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

Харрингтон и Чен из Mammoth представили свой прототип такого теста в мае 2020 года и объявили, что заключили партнерство с базирующейся в Лондоне транснациональной фармацевтической компанией GlaxoSmithKline (производителем солпадеина и терафлю), чтобы наладить его производство. Тест должен был за двадцать минут давать точный результат без применения специального оборудования.

Лаборатория Чжана в тот же месяц нашла способ упростить систему обнаружения SHERLOCK, заменив двухступенчатую реакцию одноступенчатой. Из оборудования при этом нужна была лишь одна емкость, чтобы поддерживать в системе температуру 60°C. Чжан назвал новый метод STOP (SHERLOCK testing in one pot, “диагностика с помощью SHERLOCK в одном резервуаре”)[521]. “Давайте покажу, как это будет выглядеть, – с мальчишеским задором сказал Чжан, листая в зуме слайды и изображения. – Просто помещаете назальную пробу или пробу слюны в этот картридж, вставляете его в устройство, вскрываете один пузырек, чтобы вылить раствор, который выделит вирусную РНК, а затем вскрываете другой пузырек, откуда в амплификационную камеру поступают сублимированные CRISPR для проведения реакции”.

Чжан назвал свое устройство STOP-COVID. Впрочем, эту платформу легко адаптировать для обнаружения любого вируса. “Поэтому мы и выбрали название STOP, к которому можно добавлять название любой цели, – поясняет Чжан. – Мы можем создать STOP-грипп, STOP-ВИЧ и даже задать одной платформе много целей для обнаружения. Устройству все равно какой вирус искать”[522].

Разработанный Mammoth инструмент тоже можно без труда перепрограммировать на обнаружение любого нового вируса. “Прелесть CRISPR в том, что, имея платформу, достаточно просто перестроить химию, чтобы обеспечить обнаружение другого вируса, – говорит Чен. – Ее можно использовать при следующей пандемии и при диагностике любого вируса. Кроме того, с ее помощью можно противостоять бактериям и чему угодно, что имеет генетическую последовательность, даже раку”[523].

Биология приходит домой

Разработка наборов для проведения анализов на дому может не только повлиять на борьбу с COVID, но и привести биологию домой, как персональные компьютеры в 1970-х годах привели в повседневную жизнь и сознание людей цифровые продукты и услуги, а также дали им представление о микросхемах и программном коде.

Персональные компьютеры, а затем смартфоны стали платформами, на которых сменяющие друг друга поколения инноваторов могут создавать прекрасные продукты. Кроме того, они помогли превратить цифровую революцию в нечто личное, и это подтолкнуло людей хотя бы немного разобраться в технологиях.

Когда Чжан был маленьким, его родители подчеркивали, что он должен использовать компьютер как инструмент для разработки проектов. Когда его внимание переключилось с микросхем на микробов, он задумался, почему биология не проникла в будни людей столь же глубоко, как компьютеры. Не существовало ни простых биологических устройств, ни платформ, на которых новаторы могли бы строить новые вещи и которые обычные люди могли бы использовать у себя дома. “Проводя эксперименты по молекулярной биологии, я думал: «Это очень здорово и очень основательно, но почему же это влияет на жизнь людей так же, как компьютерные программы?»”

Он задавался тем же вопросом в аспирантуре. “Как думаете, как мы можем привести молекулярную биологию на кухню или к людям домой?” – спрашивал он у однокурсников. Разрабатывая на базе CRISPR домашние тесты для обнаружения вирусов, он понял, что, возможно, нашел ответ. Наборы для проведения анализов на дому могли стать платформой, операционной системой, конструктивным стандартом, позволяющим нам впустить чудеса молекулярной биологии в повседневную жизнь.

Возможно, наступит день, когда разработчики и предприниматели смогут использовать домашние тест-наборы в качестве платформ для создания различных биомедицинских приложений, помогающих обнаружить вирусы, диагностировать заболевания, исследовать микрофлору, а также проводить онкологические обследования, анализы пищевой ценности и генетические анализы. “Мы можем позволить людям прямо у себя дома проверять, не больны ли они гриппом и даже обычной простудой, – говорит Чжан. – Если у ребенка заболит горло, они смогут определить, не ангина ли это”. И еще, пожалуй, это поможет нам немного лучше понять, как работает молекулярная биология. Внутренняя кухня молекул для большинства людей, вероятно, останется тайной, как и специфика работы микросхем, но все мы хотя бы сможем чуть глубже прочувствовать, насколько красивы и эффективны обе системы.

Дарья Данцева, Джосайя Зайнер и Дэвид Айши вводят себе собственную вакцину

Глава 53. Вакцины

Моя прививка

“Смотрите мне в глаза”, – велела врач, глядя на меня из-за пластикового защитного щитка. Ее глаза были пронзительно голубыми, почти такими же, как и ее маска. И все же я вскоре повернулся к врачу слева, который вводил длинную иглу глубоко в мышцы моего плеча. “Нет! – услышал я от первого врача. – Смотрите на меня!”

Затем она объяснила, в чем дело. Поскольку я принимал участие в двойном слепом клиническом исследовании экспериментальной противокоронавирусной вакцины[524], врачам нужно было удостовериться, что я не имею представления о том, какой получаю препарат – настоящую вакцину или плацебо из физраствора. Мог бы я понять это, если бы просто взглянул на шприц? “Вероятно, нет, – ответила она, – но лучше не рисковать”.

Начался август 2020 года, и меня привлекли к участию в клиническом исследовании вакцины от коронавируса, разрабатываемой Pfizer в партнерстве с немецкой компанией BioNTech. Это была вакцина нового типа, который не использовался никогда прежде. В ней, в отличие от традиционных вакцин, содержались не деактивированные компоненты вируса-мишени, а фрагменты его РНК.

Как вы уже знаете, РНК – это нить, которая тянется сквозь всю карьеру Даудны и эту книгу. В 1990-х годах, пока другие ученые занимались ДНК, Джек Шостак, научный руководитель Даудны из Гарварда, посоветовал ей обратить внимание на менее известную, но более трудолюбивую сестру ДНК, которая отвечает за формирование белков, выступает в качестве направляющей для ферментов, обладает способностью к самовоспроизводству и, вероятно, является основой всей жизни на земле. “Я не перестаю восхищаться тем, что РНК умеет столь многое, – призналась Даудна, когда я рассказал, что участвую в клиническом исследовании РНК-вакцины. – Это генетический материал коронавируса, и он может весьма любопытным образом стать основой для вакцин и лекарственных препаратов”[525].

Традиционные вакцины

Вакцины работают, стимулируя иммунную систему человека. В организм пациента вводится субстанция, напоминающая опасный вирус (или любой другой патоген[526]). Эта субстанция может представлять собой деактивированный вирус, безопасный фрагмент вируса или генетические инструкции для создания этого фрагмента. Задача заключается в том, чтобы подстегнуть иммунную систему человека. Если все получается как надо, организм вырабатывает антитела, которые впоследствии защищают его от инфекции при атаке настоящего вируса, порой даже на протяжении многих лет.

Первые прививки в