Взломавшая код. Дженнифер Даудна, редактирование генома и будущее человечества

Проект начался с сотрудничества, но, как часто случается с открытиями и инновациями, вскоре пришел к соперничеству. Вентер, найдя новые способы секвенирования, позволившие ему проводить операции дешевле и быстрее, чем всем остальным, вышел из проекта и основал частную компанию Celera, чтобы зарабатывать, патентуя новые открытия. Уотсон поручил Лэндеру реорганизовать общее дело и ускорить работу. Назначение Лэндера стало ударом по самолюбию некоторых ученых, но все же он сумел добиться, чтобы проект не отставал от частного предприятия Вентера [32].
В начале 2000 года, когда соперничество привлекло внимание общественности, президент Билл Клинтон настоял на том, чтобы Вентер и Коллинз, которые грызлись друг с другом в прессе, заключили перемирие. Коллинз сравнивал техники Вентера с кратким пересказом книг и “сатирическим журналом Mad”, а Вентер высмеивал государственный проект, отмечая, что он стоит в десять раз больше, а движется гораздо медленнее. “Исправьте ситуацию – пусть они работают вместе”, – сказал Клинтон своему главному советнику по науке. Коллинз и Вентер встретились за пиццей и пивом, чтобы выяснить, смогут ли они прийти к соглашению, разделив заслуги и согласившись сделать их достоянием общественности, вместо того чтобы в частном порядке эксплуатировать то, что вскоре станет самой важной в мире базой биологических данных.
После еще нескольких личных встреч Клинтон наконец смог пригласить Коллинза и Вентера в Белый дом и торжественно объявить о первых результатах проекта “Геном человека” и о готовности ученых разделить заслуги. Джеймс Уотсон приветствовал такое решение. “События последних нескольких недель показали, что те, кто работает на общее благо, не всегда отстают от тех, кто руководствуется личной выгодой”, – сказал он.
В то время я был редактором журнала Time, и мы несколько недель общались с Вентером, чтобы получить эксклюзивный доступ к его истории и поместить его портрет на обложку. Он был заманчивым кандидатом на обложку, поскольку к тому времени он уже начал тратить заработанные с Celera деньги: купил яхту, профессионально занялся серфингом, стал устраивать вечеринки. На той неделе, когда мы заканчивали работу над статьей о нем, мне неожиданно позвонил вице-президент Альберт Гор. Он настаивал – очень категорично, – чтобы я поместил на обложку и портрет Фрэнсиса Коллинза. Вентер сопротивлялся. На пресс-конференции ему пришлось разделить славу с Коллинзом, но делиться с ним еще и обложкой Time он вовсе не собирался. В конце концов он уступил, однако на фотосессии не удержался и сказал, что Коллинз не смог угнаться за секвенированием в Celera. Коллинз, улыбнувшись, промолчал [33].
“Сегодня мы изучаем язык, на котором Бог сотворил жизнь”, – заявил Клинтон на прошедшей в Белом доме церемонии с участием Вентера, Коллинза и Уотсона. Эти слова пробудили огромный интерес общественности. Газета The New York Times поместила на первой полосе заголовок: “Ученые взломали генетический код человеческой жизни”. Статья, написанная уважаемым журналистом Николасом Уэйдом, специализирующимся на биологии, начиналась так: “Достигнув величайших высот человеческого самопознания, две конкурирующие группы ученых сегодня объявили, что расшифровали сценарий наследственности – набор инструкций, определяющих человеческий организм” [34].
Даудна обсуждала с Шостаком, Черчем и другими учеными из Гарварда, стоило ли выделять три миллиарда долларов на проект “Геном человека”. Черч в то время был настроен скептически и до сих пор не поменял своего мнения. “За три миллиарда долларов мы получили не слишком многое, – говорит он. – Мы ничего не открыли. Ни одна из технологий не выжила”. Несмотря на предсказания, расшифровка генома, как оказалось, не привела ни к каким великим медицинским прорывам. Было обнаружено более четырех тысяч мутаций ДНК, вызывающих болезни, однако не появилось никаких методов лечения даже самых простых из моногенных заболеваний, таких как болезнь Тея – Сакса, серповидноклеточная анемия и болезнь Гентингтона. Люди, которые секвенировали ДНК, научили нас читать код жизни, но важнее было научиться писать этот код. Для этого необходим был другой набор инструментов, включающих трудолюбивую молекулу, которая казалась Даудне интереснее, чем ДНК.
 
Джек Шостак
 
Глава 6. РНК
 
Центральная догма
Чтобы научиться не только читать, но и писать человеческий геном, необходимо было переключить внимание с ДНК на ее менее известную родственницу, которая в реальности выполняет закодированные инструкции. РНК (рибонуклеиновая кислота) – это содержащаяся в живых клетках молекула, которая похожа на ДНК (дезоксирибонуклеиновую кислоту), но имеет дополнительный атом кислорода в сахарофосфатном остове и отличается одним из четырех оснований.
В мире, пожалуй, нет молекулы известнее, чем ДНК, которая появляется на обложках журналов и используется в качестве метафоры для характеристик, неотъемлемо присущих обществу или организации. Однако, как часто бывает с более знаменитыми родственниками, ДНК не перегружена работой. В основном она находится дома, в ядрах наших клеток, которые почти не покидает. Главным образом она охраняет информацию, которую кодирует, и периодически воспроизводит саму себя. РНК, напротив, выполняет настоящую работу. Вместо того чтобы сидеть дома и беречь информацию, она создает реальные продукты, например белки. Будьте внимательны к ней. В этой книге – а также в карьере Даудны – она будет блистать во всем, от CRISPR до COVID.
Когда велась работа в рамках проекта “Геном человека”, РНК по большей части считали информационной молекулой, которая переносит инструкции от ДНК, находящейся в клеточных ядрах. Маленький сегмент ДНК, кодирующий ген, транскрибируется во фрагмент РНК, который затем перемещается в производственную зону клетки. Там “информационная РНК” запускает сборку нужной последовательности аминокислот для создания конкретного белка.
Существует множество типов таких белков. Например, фибриллярные белки формируют такие структуры, как кости, ткани, мышцы, волосы, ногти, сухожилия и клетки кожи. Мембранные белки передают сигналы внутри клеток. Самый удивительный тип белков – ферменты, или энзимы. Они служат катализаторами процессов. Они запускают, ускоряют и замедляют химические реакции во всех живых организмах. Почти все, что происходит в клетке, требует участия фермента-катализатора. Обратите внимание на ферменты. В этой книге они будут сиять вместе с РНК, становясь ее партнерами в танце.
Через пять лет после открытия структуры ДНК Фрэнсис Крик, принявший в этой работе непосредственное участие, дал название процессу перемещения генетической информации от ДНК к РНК и построения белков. Он назвал его “центральной догмой” молекулярной биологии. Позже он признал, что не слишком удачно выбрал слово “догма”, предполагающее неизменную и непререкаемую веру [35]. Но слово “центральный” подходило как нельзя лучше. Хотя догма и была скорректирована, процесс остался центральным для биологии.
Рибозимы
Одно из первых изменений в центральной догме произошло, когда Томас Чек и Сидни Олтмен независимо друг от друга открыли, что белки – это не единственные в клетке молекулы, которые могут быть ферментами. В начале 1980-х они провели исследование, которое впоследствии принесло им Нобелевскую премию, и неожиданно обнаружили, что некоторые формы РНК тоже могут быть ферментами. В частности, они открыли, что некоторые молекулы РНК могут делиться, запуская химические реакции. Они назвали такие каталитические РНК “рибозимами”, составив термин из понятий “рибонуклеиновая кислота” и “энзимы” [36].