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

В восемнадцать лет свободолюбивого Урнова призвали в советскую армию и обрили наголо. “Я остался невредим”, – говорит он. После этого он уехал в США. “В августе 1990 года я приземлился в бостонском аэропорту Логан, поступив в Брауновский университет, а через год мама получила Фулбрайтовскую стипендию и стала приглашенным преподавателем в Вирджинском университете”. Вскоре он с головой ушел в учебу в Брауне и зарылся в пробирки. “Я понял, что в Россию уже не вернусь”.

Урнов принадлежит к тому типу ученых, которые успешно совмещают научную работу с коммерческой деятельностью. Шестнадцать лет он преподавал в Беркли и возглавлял команду исследователей в компании Sangamo Therapeutics, которая преобразует научные открытия в методики лечения. Русские корни и общение с отцом-литературоведом сделали его склонным к драматизму, но в нем живет и любовь к американской деловитости. Когда Даудна назначила его руководителем лаборатории, он разослал всем цитату из “Властелина колец” Толкина:

– Лишь бы теперь этого не случилось! – не сдержался Фродо.

– Мне тоже этого не хотелось бы, – согласился маг, – как не хотелось, уверяю тебя, всем, жившим под угрозой Мрака раньше. Только ведь их желания не спрашивали. Мы не выбираем времена. Мы можем только решать, как жить в те времена, которые выбрали нас[501].

Одним из двух его научных фельдмаршалов стала Дженнифер Хэмилтон, протеже Даудны, которая годом ранее целый день учила меня редактировать человеческий ген с помощью CRISPR. Она выросла в Сиэтле, изучала биохимию и генетику в Вашингтонском университете, а затем работала лаборантом, слушая подкаст “На этой неделе в вирусологии”. Она окончила аспирантуру в медицинском центре Маунт-Синай в Нью-Йорке, где преобразовывала вирусы и вирусоподобные частицы в механизмы для доставки медицинских инструментов, после чего устроилась на позицию постдока в лабораторию Даудны. В 2019 году на конференции в Колд-Спринг-Харбор Даудна с гордостью наблюдала, как Хэмилтон представляет свое исследование по применению вирусоподобных частиц для доставки в организм человека инструментов редактирования генома, созданных на базе CRISPR-Cas9.

Когда в начале марта разразился коронавирусный кризис, Хэмилтон сказала Даудне, что хочет принять участие в его разрешении, как и сотрудники ее альма-матер, Вашингтонского университета. Даудна назначила ее главой технической разработки. “Это было как призыв к оружию, – говорит Хэмилтон. – Я просто не могла не согласиться”. Она и не мечтала, что ее умение оптимизировать выявление РНК окажется столь востребованным навыком в разгар всемирного кризиса. Хэмилтон и ее коллеги-исследователи, имея возможность применить свои знания на пользу обществу, попробовали себя в командной проектной работе. “Я впервые вошла в команду ученых, где такое большое число людей, обладающих разными талантами, объединились в стремлении к общей цели”[502].

Вместе с Хэмилтон организацией диагностической лаборатории занимался Энрике Линь Шао, который родился и вырос в Коста-Рике, в семье тайваньских эмигрантов, бросивших все, чтобы начать жизнь с чистого листа на новом месте. Клонирование овечки Долли в 1996 году пробудило в нем интерес к генетике. Окончив школу, он получил стипендию в Мюнхенском техническом университете, где учился сворачивать ДНК в разные формы, чтобы создавать нанотехнологические биологические инструменты. Далее он отправился в Кембридж и исследовал там, какую роль сворачивание ДНК играет в функционировании клетки. После этого он поступил в аспирантуру Пенсильванского университета, где в ходе своей работы выяснил, каким образом некодирующие части нашего генома, ранее известные как “мусорная ДНК”, могут участвовать в развитии болезней. Иными словами, история успеха Энрике Линя Шао, как и история Фэна Чжана, была типичной для Соединенных Штатов тех времен, когда в страну стекалось множество талантов со всего мира.

Энрике Линь Шао и Дженнифер Хэмилтон

Устроившись на место постдока в лаборатории Даудны, Линь Шао занялся разработкой новых инструментов редактирования генома, которые могли бы вырезать и вставлять длинные последовательности ДНК. В марте 2020 года, сидя дома на самоизоляции и листая твиттер, он увидел опубликованный его коллегами по IGI твит о поиске добровольцев для будущей диагностической лаборатории. “Им важен был опыт в выделении РНК и проведении ПЦР, а эти техники я применяю постоянно, – говорит он. – На следующий день я получил от Дженнифер письмо, в котором она предложила мне стать вторым руководителем технического направления, и я сразу согласился”[503].

Лаборатория

IGI повезло, что на первом этаже здания находилось помещение площадью 230 квадратных метров, превращенное в лабораторию редактирования генома. Команда Даудны принялась переносить туда новые машины и коробки с реагентами, чтобы сделать из нее лабораторию для диагностики коронавируса. Обычно организация лаборатории занимает целые месяцы, но в этот раз хватило и нескольких дней[504].

Исследователи клянчили, заимствовали и реквизировали материалы у других лабораторий кампуса. Однажды, собираясь приступить к эксперименту, они поняли, что им недостает планшетов для одного из ПЦР-аппаратов. Линь Шао и другие ученые прошли по всем лабораториям в здании IGI, а затем и еще в двух зданиях по соседству, и только тогда сумели найти необходимое. “Кампус был по большей части закрыт, и потому нам казалось, что мы ведем настоящую охоту за припасами, – говорит Линь Шао. – Каждый день все менялось очень быстро: рано утром мы сталкивались с новой проблемой, начинали волноваться, но к вечеру находили выход из положения”.

Лаборатория потратила около 550 тысяч долларов на закупку оборудования и материалов[505]. Одним из главных было устройство для автоматизации выделения РНК из взятых у пациентов проб. В аппарате Hamilton STARlet автоматические пипетки набирают понемногу материала из каждой пробы и помещают жидкость на планшеты размером с айфон, имеющие по 96 маленьких углублений. Планшеты перемещаются в специальную камеру аппарата, где к каждой пробе добавляют реагенты для выделения РНК. Перемещения материала из каждой пробы отслеживаются при помощи штрихкодов, чтобы обеспечить конфиденциальность процедуры. Университетским исследователям это было в новинку. “Обычно ученым, которые, как мы, работают в лабораториях, кажется, что их труды оказывают лишь косвенное воздействие на жизнь, и притом не сразу, – отмечает Линь Шао. – Но здесь воздействие прямое и незамедлительное”[506].

Дедушка Хэмилтон работал инженером в NASA и готовил к запуску одну из миссий в рамках программы “Аполлон”. Однажды кто-то из команды Хэмилтон прислал в Slack фрагмент из фильма “Аполлон-13”, где инженеры пытаются понять, как “засунуть граненый штырь в круглую дырку”, чтобы спасти астронавтов. “Каждый день мы сталкиваемся с трудностями, но решаем проблемы по мере их возникновения, ведь мы знаем, что время не ждет, – говорит Хэмилтон. – Этот опыт заставил меня задуматься, не