제니퍼 다우드나

2.1. 어린 시절과 성장 배경

제니퍼 다우드나는 1964년 2월 19일 워싱턴 D.C.에서 도로시 제인 (윌리엄스) 다우드나와 마틴 커크 다우드나의 딸로 태어났다. 그녀의 아버지는 미시간 대학교에서 영문학 박사 학위를 받았고, 어머니는 교육학 석사 학위를 소지하고 있었다. 다우드나가 7살 때, 아버지가 하와이 대학교 힐로에서 미국 문학 교수직을 수락하면서 가족은 하와이로 이주했다. 그녀의 어머니는 하와이 대학교에서 아시아 역사학 석사 학위를 추가로 취득하고 지역 커뮤니티 칼리지에서 역사를 가르쳤다.

힐로, 하와이에서 성장하면서 다우드나는 섬의 아름다운 자연 환경과 식물상 및 동물상에 매료되었다. 자연은 그녀의 호기심과 생명의 근본적인 생물학적 메커니즘을 이해하려는 열망을 키웠다. 이러한 환경은 부모님이 가정에서 장려한 지적 추구 분위기와 결합되었다. 그녀의 아버지는 과학 서적을 즐겨 읽었고, 집에는 많은 대중 과학 서적들로 가득했다. 다우드나가 6학년 때, 아버지는 그녀에게 제임스 왓슨의 1968년 저서인 DNA 구조 발견에 관한 책 『이중 나선』을 선물했는데, 이는 그녀에게 큰 영감을 주었다. 다우드나는 학교에서도 과학과 수학에 대한 흥미를 발전시켰다. "여성은 과학을 하지 않는다"는 말을 들었음에도 불구하고, 그녀는 어떤 일이 있어도 과학자가 되고 싶다는 것을 알았다. 다우드나는 "누군가 제가 할 수 없다고 말할 때, 제가 할 수 있다는 것을 알면, 그것은 저를 더욱 결심하게 만듭니다"라고 말했다.

힐로 고등학교에 다니는 동안, 다우드나의 과학에 대한 관심은 10학년 화학 선생님인 지넷 웡(Jeanette Wong)에 의해 길러졌다. 그녀는 웡 선생님을 자신의 초기 과학적 호기심을 불러일으킨 중요한 영향력으로 자주 언급했다. 암세포에 대한 초빙 강사의 강의는 그녀가 과학을 직업으로 선택하는 데 더욱 용기를 주었다. 그녀는 여름 동안 저명한 균학자 돈 헴스(Don Hemmes)의 하와이 대학교 힐로 연구실에서 일했으며, 1981년 힐로 고등학교를 졸업했다.

2.2. 교육

다우드나는 캘리포니아주 클레어몬트에 위치한 포모나 칼리지에서 생화학을 전공했다. 신입생 시절 일반 화학 수업을 들으면서 과학 분야에서 경력을 쌓을 자신의 능력에 의문을 품었고, 2학년 때 전공을 프랑스어로 바꾸는 것을 고려하기도 했다. 그러나 프랑스어 선생님은 그녀에게 과학을 계속하라고 조언했다. 포모나 칼리지의 화학 교수인 프레드 그리먼(Fred Grieman)과 코윈 한슈(Corwin Hansch)는 그녀에게 큰 영향을 미쳤다. 그녀는 셰런 파나센코(Sharon Panasenko) 교수의 연구실에서 첫 과학 연구를 시작했다. 그녀는 1985년 생화학 학사 학위를 취득했다.

그녀는 박사 학위 과정을 위해 하버드 의과대학을 선택했고, 1989년 생물 화학 및 분자 약리학 박사 학위를 받았다. 그녀의 박사 학위 논문은 자가 복제 촉매 RNA의 효율성을 높이는 시스템에 관한 것이었으며, 잭 W. 쇼스택의 지도를 받았다.

3.1. 리보자임 구조 및 기능 연구

과학 경력 초기에 다우드나는 RNA 효소 또는 리보자임의 구조와 생물학적 기능을 밝히는 연구에 집중했다. 쇼스택 연구실에 있는 동안, 다우드나는 자가 접합하는 테트라히메나(Tetrahymena) 그룹 I 촉매 인트론을 RNA 주형을 복제하는 진정한 촉매 리보자임으로 재설계했다. 그녀의 연구는 리보자임을 공학적으로 조작하고 그 근본적인 메커니즘을 이해하는 데 초점을 맞추었지만, 리보자임의 분자 메커니즘을 시각적으로 확인할 수 없다는 것이 큰 문제임을 깨달았다.

다우드나는 1991년 콜로라도 대학교 볼더의 토마스 체흐 연구실로 가서 리보자임을 처음으로 결정화하고 3차원 구조를 결정하는 작업을 시작했다. 이를 통해 리보자임의 구조를 효소, 즉 촉매 단백질의 구조와 비교할 수 있게 되었다. 그녀는 이 프로젝트를 체흐 연구실에서 시작하여 1996년 예일 대학교에서 마무리했다. 다우드나는 1994년 예일 대학교 분자 생물 물리학 및 생화학과의 조교수로 합류했다.

예일 대학교에서 다우드나의 연구팀은 테트라히메나 그룹 I 촉매 인트론의 촉매 코어의 3차원 구조를 결정화하고 밝혀냈다. 그들은 5개의 마그네슘 이온으로 구성된 코어가 리보자임의 P4-P6 도메인 한 영역에 밀집하여 소수성 코어를 형성하고, 그 주위로 나머지 구조가 접힐 수 있음을 보여주었다. 이는 단백질이 일반적으로 소수성 아미노산의 코어를 가지는 방식과 유사하지만 화학적으로는 다르다. 그녀의 연구팀은 C형 간염 바이러스 리보자임을 포함한 다른 리보자임들도 결정화했다. 이러한 초기 대형 RNA 구조 해결 작업은 이후 내부 리보솜 진입 부위(IRES) 및 신호 인식 입자와 같은 단백질-RNA 복합체에 대한 추가 구조 연구로 이어졌다.

다우드나는 2000년 예일 대학교의 헨리 포드 2세 분자 생물 물리학 및 생화학 교수로 승진했다. 2000년부터 2001년까지 그녀는 하버드 대학교의 로버트 번스 우드워드 화학 방문 교수를 역임했다.

3.2. CRISPR-Cas9 유전자 편집 기술 개발

2002년 다우드나는 남편 제이미 케이트(Jamie Cate)와 함께 캘리포니아 대학교 버클리로 옮겨 생화학 및 분자 생물학 교수직을 수락했다. 다우드나는 또한 고성능 X선 회절 실험을 위해 로렌스 버클리 국립 연구소의 고등 광원(Advanced Light Source)에 접근할 수 있게 되었다.

2009년 그녀는 제넨텍에서 발견 연구를 이끌기 위해 버클리에서 휴직했다. 하지만 두 달 만에 제넨텍을 떠나 버클리로 돌아왔고, 동료 마이클 마를레타의 도움으로 CRISPR 연구에 전념하기 위해 모든 의무를 취소했다.

다우드나는 2006년 질리언 밴필드로부터 CRISPR에 대해 처음 소개받았다. 밴필드는 구글 검색창에 "RNAi and UC Berkeley"를 입력하여 다우드나를 찾았고, 다우드나의 이름이 목록의 맨 위에 나왔다고 한다. 2012년 다우드나와 그녀의 동료들은 게놈 DNA를 편집하는 데 필요한 시간과 노력을 줄이는 새로운 발견을 했다. 그들의 발견은 연쇄상구균 박테리아의 "CRISPR" 면역 체계에서 발견되는 Cas9이라는 단백질에 의존한다. 이 단백질은 가이드 RNA와 협력하여 가위처럼 작동한다. 이 단백질은 바이러스의 DNA와 같은 대상을 공격하여 잘라내어 박테리아를 감염시키지 못하게 한다. 이 시스템은 1987년 이시노 요시즈미와 동료들에 의해 처음 발견되었고, 나중에 프란시스코 모히카에 의해 특성화되었지만, 다우드나와 에마뉘엘 샤르팡티에는 서로 다른 RNA를 사용하여 다양한 DNA를 자르고 편집하도록 프로그래밍할 수 있음을 처음으로 보여주었다.

CRISPR가 다세포 유기체를 편집하는 데 점점 더 많이 사용됨에 따라, 다우드나는 CRISPR 기술을 사용하여 유기체의 기능을 변경하는 윤리에 대한 사상적 리더로서 계속해서 의견을 제시하고 있다. 그들의 발견은 이후 많은 연구 그룹에 의해 기초 세포 생물학, 식물 및 동물 연구에서부터 겸상 적혈구 빈혈증, 낭포성 섬유증, 헌팅턴병, HIV를 포함한 질병 치료에 이르는 다양한 응용 분야로 더욱 발전되었다. 다우드나와 몇몇 다른 선도적인 생물학자들은 CRISPR를 이용한 유전자 편집의 모든 임상 적용에 대한 전 세계적인 모라토리엄을 촉구했다. 다우드나는 다음 세대로 유전되지 않는 유전자 변형인 체세포 유전자 편집에는 CRISPR 사용을 지지하지만, 인간 생식세포 유전자 편집(즉, 유전될 수 있는 변경)에는 반대한다.

CRISPR 시스템은 DNA를 편집하는 새로운 직접적인 방법을 만들었고, 이 기술에 대한 특허를 얻기 위한 경쟁이 벌어졌다. 다우드나와 UC 버클리 협력자들은 특허를 신청했고, 매사추세츠 공과대학교와 하버드 대학교와 관련된 브로드 연구소의 그룹도 특허를 신청했다. 브로드 연구소의 장펑은 다우드나와 샤르팡티에가 자신들의 방법을 발표한 지 몇 달 만에 CRISPR-Cas9가 배양된 인간 세포에서 유전자를 편집할 수 있음을 보여주었다. UC 버클리의 특허 신청이 결정되기 전에 브로드 연구소 연구원들에게 특허가 부여되었고, UC 버클리는 이 결정에 대해 소송을 제기했다. 2017년 법원은 브로드 연구소의 손을 들어주었다. 브로드 연구소는 자신들이 가장 먼저 연구를 시작했고 인간 세포 공학에 처음 적용했다고 주장했으며, UC 버클리 그룹은 이러한 적용을 제안했을 뿐이라고 했다. UC 버클리는 브로드 연구소가 추구한 적용 방법을 명확하게 논의하고 설명했다고 주장하며 항소했다. 2018년 9월, 항소 법원은 브로드 연구소의 특허를 지지하는 결정을 내렸다. 한편, UC 버클리와 공동 신청자들의 일반 기술에 대한 특허도 부여되었다. 유럽에서는 브로드 연구소가 연구를 먼저 시작했다는 주장이 기각되었다. 이 기각은 소송과 특허 신청에 나열된 인력이 다르다는 절차상의 결함 때문이었으며, 이는 UC 버클리 그룹이 유럽에서 승리할 것이라는 추측으로 이어졌다.

3.3. 캘리포니아 대학교 버클리에서의 연구 및 리더십

2023년 기준으로 다우드나는 캘리포니아 대학교 버클리에 재직 중이며, 버클리와 UCSF 간의 협력 기관인 혁신 유전체학 연구소(Innovative Genomics Institute, IGI)를 이끌고 있다. IGI는 게놈 편집 기술을 개발하고 이를 인간 건강, 농업, 기후 변화와 같은 사회의 가장 큰 문제에 적용하기 위해 다우드나가 2014년에 공동 설립했다. 다우드나는 리카싱 생의학 및 건강 총장 석좌교수이며, 총장 생물학 자문 위원회 의장을 맡고 있다. 그녀의 연구실은 현재 CRISPR-Cas 시스템의 구조와 기능, CRISPR 치료법을 위한 새로운 게놈 편집 기술 및 전달 메커니즘, 그리고 미생물군유전체를 정밀하게 편집하는 새로운 기술에 중점을 두고 있다.

3.4. 기업 설립 및 기술 상용화

다우드나는 CRISPR 기술을 상용화하기 위해 여러 회사를 공동 설립했다. 2011년 그녀는 카리부 바이오사이언스(Caribou Biosciences)를 공동 설립했다. 2013년 9월, 다우드나는 법적 분쟁에도 불구하고 장펑 등과 함께 에디타스 메디신(Editas Medicine)을 공동 설립했지만, 2014년 6월에 그만두었다. 이후 샤르팡티에가 CRISPR 테라퓨틱스(CRISPR Therapeutics)에 합류할 것을 제안했지만, 에디타스에서의 "이혼"과 같은 경험 때문에 거절했다. 다우드나는 카리부의 스핀오프 기업인 인텔리아 테라퓨틱스(Intellia Therapeutics)의 공동 설립자이기도 하다. 또한 그녀는 더 작고 효율적으로 DNA를 자를 수 있는 차세대 Cas9인 CasX를 개척한 스크라이브 테라퓨틱스(Scribe Therapeutics)의 공동 설립자이다.

2017년 다우드나는 샌프란시스코에 기반을 둔 생명공학 기술 스타트업인 매머드 바이오사이언스(Mammoth Biosciences)를 공동 설립했다. 초기 자금으로 2300.00 만 USD를 유치했으며, 2020년 시리즈 B 투자 라운드에서는 4500.00 만 USD를 유치했다. 이 회사는 "의료, 농업, 환경 모니터링, 생물 방어 등 다양한 분야의 문제"를 해결하는 생체 감지 테스트에 대한 접근성을 높이는 데 중점을 두고 있다.

다우드나는 자신이 공동 설립한 카리부, 인텔리아, 매머드, 스크라이브를 비롯한 여러 회사의 과학 자문 위원회에 참여하고 있다. 또한 알토스 랩스(Altos Labs), 아이소모픽 랩스(Isomorphic Labs), 존슨앤드존슨(Johnson & Johnson), 신테고(Synthego), 템푸스 AI(Tempus AI), 웰치 재단(Welch Foundation) 등에서도 활동하고 있다. 2022년에는 식스 스트리트 파트너스(Sixth Street Partners)에 최고 과학 자문으로 합류하여 CRISPR 관련 투자 결정을 안내하고 있다.

3.5. 코로나19 팬데믹 대응

2020년 3월부터 다우드나는 데이비드 새비지, 로버트 티잔 및 혁신 유전체학 연구소(IGI)의 다른 동료들과 함께 CRISPR 기반 기술을 사용하여 코로나19 범유행에 대응하기 위한 노력을 조직하여 검사 센터를 설립했다. 이 센터는 UC 버클리 학생, 교직원 및 교수진뿐만 아니라 주변 지역사회 구성원과 살리나스 지역 농업 노동자들로부터 50만 개 이상의 환자 샘플을 처리했다. 매머드 바이오사이언스는 qRT-PCR 기반 테스트보다 빠르고 저렴한 신속한 CRISPR 기반 현장 COVID-19 진단법에 대한 동료 검토 검증을 발표했다.

3.6. 기타 활동

다우드나는 2014년 공동 설립한 혁신 유전체학 연구소(IGI)의 설립자이자 거버넌스 이사회 의장이기도 하다. 또한 로렌스 버클리 국립 연구소의 교수 과학자, 글래드스톤 연구소의 선임 연구원, UCSF의 세포 및 분자 약리학 겸임 교수이다.