Взломавшая код. Дженнифер Даудна, редактирование генома и будущее человечества - Уолтер Айзексон
По возвращении она принялась думать, что ей и ее коллегам стоит предпринять для борьбы с пандемией. Превратив CRISPR в инструмент редактирования генома, она прекрасно разбиралась в молекулярных механизмах, с помощью которых люди могут выявлять и уничтожать вирусы. Более того, она стала настоящим мастером совместной работы. Ей стало очевидно, что в борьбе с коронавирусом потребуются команды, состоящие из профессионалов множества специальностей.
К счастью, у нее была база для такой работы. Она заняла пост исполнительного директора Института инновационной геномики (IGI), совместного исследовательского проекта Беркли и Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Институт занимал просторное пятиэтажное современное здание в северо-западном углу кампуса Беркли. (Его планировалось назвать Центром генной инженерии, но в университете возникли опасения, что такое название может не понравиться общественности[485].) Один из главных принципов института – поддерживать сотрудничество между разными областями науки, и поэтому в его здании работают специалисты по ботанике, микробиологии и биомедицине. Среди ученых, руководящих лабораториями в институте, муж Даудны Джейми, ее первый партнер по исследованию CRISPR Джиллиан Бэнфилд, ее бывший постдок Росс Уилсон, а также биохимик Дэйв Сэвидж, который применял CRISPR к живущим в закрытых водоемах бактериям, чтобы улучшить их систему превращения углекислого газа из атмосферы в органические соединения[486].
Даудна почти год обсуждала с Сэвиджем, занимающим кабинет по соседству с ее офисом, возможность запустить в IGI какой-нибудь проект, который стал бы моделью для кросс-дисциплинарной командной работы. Одну идею предложил ее сын Энди, который летом проходил стажировку в местной биотехнологической компании. Его день там начинался с планерки, на которой руководители разных подразделений рассказывали, чем именно они занимаются в рамках своих проектов. Услышав об этом, Даудна рассмеялась и сказала Энди, что и представить себе не может, как внедрить такую систему в научной лаборатории. “Почему?” – спросил Энди. Она пояснила, что в академической среде исследователям комфортнее работать разобщенно и они яростно оберегают свою независимость. После этого у них дома начался долгий разговор о командах, инновациях и создании рабочей среды, которая стимулирует креативность.
В конце 2019 года Даудна обменялась идеями с Сэвиджем за обедом в японской закусочной в Беркли. Она спросила: как совместить лучшие характеристики корпоративной командной культуры и академической автономности? Они задумались, можно ли найти проект, который объединил бы ученых из разных лабораторий вокруг одной цели. Они решили, что такой мастер-класс по “командной науке” откроет для исследователей возможность работать сообща.
Когда они рассказали о своей идее на пятничном междусобойчике сотрудников института, некоторые студенты встретили ее с энтузиазмом, но профессора остались к ней равнодушны. “В коммерческой сфере все сосредоточены на достижении оговоренных общих целей, – говорит Гэвин Нотт, один из студентов, поддержавших идею. – Но в академической среде каждый работает в своем пузыре. Мы все преследуем собственные исследовательские интересы и сотрудничаем друг с другом только по необходимости”. Идея, у которой не было источников финансирования и которая не встретила поддержки у большинства сотрудников института, повисла в воздухе[487].
Затем в дело вмешался коронавирус. Студенты Сэвиджа начали спрашивать у него, какие шаги предпринимает Беркли, чтобы справиться с кризисом, и он понял, что борьба с вирусом может стать целью командного проекта, который обсуждали они с Даудной. Когда он зашел в кабинет к Даудне, чтобы поделиться своими соображениями, оказалось, что и она думает о том же.
Они решили, что Даудна назначит совещание с коллегами по IGI и другими учеными из Области залива, которым, возможно, захочется присоединиться к коронавирусному проекту. Совещание, описанное во введении к этой книге, состоялось в два часа дня в пятницу, 13 марта, на следующий день после того, как Даудна с мужем в предрассветные часы съездили во Фресно, чтобы забрать сына с конкурса по робототехнике.
SARS-CoV-2
Стремительно распространяющемуся новому коронавирусу к тому времени уже присвоили официальное название: тяжелый острый респираторный синдром коронавирус 2, или SARS-CoV-2. Его назвали именно так из-за схожести симптомов с симптомами вируса SARS, который распространился из Китая в 2003 году и заразил более 8 тысяч человек по всему миру. Болезнь, вызываемую новым вирусом, назвали COVID-19.
Вирусы – это обманчиво простые маленькие капсулы с плохими новостями[488]. Это крохотные фрагменты генетического материала – либо ДНК, либо РНК, – заключенные в белковую оболочку. Проникая в клетку организма, они могут захватывать его механизмы, чтобы воспроизводиться. Генетический материал коронавирусов – это РНК, специальность Даудны. Длина РНК-последовательности SARS-Cov-2 составляет около 29 900 нуклеотидов, в то время как длина человеческой ДНК превышает 3 млрд нуклеотидов. Вирусная последовательность кодирует всего 29 белков[489].
Вот фрагмент буквенной РНК-последовательности коронавируса: CCUCGGCGGGCACGUAGUGUAGCUAGUCAAUCCAUCAUUGCCUACACUAUGUCACUUGGUGCAGAAAAUUC. Представленная здесь последовательность взята из той части, которая кодирует белок, находящийся на внешней оболочке вируса. Этот белок напоминает шип, отчего при рассмотрении под электронным микроскопом вирус напоминает корону, чем и объясняется его название. Зубец сродни ключу, который подходит к конкретным рецепторам на поверхности клеток человека. В частности, первые двенадцать букв в приведенной выше последовательности позволяют зубцу очень крепко прицепиться к одному конкретному рецептору в клетках человека. Такое эволюционное изменение в этой короткой последовательности объясняет, каким образом вирус перешел с летучих мышей на других животных и на людей.
У человека рецептором для SARS-CoV-2 выступает белок АПФ2. Он играет примерно такую же роль, какую для ВИЧ исполняет белок CCR5, вырезанный из генома детей CRISPR безрассудным китайским врачом Хэ Цзянькуем. Поскольку функции белка АПФ2 этим не ограничиваются, вероятно, не стоит вырезать его из генома нашего вида.
Новый коронавирус перекинулся на людей в конце 2019 года. Первая смерть от него была официально зарегистрирована 9 января 2020 года. В тот же день китайские ученые обнародовали полную генетическую последовательность вируса. С помощью криоэлектронной микроскопии, которая позволяет создавать визуализацию, пропуская электроны через белки, замороженные в жидкости, специалисты по структурной биологии смогли построить точную модель коронавируса и его шипов – атом за атомом и нюанс за нюансом. Вооружившись данными секвенирования и структурного анализа, специалисты по молекулярной биологии принялись искать методы лечения болезни и разрабатывать вакцины, которые лишили бы вирус способности прикрепляться к клеткам человека[490].
Боевой порядок
В совещании 13 марта приняло участие гораздо больше ученых,
