadas à tecnologia CRISPR.

Vida Pessoal

O casamento inicial de Doudna ocorreu em 1988 com Tom Griffin, um colega estudante de graduação em Harvard, embora sua união tenha terminado em divórcio vários anos depois. O desejo de Griffin de se mudar para Boulder, Colorado, coincidiu com o interesse de Doudna em colaborar com Thomas Cech. Enquanto atuava como pesquisador de pós-doutorado na Universidade do Colorado, Doudna conheceu Jamie Cate, então estudante de pós-graduação. Seus esforços colaborativos se concentraram na cristalização e elucidação da estrutura da região catalítica do íntron P4-P6 do Tetrahymena Grupo I. Posteriormente, Doudna trouxe Cate para Yale, e eles se casaram no Havaí em 2000. Cate mais tarde assumiu o cargo de professor no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, e Doudna o seguiu até Harvard, em Boston. No entanto, em 2002, ambos aceitaram nomeações para professores em Berkeley e se mudaram para lá juntos. Cate favoreceu a atmosfera acadêmica mais informal da Costa Oeste, influenciada por suas experiências anteriores na Universidade da Califórnia, Santa Cruz, e no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, enquanto Doudna apreciava o status de Berkeley como universidade pública. Atualmente, Cate é professora em Berkeley, envolvida em pesquisas sobre leveduras de edição genética para melhorar a fermentação da celulose para geração de biocombustíveis. Doudna e Cate têm um filho, nascido em 2002, que atualmente estuda engenharia elétrica e ciência da computação na UC Berkeley. A família reside em Berkeley.

Prêmios e homenagens

Doudna foi reconhecida como Searle Scholar e recebeu o Prêmio Beckman Young Investigators de 1996. Em 2000, ela recebeu o Prêmio Alan T. Waterman, o principal prêmio da National Science Foundation para pesquisadores excepcionais com menos de 35 anos, em reconhecimento ao seu trabalho na determinação da estrutura de ribozimas. No ano seguinte, 2001, ela foi homenageada com o Prêmio Eli Lilly de Química Biológica da American Chemical Society (ACS).

Em 2015, em conjunto com Emmanuelle Charpentier, ela recebeu o Prêmio Breakthrough em Ciências da Vida por suas contribuições significativas à tecnologia de edição de genoma CRISPR/Cas9. No ano seguinte, em 2016, ela recebeu o Prêmio Internacional Canada Gairdner ao lado de Charpentier, Feng Zhang, Philippe Horvath e Rodolphe Barrangou. Além disso, em 2016, ela foi homenageada com o Prêmio Heineken de Bioquímica e Biofísica. Seus outros prêmios incluem o status de co-recebedora do Prêmio Gruber de Genética (2015), do Prêmio Tang (2016), do Prêmio Japão (2017) e do Prêmio Albany Medical Center (2017). Em 2018, Doudna recebeu o Prêmio NAS em Ciências Químicas, o Prêmio Pearl Meister Greengard da Universidade Rockefeller e uma Medalha de Honra da American Cancer Society. Também em 2018, recebeu conjuntamente o Prêmio Kavli de Nanociência com Emmanuelle Charpentier e Virginijus Šikšnys. Em 2019, recebeu o Prémio Harvey do Technion/Israel para o ciclo 2018, partilhado com Emmanuelle Charpentier e Feng Zhang, e o Prémio LUI Che Woo na categoria Welfare Betterment. Em 2020, ela recebeu conjuntamente o Prêmio Wolf de Medicina com Emmanuelle Charpentier. Mais tarde naquele ano, Doudna e Charpentier receberam o Prêmio Nobel de Química por seu trabalho pioneiro no desenvolvimento de um método para edição de genoma. Em 2025, recebeu a Medalha Nacional de Tecnologia e Inovação e foi designada para receber a Medalha Priestley 2026 da ACS. Sua eleição para a Academia Nacional de Engenharia ocorreu em 2026. Ela se tornou membro da Academia Nacional de Ciências em 2002, da Academia Americana de Artes e Ciências em 2003, da Academia Nacional de Medicina em 2010 e da Academia Nacional de Inventores em 2014. Em 2015, ao lado de Charpentier, ela foi empossada como membro da Academia Americana de Microbiologia. Sua distinção como Membro Estrangeiro da Royal Society (ForMemRS) foi conferida em 2016. Em 2017, Doudna recebeu o Golden Plate Award da American Academy of Achievement. Em 2020, ela recebeu uma bolsa Guggenheim. O ano de 2021 viu-a receber o Prémio de Excelência em Diagnóstico Molecular da Associação de Patologia Molecular. Também em 2021, o Papa Francisco nomeou Doudna, juntamente com as colegas ganhadoras do Nobel Donna Strickland e Emmanuelle Charpentier, como membros da Pontifícia Academia de Ciências.

Em 2015, ela e Charpentier foram reconhecidos como entre os 100 indivíduos mais influentes da Time. Posteriormente, em 2016, ela foi vice-campeã do prêmio Personalidade do Ano da Time, compartilhando essa distinção com outros pesquisadores do CRISPR. Em 2018 e 2023, ela recebeu o título honorário de Doutor em Ciências pela USC e Harvard, respectivamente.

Busch-Vishniac, Ilene; Busch, Lauren; Tietjen, Jill (2024). "Capítulo 50: Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna." Dentro Mulheres no Hall da Fama dos Inventores Nacionais: Os primeiros cinquenta anos. Natureza Springer. ISBN 9783031755255.