Взломавшая код. Дженнифер Даудна, редактирование генома и будущее человечества - Уолтер Айзексон
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Когда в январе 2011 года Фэн Чжан перебрался в Институт Брода, он продолжил исследование о применении систем TALEN в качестве инструмента для редактирования генома, начатое в лаборатории Черча. Но для каждого нового проекта по редактированию генома приходилось создавать новую TALEN. “Порой на это уходило до трех месяцев, – говорит Чжан. – Я стал искать другой способ”.
Другим способом стало использование CRISPR. Через несколько недель после переезда в Институт Брода Чжан посетил семинар гарвардского микробиолога, который изучал один из видов бактерий. Он вскользь упомянул, что в них содержались последовательности CRISPR с ферментами, способными разрезать ДНК атакующих вирусов. Чжан почти ничего не знал о CRISPR, однако по привычке, приобретенной на дополнительных занятиях в седьмом классе, навострил уши при упоминании ферментов. Его особенно заинтересовали ферменты, называемые нуклеазами, которые разрезали ДНК. И он поступил так, как поступил бы любой из нас: обратился к Google.
На следующий день он прилетел в Майами на конференцию по экспрессии генов, но решил не ходить на лекции и остался в своем гостиничном номере, где погрузился в чтение десятка наиболее значимых научных статей о CRISPR, найденных в интернете. В частности, на него произвела большое впечатление работа, опубликованная в ноябре 2010 года Родольфом Баррангу и Филиппом Хорватом, исследователями йогуртовых культур из Danisco, в которой демонстрировалось, что системы CRISPR-Cas могут разрезать двухцепочечную ДНК в заранее определенном месте[169]. “Прочитав эту статью, я решил, что это потрясающе”, – говорит Чжан.
В лаборатории у Черча у Чжана остался протеже и друг, учившийся в магистратуре, – Лэ Цун, носивший толстые очки энтузиаст науки из Пекина, который в детстве обожал электронику, а затем, как и Чжан, увлекся биологией. Цун, как и Чжан, интересовался генной инженерией, поскольку надеялся облегчить страдания, вызываемые психическими заболеваниями, такими как шизофрения и биполярное расстройство.
Прочитав статьи о CRISPR в гостиничном номере в Майами, Чжан сразу написал Цуну и предложил ему объединиться для исследования CRISPR, чтобы выяснить, может ли система применяться для редактирования генома человека и стать более удачным инструментом, чем системы TALEN, которые они использовали раньше. “Взгляни на это, – написал Чжан и прикрепил ссылку на статью Баррангу и Хорвата. – Может, испытаем ее на организмах млекопитающих?” Цун согласился и ответил: “Будет круто!” Через пару дней Чжан снова написал ему. Цун по-прежнему работал в лаборатории у Черча, и Чжан хотел удостовериться, что друг сохранит их план в тайне, не сообщив о нем даже своему научному руководителю. “Пусть это останется между нами”, – написал он[170]. Хотя формально Цун учился в Гарварде у Черча, он последовал указанию и не сказал Черчу, что собирается заняться CRISPR, когда перебрался в Институт Брода к Чжану.
В кабинете Чжана, в коридорах, в залах заседаний, а также во всех лабораториях висят маркерные доски, на которых исследователи могут записывать идеи, неожиданно приходящие им в голову. Такова обстановка в Институте Брода. Белые доски здесь заменяют настольный футбол, в который играют в офисах попроще. На одной из видавших виды досок Чжан с Лэ Цуном принялись перечислять, что нужно сделать, чтобы обеспечить проникновение систем CRISPR-Cas в ядро клеток человека. Они засиживались в лаборатории допоздна, питаясь одной лапшой быстрого приготовления[171].
Еще до начала экспериментов Чжан подал в Институт Брода “Конфиденциальный меморандум об изобретении” от 13 февраля 2011 года. “Ключевая концепция этого изобретения основана на системе CRISPR, обнаруживаемой во многих микроорганизмах”, – говорилось в нем. Далее пояснялось, что такая система использует фрагменты РНК, чтобы направлять фермент к заранее определенным мишеням и разрезать ДНК в нужных местах. Если обеспечить работу этой системы в человеческом организме, отмечал Чжан, она станет гораздо более универсальным, чем ZFN и TALEN, инструментом для редактирования генома. В заключении его меморандума, который никогда не был обнародован, отмечалось, что “изобретение может быть полезным для модификации генома микробов, клеток, растений и животных”[172].
Несмотря на название, само изобретение в меморандуме Чжана не описывалось. Он только начал разрабатывать план исследования и пока не провел ни одного эксперимента и не предложил ни одной техники, чтобы воплотить свой замысел на практике. Меморандум был просто способом заявить о себе – ученые иногда заполняют подобные бумаги на случай, если им повезет изобрести что-нибудь и понадобятся доказательства (как в этот раз), что они разрабатывали идею на протяжении долгого времени.
Судя по всему, Чжан с самого начала почувствовал, что борьба за право первым превратить CRISPR в инструмент для редактирования генома человека будет очень конкурентной. Он держал свои планы в тайне. Он никому не показывал меморандум об изобретении и не упомянул о CRISPR в видео, в котором в конце 2011 года перечислил свои текущие исследовательские проекты. Тем не менее он начал документировать все эксперименты и открытия в журнале, проставляя даты и подписи свидетелей.
Чжан и Даудна разными путями пришли на арену соревнования по превращению системы CRISPR в инструмент для редактирования генома человека. Чжан никогда не работал над CRISPR. Позже люди в этой сфере называли его опоздавшим, который вскочил в последний вагон и взялся за CRISPR, когда другие уже проложили дорогу. Специальностью Чжана было редактирование генома, и для него системы CRISPR стали еще одним методом достижения той же самой цели – таким же, как ZFN и TALEN, только гораздо лучше. В свою очередь, ни Даудна, ни исследователи из ее команды никогда не занимались редактированием генома в живых клетках. Пять лет их внимание было направлено на выделение компонентов CRISPR. В результате Чжану было сложно определить, из каких молекул состоит система CRISPR-Cas9, а Даудне оказалось непросто понять, как поместить систему в ядро человеческой клетки.
К началу 2012 года – до того, как Даудна и Шарпантье в июне опубликовали в интернете свою статью для Science и показали, из каких трех компонентов состоит система CRISPR-Cas9, – у Чжана не наблюдалось задокументированных успехов. Вместе с коллегами из Института Брода он подал заявку на финансирование экспериментов по редактированию генома. “Мы сконструируем систему CRISPR, чтобы направлять ферменты Cas ко множественным определенным целям в геноме млекопитающих”, – написал
