Взломавшая код. Дженнифер Даудна, редактирование генома и будущее человечества - Уолтер Айзексон

из Беркли. Даудна связывалась с ними и предлагала вместе искать способы обеспечить работу CRISPR-Cas9 в человеческом организме, но другие участники конференции никого из них не знали. Стернберг предположил, что пришли патентные поверенные. Их появление усилило драматизм ситуации. “Помню, все удивились, когда вошла целая дюжина незнакомых людей, – говорит Даудна. – Это стало своего рода знаком, что грядет нечто особенное”.

Йинек и Хылинский постарались сделать презентацию занятной. Они подготовили слайды, чтобы по очереди объяснять, какие эксперименты провели, и дважды отрепетировали доклад перед выступлением. Аудитория собралась небольшая, и конференция проходила в неформальной и дружественной атмосфере. Тем не менее оба докладчика заметно волновались, и особенно беспокоился Йинек. “Мартин сильно нервничал, и я за него переживала”, – говорит Даудна.

Но причин для беспокойства не было. Презентация стала триумфом. Сильвен Муано, пионер CRISPR из Университета Лаваля в Квебеке, поднялся и сказал: “Вот это да!” Другие принялись строчить письма и сообщения коллегам, оставшимся в лабораториях.

Позже Баррангу, исследователь из Danisco и соавтор Шикшниса, сказал, что, выслушав доклад, он понял, что Даудна и Шарпантье вывели науку на новый уровень. “Статья Дженнифер явно была гораздо лучше нашей, – признает он. – Их нечего было и сравнивать. Она стала поворотным моментом и превратила CRISPR из специфической особенности микробного мира в технологию. Именно поэтому мы с Виргиниюсом не обиделись”.

Кшиштоф Хылинский

Мартин Йинек

Особенно показательной стала реакция Эрика Сонтхаймера, который пришел в восторг и одновременно почувствовал укол зависти. Он одним из первых спрогнозировал, что CRISPR станет инструментом для редактирования генома. Когда Йинек и Хылинский завершили презентацию, он поднял руку и задал вопрос: как применять технологию одиночной направляющей РНК для редактирования генома в эукариотических клетках, то есть в клетках, имеющих ядра? В частности, будет ли технология работать в клетках человека? Докладчики предположили, что технологию можно адаптировать, подобно тому как ранее были адаптированы многие другие молекулярные технологии. После обсуждения Сонтхаймер, скромный ученый старой школы, повернулся к Даудне, которая сидела на два ряда дальше него, и одними губами сказал: “Надо поговорить”. Когда объявили очередной перерыв, они вышли из аудитории и встретились в коридоре.

“Я понимал, что мы собираемся работать над одними и теми же вещами, но свободно говорил с ней, поскольку не сомневался, что могу ей доверять, – вспоминает Сонтхаймер. – Я сказал, что налаживаю работу CRISPR в дрожжах. Она ответила, что хочет продолжить беседу, потому что система CRISPR будет быстро адаптирована для эукариотических клеток”.

Тем вечером Даудна пешком пришла в центр Беркли, где за ужином в японском ресторане встретилась с тремя исследователями, которые ранее были и впоследствии остались ее коллегами и конкурентами: Эриком Сонтхаймером и двумя учеными, статья которых только что померкла в блеске ее собственной работы, Родольфом Баррангу и Виргиниюсом Шикшнисом. По словам Баррангу, они не расстроились, что проиграли в гонке, поскольку признали победу Даудны честной. Пока они спускались по улице к ресторану, он даже спросил у Даудны, не стоит ли им с Шикшнисом отозвать статью, ожидающую публикации. Даудна улыбнулась. “Нет, Родольф, с вашей статьей все в порядке, – сказала она. – Не нужно ее отзывать. Ею вы вносите собственный вклад в науку, а ведь именно к этому все мы и стремимся”.

За ужином ученые рассуждали, в каком направлении их лаборатории могут двинуться дальше. “Атмосфера была очень теплой, хотя и казалось, что неловкости не избежать, – говорит Сонтхаймер. – Просто чудесный ужин в чудесное время, когда все мы только начинали понимать, какую важность это обретет”.

Статья Даудны и Шарпантье, опубликованная онлайн 28 июня 2012 года, дала стимул к развитию совершенно новой области биотехнологий – разработке инструмента для редактирования генома человека на базе CRISPR. “Мы все понимали, что вступаем в большую игру, где каждый будет стремиться как можно скорее [воссоздать процесс] в клетках человека, – отмечает Сонтхаймер. – Время для этой идеи настало, и нам предстоял забег к цели”.

Часть третья. Редактирование генома

Какое множество прекрасных лиц!

Как род людской красив! И как хорош

Тот новый мир, где есть такие люди![155]

Уильям Шекспир. Буря

Глава 20. Инструмент для человека

Генная терапия

Путь к синтезу генов человека начался в 1972 году, когда профессор Стэнфорда Пол Берг нашел способ отделить фрагмент ДНК вируса, который встречается у обезьян, и сшить его с ДНК совершенно другого вируса. Вуаля! Получился продукт, который он назвал “рекомбинантной ДНК”. Герберт Бойер и Стэнли Коэн научились более эффективно создавать такие искусственные гены и затем клонировать их миллионами. Так зародились генная инженерия и биотехнологический бизнес.

Ученым понадобилось еще пятнадцать лет, чтобы поместить синтезированную ДНК в клетки человека. Цель состояла в том, чтобы создать своего рода лекарство. Никто не пытался менять ДНК пациента, поэтому речь не шла о редактировании генома. При генной терапии в клетки пациента помещаются фрагменты ДНК, искусственно синтезированные для нейтрализации дефектного гена, вызывающего болезнь.

Первое клиническое испытание прошло в 1990 году. Пациентом стала четырехлетняя девочка с генетической мутацией, которая ослабила ее иммунную систему, в результате чего организм стал подвержен инфекциям. Врачи нашли способ поместить рабочие копии недостающего гена в Т-клетки ее крови. Т-клетки изъяли из организма девочки, снабдили недостающим геном, а затем поместили обратно. Благодаря этому ее иммунная система значительно укрепилась.

Сначала в сфере генной терапии наблюдались некоторые успехи, но вскоре возникли сложности. В 1999 году клиническое испытание в Филадельфии остановилось, когда молодой человек умер из-за сильнейшего иммунного ответа, вызванного вирусом, переносящим терапевтический ген. В начале 2000-х годов при генной терапии иммунодефицита был случайно активирован раковый ген, и пять пациентов заболели лейкемией. Подобные трагедии не менее чем на десять лет заморозили большинство клинических исследований, но поэтапное совершенствование генной терапии заложило фундамент для более энергичных начинаний в сфере редактирования генома.

Редактирование генома

Вместо того чтобы лечить генетические дефекты с помощью генной терапии, некоторые врачи-исследователи принялись искать способы исправлять проблемы в зародыше. Их целью было редактирование дефектных последовательностей ДНК в нужных клетках пациента. Так родилось начинание, названное редактированием генома.

Гарвардский профессор Джек Шостак, научный руководитель Даудны, в 1980-х нашел один из ключей к редактированию гена: он научился разрывать обе нити двойной спирали ДНК, совершая так называемый двухцепочечный разрез. Когда такое случается, ни одна из нитей не может служить образцом для восстановления, или