Трещина в мироздании

Однако моя радость от установления структуры рибозимов – эту работу я провела вместе со своим аспирантом Джейми Кейтом – омрачилась личной трагедией. Той осенью отец позвонил мне на работу в Йель, чтобы сообщить ужасную новость: ему диагностировали меланому на поздней стадии. В последние три месяца его жизни я трижды летала из Нью-Хейвена на Гавайи, чтобы подержать его за руку, почитать ему вслух его любимые отрывки из “Уолдена” Генри Торо, вместе послушать Моцарта, обсудить, как действуют различные обезболивающие и что происходит с нами после смерти. Это были крайне напряженные дни и ночи.

Папа всегда интересовался моими исследованиями и во время каждой встречи расспрашивал меня, что нового в лаборатории. Однажды я показала ему рисунок молекулы рибозима, сделанный зелеными чернилами. “Похоже на зеленые фетучини!” – сказал он. Через три недели его не стало.

Потрясенная смертью отца и желая отвлечься, я с головой окунулась в работу, утешаясь мыслью, что однажды наша работа спасет или хотя бы улучшит жизни людей. Рибозимный проект, как и многие другие научные исследования, двигали два желания: пролить свет на неизведанные явления природы и использовать полученные знания на практике. В то время, когда я решила установить молекулярную структуру рибозимов, многие биологи думали, что молекулы этого типа лягут в основу альтернативного способа лечения ряда заболеваний. Основанный на рибозимах метод терапии, каким его представляли тогда, отличался и от генной терапии (которая была нацелена на исправление генетических проблем путем добавления здоровых генов), и от редактирования генома (направленного на “починку” самих дефектных генов) тем, что позволял врачам лечить пациентов, “ремонтируя” бракованные молекулы РНК – переносчики сигналов, используемых клетками для перевода информации с ДНК в белки.

Окрыленная успехом нашего исследования рибозимов, я высказала в телевизионном эфире идею, что эти молекулы однажды станут инструментами для редактирования ДНК. В конце концов, уже в то время имелось несколько свидетельств тому, что некоторые рибозимы способны запускать химические изменения в ДНК. Пересматривая эти кадры спустя столько лет, я видела себя двадцатилетней давности, объясняющую, зачем вообще нужен рибозимный проект:

Одна из потенциальных возможностей заключается в том, что мы сможем избавлять людей от генетических нарушений или облегчать состояние пациентов с такими нарушениями… Мы надеемся, что [это открытие] подскажет нам, каким образом мы можем модифицировать рибозимы для того, чтобы они работали в качестве ремонтных наборов для молекул и исправляли дефектные гены.

В конце концов эта идея так и не воплотилась в жизнь – по крайней мере, к настоящему моменту. Хотя несколько вариантов терапии, основанной на рибозимах, в конце концов дошли до стадии клинических испытаний, эффективность в лечении генетических заболеваний не была доказана ни для одного из них. Однако это интервью из далекого прошлого резко вернуло меня к настоящему – оно было неожиданным образом связано с моим текущим исследованием.

Что привлекло мое наибольшее внимание в этих старых кадрах, так это слова, которые я выбирала для интервью: они отразили неожиданный поворот в направлении моей научной работы. Когда я описывала наше исследование рибозимов с точки зрения его потенциального применения для исправления генов, у меня и мысли не было о том, что почти двадцать лет спустя редактирование генома будет определять ход моей карьеры.

Примерно через пятнадцать лет после того, как эти телесюжеты вышли в эфир, я погрузилась в область исследований, потенциальная терапевтическая польза от которых была гораздо, гораздо больше, чем я могла себе представить в 1996-м, едва только став самостоятельным исследователем. Это произошло в момент, когда я изучала другую биологическую систему – иммунную систему бактерий, где РНК играла главную роль. Но в отличие от рибозимного проекта, который был посвящен теме, уже оказавшейся в центре внимания из-за Нобелевской премии, которой наградили открывателя рибозимов, это научное путешествие начиналось в полной безвестности: его затеяли чуть ли не ради забавы, и проект продвигался благодаря почти невероятным (но оказавшимся крайне полезными) встречам и столь же случайным, но плодотворным научным коллаборациям. Теперь, сидя в окружении своей семьи и коллег и глядя на экран, на котором блистала молодая версия меня самой, я удивлялась и радовалась тому, как наглядно идея, лежащая в основе моей работы, – исправление дефектных генов – пронизывает насквозь всю мою карьеру.

Я никогда не забуду, как впервые услышала термин CRISPR.

Однажды в 2006 году, когда я сидела у себя в кабинете на седьмом этаже Стэнли-холла в Калифорнийском университете в Беркли, зазвонил телефон. На проводе была Джиллиан Бэнфилд, коллега-профессор с кафедры наук о Земле и планетологии, а также с кафедры наук об окружающей среде, экологической политики и природопользования.

Я знала о Джилл только понаслышке, и она обо мне тоже; она объяснила, что нашла сайт моей лаборатории, только потратив некоторое время на его поиск в Google. Геомикробиолог, сосредоточенный в первую очередь на взаимоотношениях микроорганизмов с их окружающей средой, Джилл искала среди сотрудников Беркли исследователей, которые бы занимались РНК-интерференцией – системой процессов на молекулярном уровне, которую клетки животных и растений используют для подавления экспрессии конкретных генов; на уровне целого организма эта система задействуется во время иммунных ответов. По этой теме у нашей лаборатории имелся обширный опыт.

Джилл рассказала мне, что ее лаборатория занимается изучением чего-то, что я на слух восприняла как “криспер”[43], – она не объяснила, о чем речь, и даже не произнесла слово по буквам, лишь упомянула, что это название “всплыло” в каких-то наборах данных, которые анализировали ее сотрудники, – и что она хочет расширить область исследования, используя методы генетики и биохимии: именно такие инструменты могла бы предоставить моя лаборатория. В частности, Джилл считала, что между “криспером” и РНК-интерференцией могут быть некоторые параллели. Не хочу ли я встретиться и обсудить это?

Я была заинтригована напором Джилл, хотя и сомневалась насчет ее запроса; я так и не поняла, что именно она исследует. Но ее энтузиазм чувствовался даже по телефону, так что я согласилась выпить с ней чашечку кофе на следующей неделе.

После этого звонка я сделала беглый поиск по базам научных публикаций и нашла лишь несколько статей, посвященных теме, о которой с таким воодушевлением рассказывала Джилл. Для сравнения: РНК-интерференция, изучение которой началось всего-то восемь лет, упоминалась в тот момент уже более чем в четырех тысячах источников (внимание к этой теме достигло апогея, когда позднее в том же году открыватели РНК-интерференции Эндрю Файер и Крейг Мелло получили Нобелевскую премию). Из-за нехватки публикаций было трудно оценить важность темы, о которой говорила Джилл, – но именно это подстегнуло мое любопытство.

Я пробежалась глазами по нескольким обзорным статьям и прочла ровно столько, чтобы понять: эта штука – CRISPR – обозначает участок бактериальной ДНК, а сокращение расшифровывается как “кластерные короткие палиндромные повторы, разделенные регулярными промежутками, clustered regularly interspaced short palindromic repeats”. Дальше я разбираться не стала, увязнув в незнакомых терминах, и решила, что Джилл расскажет мне подробности при встрече.

Поиск информации о Джиллиан в Google показал, что она чрезвычайно успешный ученый. Яркая, предложившая неожиданные идеи во множестве самых разных областей науки, она опубликовала статьи с такими заголовками, как “Минералогические следы живого и поиск жизни на Марсе” (Mineralogical Biosignatures and the Search for Life on Mars) и “Геофизическая визуализация стимулированной микробной биоминерализации” (Geophysical Imaging of Stimulated Microbial Biomineralization). Ее исследования включали в себя сбор и изучение биологических образцов, собранных со всего света: от горных пород, слагающих земную кору под Японией, до гиперсоленых озер Австралии и закисленных водоотливов в Северной Калифорнии. Эти экзотические работы разительно контрастировали с моими: если не считать неизбежно частых визитов в Национальную лабораторию имени Лоуренса в Беркли для исследований на циклотроне, эксперименты в моей лаборатории проводились по большей части в пробирках.

43

Crisper – выдвижной контейнер в холодильнике для хранения фруктов и овощей.