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

Глава 15. Caribou

От исследования до пациента

Хотя Даудна отказалась войти в мир корпоративной науки через Genentech, у нее осталось желание преобразовывать фундаментальные открытия, связанные с CRISPR, в инструменты, полезные в медицине. У нее появился шанс осуществить свой замысел, когда Виденхефт и Хорвиц открыли структуру Cas6.

Начинался новый виток ее карьеры: она искала способы превращать свои открытия в сфере CRISPR в инструменты, полезные в медицине. Хорвиц продвинула идею еще на шаг дальше. Если получится преобразовать Cas6 в медицинский инструмент, это может стать основой для создания компании. “Как только мы поняли, как работает белок Cas6, – говорит она, – мы стали думать, как украсть его у бактерий и приспособить для собственных нужд”[122].

Большую часть XX века новые лекарства в основном разрабатывались благодаря открытиям в химии. Но запуск Genentech в 1976 году сместил фокус коммерциализации с химии на биотехнологии, которые предполагают внесение изменений в живые клетки, часто посредством генной инженерии, и создание на этой базе новых способов лечения. Genentech стала образцом для коммерциализации биотехнологических открытий: ученые и венчурные капиталисты привлекали капитал, разделяя доли участия, а затем заключали с ведущими фармацевтическими компаниями соглашения о лицензировании, производстве и выводе на рынок ряда совершаемых ими открытий.

Таким образом, биотехнологическая отрасль шла по пути цифровых технологий и размывала границы между научными исследованиями и бизнесом. В цифровой сфере такое слияние началось сразу после Второй мировой войны, и одним из главных его центров оказался Стэнфорд. Проректор университета Фредерик Терман подталкивал преподавателей превращать свои открытия в стартапы. На базе Стэнфорда возникли в том числе такие компании, как Litton Industries, Varian Associates и Hewlett-Packard, а затем Sun Microsystems и Google. Этот процесс помог превратить долину абрикосовых садов в Кремниевую долину.

В этот период многие другие университеты, включая Гарвард и Беркли, решили, что им будет уместнее и дальше заниматься фундаментальными исследованиями. Их преподаватели и проректоры оставались приверженцами традиций и брезговали связываться с коммерцией. Однако, став свидетелями успехов Стэнфорда в сфере информационных технологий, а затем и биотехнологий, они изменили свое отношение к предпринимательству. Исследователям настоятельно рекомендовали патентовать свои открытия, вступать в партнерства с венчурными капиталистами и создавать новые компании. “Часто такие компании поддерживают связь с университетами, тесно сотрудничают с преподавателями и постдоками в исследовательских проектах и иногда используют университетские лаборатории, – пишет профессор Гарвардской школы бизнеса Гэри Пизано. – Часто ученые, которые выступают их основателями, даже сохраняют за собой свои университетские должности”[123]. Так стала действовать и Даудна.

Стартап

Прежде Даудна и не думала о коммерциализации. Деньги никогда не были и так никогда и не стали основным мотивирующим фактором в ее жизни. Они с Джейми и Энди жили в просторном, хоть и не роскошном, доме в Беркли, и она не мечтала о большем. И все-таки ей нравилось участвовать в бизнесе, особенно если предприятие могло оказать непосредственное влияние на здоровье людей. Стартап, в отличие от Genentech, не имел корпоративной политики и не требовал, чтобы она простилась с университетской средой.

Хорвиц тоже прельщал бизнес. Она отлично справлялась с проведением экспериментов, но пришла к выводу, что не создана для работы в научно-исследовательской сфере, и стала посещать занятия в Школе бизнеса имени Уолтера Хааса при Беркли. Больше всего ей нравился курс венчурного капиталиста Ларри Ласки. Он разделил студентов на группы по шесть человек, где половину составляли будущие бизнесмены, а половину – ученые. Каждая группа разрабатывала серию презентаций для вымышленного биотехнологического стартапа, а затем в течение семестра готовилась к выступлению перед инвесторами. Хорвиц также посещала курс Джессики Хувер, которая руководила развитием бизнеса в биотехнологической компании, изучающей способы коммерциализации медицинских продуктов, включая получение и лицензирование патентов.

В последний год работы Хорвиц в лаборатории Даудна спросила, чем ей хотелось бы заняться дальше. “Я хочу управлять биотехнологической компанией”, – ответила Хорвиц. Такой ответ не вызвал бы удивления в Стэнфорде, где поощрялась коммерциализация исследований, но в Беркли, где большинство аспирантов нацеливалось на академическую карьеру, Даудна услышала такое впервые.

Через несколько дней Даудна пришла в лабораторию, чтобы поговорить с Хорвиц. “Я подумала, может, нам стоит основать компанию, чтобы найти применение Cas6 и некоторым другим ферментам CRISPR?” Хорвиц без колебаний ответила: “Конечно”[124].

Так они и поступили. Компания была основана в октябре 2011 года и год базировалась в лаборатории Даудны, пока Хорвиц заканчивала учебу. Когда весной 2012 года Хорвиц получила докторскую степень, она стала президентом, а Даудна заняла должность главного научного советника молодого предприятия.

Идея заключалась в том, чтобы компания, которая переехала в небольшое здание в расположенном неподалеку торговом комплексе, занялась коммерциализацией патентов, связанных со структурой Cas6, а впоследствии и других открытий лаборатории Даудны. Первой ее задачей стало превращение Cas6 в диагностический инструмент, который сможет использоваться в медицинских учреждениях для обнаружения вируса в человеческом организме.

Компания

Даудна и Хорвиц основали свою компанию в 2011 году, когда в Беркли уже появились стимулы для ученых, ведущих предпринимательскую деятельность. Университет запустил несколько программ для развития стартапов, основанных студентами и преподавателями. Одним из них, учрежденным в 2000 году в партнерстве с другими кампусами Калифорнийского университета, расположенными в Области залива, был Калифорнийский институт количественных биологических наук (QB3), миссия которого заключалась в организации “каталитического партнерства университетских исследователей и частного сектора”. Даудну и Хорвиц выбрали для участия в разработанной QB3 программе Startup in a Box, в рамках которой ученые, желающие преобразовать свои фундаментальные открытия в коммерческие предприятия, проходили обучение, получали юридические консультации и пользовались банковскими услугами.

Однажды Даудна и Хорвиц отправились на электричке в Сан-Франциско, чтобы встретиться там с юристом, которого программа Startup in a Box привлекла для регистрации их новой компании. Когда он спросил, как будет называться компания, Хорвиц ответила: “Я обсудила это со своим парнем, и мы решили назвать ее Caribou”. В этом названии объединились фрагменты слова “Cas” и понятия “рибонуклеотиды”, которым обозначаются структурные элементы РНК и ДНК.

Хорвиц обладала талантами, которые демонстрируют далеко не все предприниматели из Кремниевой долины. Благодаря своей уравновешенности, она отлично справлялась с руководящей работой. Она была практичной, хладнокровной, рациональной и прямой. У нее не было и намека на комбинацию самолюбия и неуверенности в себе, которая характерна для многих директоров стартапов. Она была не склонна к преувеличениям и не создавала завышенных ожиданий. Это давало множество преимуществ, и одним из них было то, что люди, как правило, ее недооценивали.

С другой стороны, она никогда прежде не руководила компанией, поэтому ей нужно было многому научиться. Для этого она вступила в местную группу профессионального развития для молодых директоров предприятий, “Альянс генеральных директоров”, которая раз в месяц встречалась на полдня, чтобы поделиться проблемами и их решениями. Трудно представить, чтобы в такую группу поддержки вступили Стив Джобс или Марк Цукерберг, но Хорвиц, как и ее наставница Даудна, обладала самоосознанием и скромностью, которые редко встречаются у лидеров-мужчин. Среди прочего в “Альянсе” она научилась создавать команды из людей с разной квалификацией.

Сегодня одного появления слова CRISPR в информации о компании достаточно, чтобы венчурные капиталисты ринулись в бой. Даудне и Хорвиц, однако, не сразу повезло найти финансирование. “В то время тема молекулярной диагностики отпугивала венчурных капиталистов, – говорит Даудна. – И еще мне кажется, что к женщинам относятся предвзято, поэтому я опасалась, что если мы получим венчурный капитал, то Рейчел, возможно, сместят с поста директора”. Среди венчурных капиталистов, с которыми они встречались, женщин не было, а на дворе стоял 2012 год. Вместо того чтобы и дальше искать венчурные средства, они решили занять деньги у родственников и друзей. Кроме того, Даудна и Хорвиц сделали собственные вложения.

Треугольник

Казалось бы, быстрый успех Caribou Biosciences позволяет назвать компанию прекрасным примером работы чистого рыночного капитализма. И отчасти это действительно так. Но важно заглянуть глубже и отметить, что, как и во многих других компаниях, от Intel до Google, инновации стали продуктом характерно американской совокупности катализаторов.

Когда Вторая мировая война подходила к концу, великий инженер и государственный служащий Вэнивар Буш отметил, что работа американской инновационной машины требует трехстороннего партнерства государства, бизнеса и научного сообщества. Он лучше многих представлял себе этот треугольник, поскольку был связан со всеми тремя лагерями. Он руководил инженерным факультетом Массачусетского технологического института, был основателем Raytheon и осуществлял государственное администрирование науки, в том числе контролируя создание атомной бомбы[125].

По мнению Буша, государству не следовало организовывать собственные крупные исследовательские лаборатории, как было сделано при запуске проекта по созданию атомной бомбы. Вместо этого нужно было финансировать университетские и корпоративные лаборатории. Это партнерство государства, бизнеса и университетов привело к появлению прекрасных инноваций – транзисторов, микросхем, компьютеров, графических пользовательских интерфейсов, GPS, лазеров, интернета и поисковых систем, которые двигали американскую экономику в послевоенный период.

Caribou стала примером такого подхода. Лаборатория Даудны находилась в Беркли – государственном университете, который получает поддержку от частных благотворителей и состоит в партнерстве с Национальной лабораторией имени Лоуренса, финансируемой из федерального бюджета. Национальные институты здоровья (НИЗ) предоставили Беркли гранты на сумму 1,3 миллиарда долларов для поддержки проводимых Даудной исследований систем CRISPR-Cas[126]. Кроме того, сама Caribou получила от НИЗ федеральный грант по программе поддержки малых инновационных компаний и пустила эти 159 тысяч долларов на создание наборов инструментов для анализа РНК-белковых комплексов. Программа была разработана, чтобы помочь инноваторам превращать результаты фундаментальных исследований в коммерческие продукты. Она помогла Caribou продержаться в первые годы, пока не поступал венчурный капитал[127].

Есть и еще один элемент, который сегодня часто добавляют к триаде науки, государства и бизнеса, и это благотворительные фонды. В частности, Caribou получила 100 тысяч долларов от Фонда Билла и Мелинды Гейтс для финансирования работы над применением Cas6 в качестве инструмента диагностики вирусных инфекций. “Мы планируем создать набор ферментов, которые распознают РНК-последовательности, характерные для вирусов, включая ВИЧ, а также вирусы гепатита C и гриппа”, – написала Даудна в своей заявке на грант. Это стало прелюдией к тому гранту, который Даудна получила от Гейтса в 2020 году, когда деньги были выделены на исследование применения систем CRISPR в качестве инструмента для обнаружения коронавирусов[128].

Глава 16. Эмманюэль Шарпантье

Странница

Порой конференции имеют последствия. Весной 2011 года, приехав на одну из них в Пуэрто-Рико, Даудна случайно познакомилась с Эмманюэль Шарпантье, странствующим французским биологом, в которой чудесным образом сочетались загадочность и парижская безмятежность. Она тоже изучала CRISPR и главным образом занималась CRISPR-ассоциированным ферментом Cas9.

Сдержанная, но обаятельная Шарпантье повидала много городов и много лабораторий, получила множество степеней и прошла множество постдокторских программ, но старалась не пускать корни и не связывать себя обязательствами, всегда готовая собрать свои пипетки и переехать. В этом она была совсем непохожа на Даудну, и, возможно, именно поэтому они и нашли общий язык, пусть и главным образом в научной, а не в эмоциональной сфере. У них обеих были приятные улыбки, благодаря которым их броня оказывалась почти – хотя и не совсем – невидимой.

Шарпантье выросла на берегах Сены, в зеленом южном пригороде Парижа. Ее отец заведовал местными парками, а мать работала сестрой-хозяйкой в психиатрической больнице. Однажды, когда Шарпантье было двенадцать, они с матерью проходили мимо Института Пастера, парижского исследовательского центра, который специализируется на инфекционных болезнях, и она сказала: “Когда я вырасту, я буду здесь работать”. Через несколько лет, выбирая, в какой области сдавать экзамен по окончании школы перед поступлением в университет, она остановилась на естественных науках[129].

Эмманюэль Шарпантье

Она также проявляла интерес к искусству. Она брала уроки игры на фортепиано у соседа, концертирующего музыканта, и долгое время – даже после двадцати лет – занималась балетом, всерьез рассматривая возможность стать профессиональной танцовщицей. “Мне хотелось быть балериной, но в конце концов я поняла, что слишком рискую, выбирая такую карьеру, – говорит она. – Мне не хватало нескольких сантиметров роста, а всякий раз, когда я распрямляла правую ногу, о себе напоминала проблема со связками”[130].

Впоследствии она поняла, что некоторые уроки из сферы искусств вполне применимы в науке. “Методология играет важную роль в обеих сферах, – отмечает она. – И там и там нужно знать основы и овладевать методами. Это требует настойчивости – эксперименты приходится повторять по несколько раз, оттачивая методы подготовки ДНК при клонировании гена, а затем делать все снова и снова. Таким образом отрабатываются навыки, и это напоминает тяжкий труд балерин, изо дня в день повторяющих одни и те же движения и техники”. Кроме того, науку с искусством роднит и то, что, освоив базовые приемы, ученый должен обращаться к творчеству. “Без строгости и дисциплины не обойтись, – поясняет Шарпантье, – но нужно также понимать, когда следует давать себе волю и подключать творческий подход. В биологических исследованиях я нашла идеальный баланс настойчивости и творчества”.

Верная слову, оброненному в разговоре с матерью, она поступила в аспирантуру Института Пастера, где узнала, как бактерии становятся невосприимчивыми к антибиотикам. В лаборатории она чувствовала себя как дома. Там можно было упорно и вдумчиво идти вперед, и креативная и независимая Шарпантье прокладывала путь к собственным открытиям. “Я начала считать себя ученым, а не просто студенткой, – говорит она. – Мне хотелось преумножать знания, а не просто постигать мир”.

Получив докторскую степень, Шарпантье превратилась в скиталицу. Она устроилась в лабораторию микробиолога Элейн Туоманен, которая изучала, как бактерии, вызывающие пневмонию, становятся устойчивыми к антибиотикам, благодаря наличию подвижных ДНК-последовательностей. Лаборатория находилась в Рокфеллеровском университете на Манхэттене, но в день своего приезда Шарпантье узнала, что Туоманен переводит лабораторию вместе с постдоками в Детскую клиническую больницу святого Иуды в Мемфисе. Там Шарпантье работала с Роджером Новаком, который также занимал позицию постдока в лаборатории Туоманен, и на некоторое время он стал ее спутником жизни, а затем – партнером по бизнесу. В Мемфисе они вместе с Туоманен написали важную статью, в которой показали, как антибиотики, например пенициллин, активируют в бактериях самоубийственные ферменты, разрушающие стенки их клеток[131].

Странница в душе, Шарпантье всегда была готова менять города и темы, и переезд к тому же ускорило неприятное биологическое открытие, которое она сделала в Мемфисе: комары на Миссисипи любят французскую кровь. Кроме того, ей хотелось переключиться с изучения геномов одноклеточных микробов, таких как бактерии, на геном млекопитающих, главным образом мышей. В результате она перешла в лабораторию Нью-Йоркского университета, где написала статью о том, как воздействовать на гены мышей для контроля за ростом волос. Она провела и третье постдокторское исследование, в рамках которого вместе с Новаком изучала роль малых молекул РНК в регулировании экспрессии генов бактерии Streptococcus pyogenes, вызывающей кожные инфекции и стрептококковый фарингит[132].

Прожив шесть лет в США, в 2002 году она вернулась в Европу и возглавила лабораторию микробиологии и генетики в Венском университете. На месте ей, однако, не сиделось. “Люди в Вене слишком хорошо друг друга знали, – говорит она, и сразу ясно, что ей это казалось не плюсом, а минусом. – Там не было динамики, а структуры оказывались слишком жесткими”. К моменту знакомства с Даудной в 2011 году она распрощалась с большинством исследователей из своей лаборатории и одна переехала в Умео на севере Швеции. Умео не был похож на Вену. Город расположен в 650 километрах к северу от Стокгольма, а его университет, построенный в 1960 году, состоит из нескольких модернистских зданий, стоящих на земле, где раньше паслись стада северных оленей. Университет Умео славится главным образом исследованиями деревьев. “Да, я сделала рискованный шаг, – признает Шарпантье, – но получила возможность думать”.

С тех пор как в 1992 году Шарпантье поступила в Институт Пастера, она успела поработать в десяти институтах, расположенных в семи городах пяти стран. Ее кочевой образ жизни отражал – и подчеркивал – свойственное ей неприятие обязательств. Не имея ни мужа, ни семьи, она меняла обстановку и адаптировалась к новым условиям, не обремененная никакими личными связями. “Мне нравится свобода, нравится быть одной и не зависеть от партнеров”, – говорит она. Она терпеть не могла выражение “баланс работы и личной жизни”, ведь оно подразумевало, что работа конкурирует с личной жизнью. Работа в лаборатории и “страсть к науке”, по словам Шарпантье, принесли ей “счастье, которое сравнимо с любой другой страстью”.

Подобно изучаемым организмам, она проявляла изобретательность, приспосабливаясь к новым условиям. “Порой моя тяга к перемещениям выводит меня из равновесия, но порой и приносит пользу, – говорит она. – Она не дает мне угодить в ловушку”. Переезжая с места на место, Шарпантье снова и снова пересматривала свои исследования и заставляла себя начинать все с чистого листа. “Чем чаще человек переезжает, тем легче ему проводить анализ, рассматривая каждую ситуацию как новую, и замечать то, что не могут разглядеть другие люди, давно не покидавшие систему”.

Из-за переездов Шарпантье большую часть времени чувствовала себя чужестранкой, прямо как юная Дженнифер Даудна на Гавайях. “Очень важно знать, каково это – быть чужаком, – отмечает Шарпантье. – Ты никогда не чувствуешь себя как дома, и это мотивирует. Это подталкивает тебя не замыкаться в своей зоне комфорта”. Как и многие другие наблюдательные и творческие люди, она обнаружила, что некоторая отстраненность и легкая отчужденность научили ее лучше анализировать ситуацию, что помогало ей жить по завету самого Луи Пастера: “Будь готов к неожиданностям”.

Этим отчасти и объясняется тот факт, что Шарпантье относится к той когорте ученых, которые одновременно кажутся и сосредоточенными, и растерянными. Безупречно ухоженная и непринужденно элегантная даже в седле велосипеда, она также воплощает стереотип рассеянного профессора. Когда я прилетел на встречу с ней в Берлин, куда она переехала из Умео, она приехала ко мне в гостиницу на велосипеде, опоздав на несколько минут. Оказалось, что утром она вернулась из Мюнхена и, уже выходя с вокзала, поняла, что забыла в поезде свой чемодан. Каким-то образом она догнала поезд на конечной станции, забрала чемодан и приехала ко мне. Когда мы направились к ней в лабораторию в Институте инфекционной биологии Общества Макса Планка при авторитетной клинической больнице “Шарите”, расположенной в центре Берлина, Шарпантье целенаправленно шагала с велосипедом по улице, пока через несколько кварталов не поняла, что идет не туда. На следующий день, когда мы с другом пригласили ее на выставку в художественный музей, она умудрилась потерять входной билет, пока шла от кассы ко входу, а когда мы пришли поужинать в тихий японский ресторан, она забыла там свой телефон. И все же, когда мы сидели в ее кабинете в лаборатории или неспешно наслаждались суши, она говорила часами, оставаясь при этом в высшей степени сосредоточенной.

tracгРНК

В 2009 году, когда Шарпантье покинула Вену и отправилась в Умео, исследователи CRISPR в основном изучали Cas9 как самый интересный из CRISPR-ассоциированных ферментов. Ученые показали, что при отключении Cas9 в бактерии система CRISPR перестанет разрезать атакующие вирусы. Они также установили ключевую роль другой части комплекса – CRISPR-РНК, или сгРНК. Это маленькие фрагменты РНК, содержащие часть генетической информации вируса, атаковавшего бактерию в прошлом. Такие cгРНК направляют ферменты Cas в атаку, когда вирус снова пытается осуществить вторжение. Два описанных элемента составляют ядро системы CRISPR: маленький фрагмент РНК выступает в качестве гида, а фермент действует на манер ножниц.

Но в системе CRISPR-Cas9 был и еще один компонент, выполняющий принципиально важную функцию – или, как оказалось, даже две функции. Его назвали “трансактивирующей CRISPR-РНК”, или tracгРНК. Запомните эту крошечную молекулу, ведь она сыграет несоразмерную роль в нашей истории. Дело в том, что наука обычно продвигается вперед не большими скачками, а маленькими шагами. И многие споры в науке сводятся к тому, кто сделал каждый из этих шагов и насколько каждый из них оказался важен. Именно так получилось с открытиями, связанными с tracгРНК.

Как выяснилось, tracгРНК выполняет две важные задачи. Во-первых, она инициирует создание cгРНК, то есть той последовательности, в которой содержится воспоминание о вирусе, ранее атаковавшем бактерию. Во-вторых, она служит рукояткой, с помощью которой происходит прикрепление к атакующему вирусу, чтобы cгРНК могла найти нужное место, где ферменту Cas9 предстоит сделать разрез.

Изучение этих функций tracгРНК началось в 2010 году, когда Шарпантье заметила, что молекула регулярно появляется в ее экспериментах с бактериями. Ее функция оставалась загадкой, но Шарпантье обратила внимание, что молекула находится в непосредственной близости от спейсеров CRISPR, и предположила, что между ними есть связь. Она проверила эту гипотезу, удалив tracгРНК в некоторых бактериях. В результате в них перестали появляться cгРНК. Ученые тогда еще не знали, как именно cгРНК создаются в бактериальной клетке. Теперь у Шарпантье появилась гипотеза: за создание коротких cгРНК отвечала tracгРНК.

В то время Шарпантье переезжала в Швецию. Когда исследователи из венской лаборатории прислали ей письмо с результатами наблюдений и сообщили, что в отсутствие tracгРНК не производится cгРНК, она потратила целую ночь на составление длинного плана дальнейших экспериментов. “Я зациклилась на этой tracгРНК, – говорит она. – Я упряма. Мне важно доводить дела до конца. Я сказала: «Мы должны пойти дальше! Я хочу, чтобы кто-нибудь занялся этим»”[133].

Проблема заключалась в том, что в ее венской лаборатории ни у кого не было ни времени, ни желания изучать tracгРНК. С этим часто сталкиваются странствующие профессора: стоит им покинуть своих студентов, как те двигаются дальше и начинают заниматься другими вещами.

Шарпантье подумывала провести эксперименты сама, хотя ее переезд и был в разгаре, но в конце концов нашла добровольца в своей венской лаборатории: ею стала юная болгарская студентка магистерской программы Елица Делчева. “Елица была очень активной и верила в меня, – говорит Шарпантье. – Она понимала, что происходит, хотя еще не получила и магистерской степени”. Она даже привлекла к работе одного из аспирантов, Кшиштофа Хылинского.

Маленькая команда Шарпантье обнаружила, что система CRISPR-Cas9 осуществляет свою миссию по защите от вирусов, задействуя всего три компонента: tracгРНК, cгРНК и фермент Cas9. Сначала tracгРНК разбивает длинные фрагменты РНК на малые cгРНК, а затем эти cгРНК направляются к конкретным последовательностям в геноме атакующего вируса. Ученые написали статью, которая в марте 2011 года была опубликована в журнале Nature: Делчева в ней значилась главным автором, а имена аспирантов, отказавшихся помогать Шарпантье, в историю не вошли[134].

Остаток загадки

Шарпантье представила результаты на посвященной CRISPR конференции, прошедшей в октябре 2010 года в Нидерландах. Редакторы Nature не спешили принимать статью, а объявлять об открытии до публикации было рискованно. И все же Шарпантье предположила, что среди слушателей может оказаться тот из рецензентов журнала, кто убедит редколлегию ускорить процесс.

Во время выступления она волновалась, поскольку еще не установила, что происходит с tracгРНК после создания cгРНК. Ограничивается ли этим ее роль? Или же две малые РНК вместе направляют белок Cas, который затем разрезает атакующий вирус? Один из слушателей задал прямой вопрос: “Остаются ли три элемента вместе, образуя комплекс?” Шарпантье попыталась уйти от ответа. “Я смеялась и намеренно говорила загадками”, – признается она.

Этот вопрос – и то, что было известно Шарпантье, – может показаться запутанным. Однако он привел к серии диспутов, которые показывают, что исследователи CRISPR – и в частности, Даудна – очень трепетно относятся к тому, чтобы знать, кому именно мы обязаны каждым маленьким прорывом. Тот факт, что tracгРНК действительно никуда не исчезает и играет важную роль в разрезании, позже войдет в число открытий, опубликованных в исторической статье 2012 года, написанной Шарпантье в соавторстве с Даудной. Однако, к досаде Даудны, по прошествии нескольких лет Шарпантье порой будет намекать, что ей было известно об этом еще в 2011 году.

Когда я надавил на нее, Шарпантье признала, что в ее статье 2011 года, опубликованной в Nature, роль tracгРНК не была описана целиком: “Мне казалось очевидным, что tracгРНК должна оставаться с cгРНК, но некоторых деталей мы еще не понимали в полной мере и потому не стали писать об этом в статье”. Она решила, что опишет функцию tracгРНК тогда, когда найдет убедительный способ доказать свои выкладки экспериментальным путем.

Она изучала систему CRISPR в живых клетках. Чтобы сделать следующий шаг, нужно было заручиться поддержкой биохимиков, которые смогут изолировать химические компоненты системы в отдельных пробирках и выяснить, как именно работает каждый из них. Именно поэтому Шарпантье хотела познакомиться с Даудной – та в марте 2011 года должна была выступить на конференции Американского общества микробиологии в Пуэрто-Рико. “Я знала, что мы обе там будем, – говорит она, – и решила, что обязательно найду возможность с ней поговорить”.

Пуэрто-Рико, март 2011 года

Когда на второй день конференции Дженнифер Даудна вошла в кафе при гостинице в Пуэрто-Рико, Эмманюэль Шарпантье сидела за столиком в углу – в одиночестве, как ей и нравилось, – и выглядела гораздо элегантнее других посетителей. Даудну сопровождал ее приятель Джон ван дер Ост, голландский исследователь CRISPR, который показал на Шарпантье и спросил, не хочет ли Даудна, чтобы он их познакомил. “Было бы здорово, – ответила Даудна. – Я читала ее статью”[135].

Шарпантье показалась Даудне очаровательной: ее отличали легкая стеснительность – возможно, притворная, – прекрасное чувство юмора и несомненное обаяние. “Меня поразили ее напор и лукавый юмор, – говорит Даудна. – Она мне сразу понравилась”. Они поболтали несколько минут, а затем Шарпантье предложила встретиться для более серьезной беседы. “Я хотела предложить вам поработать вместе”, – сказала она.

На следующий день они встретились за обедом и затем прошлись по мощеным улицам Сан-Хуана. Когда речь зашла о Cas9, Шарпантье воодушевилась. “Нам нужно выяснить, как именно он работает, – заявила она. – Какой именно механизм он использует, чтобы разрезать ДНК?”

Шарпантье понравилось, что Даудна очень серьезна и внимательна к деталям. “Думаю, работать с вами будет интересно”, – сказала она. Даудне импонировало рвение Шарпантье. “Стоило ей сказать, что работать со мной будет интересно, как у меня по спине пробежал холодок”, – вспоминает она. Даудну соблазняло и то, что грядущая работа напоминала детективную историю, участие в которой придавало ее жизни смысл: она искала ключ к одной из главных загадок жизни.

Накануне отъезда в Пуэрто-Рико Даудна обсуждала карьерные планы с Мартином Йинеком, работающим в ее лаборатории постдоком, который изучал структуру Cas1 и Cas6. Йинек сомневался – как оказалось, совершенно зря, – что добьется успеха в науке, и подумывал стать редактором медицинского журнала. Но в конце концов он отказался от этого плана. “Пожалуй, я останусь у вас в лаборатории еще на год, – сказал он. – Что вы мне поручите?” Он подчеркнул, что больше всего ему хочется найти собственный проект, связанный с исследованиями CRISPR.

Выслушав предложение Шарпантье, Даудна сочла, что такой проект идеально подойдет для Йинека. “У меня есть замечательный биохимик, который также разбирается в структурной биологии”, – сказала она Шарпантье[136]. Они решили связать Йинека с постдоком из лаборатории Шарпантье, работавшим над ее более ранней статьей о Cas9, Кшиштофом Хылинским, специалистом по молекулярной биологии из Польши, который остался в Вене, когда Шарпантье переехала в Умео. Вместе эти четверо сделали одно из главных открытий в современной науке.

Эмманюэль Шарпантье, Дженнифер Даудна, Мартин Йинек и Кшиштоф Хылинский в Беркли, 2012 г.

Глава 17. CRISPR-Cas9

Успех

Когда Даудна вернулась в Беркли, они с Йинеком начали через Skype созваниваться с Шарпантье в Умео и Хылинским в Вене, чтобы вместе выработать стратегию выявления механизмов CRISPR-Cas9. Рабочая группа напоминала модель ООН: профессор Беркли с Гавайев, ее постдок из Чехии, профессор из Парижа, работающая в Швеции, и ее постдок родом из Польши, находящийся в Вене.

“Работа велась круглосуточно, – вспоминает Йинек. – Я проводил эксперимент в конце дня, отправлял письмо в Вену, а там Кшиштоф читал его, как только просыпался утром”. Затем они созванивались в Skype и решали, каким должен быть следующий шаг. “Днем Кшиштоф проводил этот эксперимент и отправлял мне результаты, пока я спал, поэтому, когда я просыпался и открывал почту, меня уже ждали новости”[137].

Сначала Шарпантье и Даудна участвовали в звонках лишь раз или два в месяц. В июле 2011 года ситуация изменилась, когда Шарпантье и Хылинский прилетели в Беркли на ежегодную конференцию по CRISPR, которая быстро набирала обороты. Хотя они тесно общались в Skype, Йинек тогда впервые лично встретился с Хылинским, дружелюбным долговязым парнем, которому очень хотелось поучаствовать в превращении фундаментальных исследований в полезный инструмент[138].

При личных встречах рождаются такие идеи, которые не приходят на телефонных конференциях и за разговорами в зуме. Так случилось в Пуэрто-Рико, а потом и еще раз, когда четверо исследователей впервые встретились в Беркли. Именно там они разработали стратегию, чтобы выяснить, какие молекулы необходимы системе CRISPR для разрезания ДНК. Личные встречи особенно полезны на ранних этапах проекта. “Ничто не сравнится с возможностью сидеть рядом с людьми, видеть их реакцию и обмениваться идеями лицом к лицу, – говорит Даудна. – Это краеугольный камень всех наших совместных проектов, включая и те, где огромный объем работы производится по электронной связи”.

Сначала у Йинека и Хылинского не получалось заставить CRISPR-Cas9 разрезать ДНК вируса в пробирке. Они пытались задействовать лишь два компонента: фермент Cas9 и cгРНК. Теоретически cгРНК должна была направлять фермент Cas9 к вирусу, чтобы далее он разрезал мишень. Но ничего не получалось. Чего-то не хватало. “Мы недоумевали”, – вспоминает Йинек.

Именно здесь в наш рассказ возвращается tracгРНК. В статье 2011 года Шарпантье показала, что tracгРНК необходима для создания направляющей cгРНК. Позже она высказала подозрения, что tracгРНК играет еще большую, постоянную роль, но серия их изначальных экспериментов не предполагала проверку этой вероятности. Когда эти эксперименты провалились, Хылинский решил добавить в пробирку tracгРНК.

План сработал: трехкомпонентный состав стабильно разрезал ДНК-мишень. Йинек сразу поделился новостью с Даудной: “Без tracгРНК направляющая cгРНК не связывается с ферментом Cas9”. После этого прорыва Даудна и Шарпантье стали принимать более активное участие в повседневной работе. Они явно шли к важному открытию – определению главных компонентов системы CRISPR, разрезающей гены.

Ночь за ночью Хылинский и Йинек обменивались результатами, понемногу продвигаясь к разгадке, а Шарпантье и Даудна все чаще обсуждали стратегию. Они сумели выяснить точный механизм действия каждого из трех важнейших компонентов комплекса CRISPR-Cas9. cгРНК содержала 20-буквенную последовательность, которая выступала в качестве набора координат для направления комплекса к фрагменту ДНК с подобной последовательностью. tracгРНК, которая участвовала в создании этой cгРНК, теперь играла дополнительную роль, формируя структуру, удерживающую другие компоненты на нужных местах при привязке к ДНК-мишени. Фермент Cas9 делал разрез.

Однажды, сразу после того, как ключевой эксперимент дал положительный результат, Даудна у себя дома готовила спагетти. Наблюдая, как они закручиваются в кипящей воде, она вспомнила, как в школе, изучая ДНК, рассматривала под микроскопом сперму лосося, и рассмеялась. Ее сын Энди, которому тогда было девять лет, спросил, что ее рассмешило. “Мы нашли один белок, фермент Cas9, – пояснила Даудна. – Его можно запрограммировать, чтобы он находил и разрезал вирусы. И это невероятно”. Энди продолжал расспрашивать, как он работает. За миллиарды лет, сказала она, бактерии выработали весьма странный и необычный способ защищаться от вирусов. И он способен к адаптации: всякий раз, когда появляется новый вирус, механизм учится распознавать его и давать ему отпор. Энди был поражен. “Я испытала двойную радость, – вспоминала Даудна, – радость от фундаментального открытия такой классной вещи и радость от возможности поделиться этим с сыном и объяснить все на понятном ему языке”. Любопытство в таком случае прекрасно[139].

Инструмент редактирования генов

Эта удивительная маленькая система, как скоро стало ясно, имела поистине судьбоносный потенциал: направляющую cгРНК можно было модифицировать, делая мишенью любую ДНК-последовательность по собственному выбору. Она поддавалась программированию. Она могла стать инструментом для редактирования генома.

Исследование CRISPR стало ярким примером переклички фундаментальной науки и трансляционной медицины. Сначала оно было движимо чистым любопытством охотников за микробами, стремившихся объяснить одну странность, с которой они столкнулись при секвенировании ДНК неординарных бактерий. Затем CRISPR изучали в попытке защитить бактерии йогуртовых культур от атакующих их вирусов. Это привело к фундаментальному открытию о рабочих механизмах биологии. Теперь биохимический анализ показывал путь к изобретению инструмента с практическим потенциалом. “Выявив компоненты системы CRISPR-Cas9, мы поняли, что можем программировать ее на свой лад, – говорит Даудна. – Иными словами, мы могли добавить другую cгРНК, чтобы в результате разрезать любую другую последовательность ДНК по нашему выбору”.

История науки знает не так уж много истинных озарений, но это было одно из них. “Нельзя сказать, что осознание пришло к нам постепенно, – вспоминает Даудна. – Все случилось внезапно”. Когда Йинек показал Даудне свои данные, демонстрирующие, что Cas9 можно программировать с другими направляющими РНК, чтобы резать ДНК в желаемых местах, ученые замолчали и переглянулись. “Боже мой, это может стать мощным инструментом для редактирования генома”, – заметила Даудна. Иными словами, они поняли, что разработали способ переписывать код жизни[140].

Одиночная направляющая РНК

На следующем этапе предстояло выяснить, можно ли еще больше упростить систему CRISPR. Если да, то она могла бы стать не просто очередным инструментом для редактирования генома, а инструментом, который легче поддавался бы программированию и был бы дешевле существующих методов.

Однажды Йинек пришел из лаборатории в кабинет Даудны. Он проводил эксперименты, чтобы определить минимальные требования к cгРНК, служившей проводником, и tracгРНК, которая привязывала ее к ДНК-мишени. Ученые стояли у белой доски перед столом Даудны, и Йинек рисовал схему строения двух малых РНК. Какие элементы cгРНК и tracгРНК играют ключевую роль при разрезании ДНК в пробирке? “Казалось, что система предполагает некоторую гибкость и длина фрагментов РНК может варьироваться”, – говорит Йинек. Каждую из малых РНК можно было сделать еще немного короче, но оставить при этом рабочей. Даудна прекрасно понимала структуру РНК и, как ребенок, радовалась возможности разобраться в механизмах ее работы. В процессе обсуждения ученым стало понятно, что они могут связать вместе две РНК, присоединив хвост одной из них к голове другой таким образом, чтобы итоговая молекула не потеряла функциональности.

Они хотели создать единую молекулу РНК, которая содержала бы и направляющую информацию с одной стороны, и идентификатор привязки с другой. В итоге получилась так называемая одиночная направляющая РНК (sдРНК). Сделав паузу, ученые переглянулись, а затем Даудна сказала: “Ничего себе”. “Такие моменты в науке приходят сами собой, – вспоминает она. – У меня по спине пробежал холодок и волоски на шее встали дыбом. В тот момент мы поняли, что у проекта, за который мы взялись из чистого любопытства, есть важное следствие, способное все в корне изменить”. И правда, можно представить, как поведение крошечной молекулы заставило волоски на шее у Даудны встать дыбом.

Даудна сказала Йинеку немедленно приступать к работе по соединению двух молекул РНК и созданию одиночной направляющей РНК для Cas9, и он поспешил обратно в лабораторию, чтобы заказать у поставщика необходимые молекулы РНК. Он также обсудил идею с Хылинским, и они быстро подготовили серию экспериментов. Когда они выяснили, какие фрагменты двух РНК можно удалить и как соединить РНК друг с другом, на создание работающей sдРНК ушло всего три недели.

Сразу стало очевидно, что одиночная направляющая РНК сделает CRISPR-Cas9 еще более универсальным, легким в использовании и программируемым инструментом для редактирования генов. Система с единой направляющей имела особенное значение – как с научной точки зрения, так и с позиции интеллектуальной собственности, – поскольку была изобретением человека, а не просто обнаруженным в природе феноменом.

К тому моменту сотрудничество Даудны с Шарпантье принесло два важных прорыва. Первым стало открытие, что tracгРНК играет ключевую роль не только в создании направляющей РНК, но и, что важнее, в удержании их вместе с ферментом Cas9 и привязке всей системы к ДНК-мишени для разрезания. Вторым – изобретение способа соединять две этих РНК в одиночную направляющую РНК. Изучая феномен, на совершенствование которого у бактерий ушли миллиарды лет эволюции, они превратили чудо природы в инструмент для людей.

В день, когда они с Йинеком придумали, как создать одиночную направляющую РНК, Даудна за ужином объяснила идею своему мужу. Поняв, что это может пригодиться для будущего патента на технологию редактирования генома, он посоветовал ей записать все в лабораторный журнал и засвидетельствовать. Тем же вечером Йинек вернулся в лабораторию и сделал подробное описание концепции. Было около девяти часов, но Сэм Стернберг и Рейчел Хорвиц еще не ушли. В нижней части на каждой странице лабораторных журналов отводится место для подписей свидетелей, необходимых при совершении важных открытий, и Йинек попросил Стернберга и Хорвиц расписаться. Поскольку к Стернбергу раньше не обращались с такой просьбой, он сразу понял, что этот вечер войдет в историю[141].

Глава 18. Science, 2012

Когда настала пора писать статью о CRISPR-Cas9, Даудна и ее коллеги снова перешли на круглосуточную совместную работу, как и в период проведения экспериментов. Они разместили рукопись на хостинге Dropbox, где в реальном времени фиксировались все изменения, которые каждый из ученых вносил в файл. Йинек и Даудна работали, пока в Калифорнии был день, а поздно вечером связывались по скайпу с Европой, где только занималась заря, и на следующие двенадцать часов на арену выходили Шарпантье и Хылинский. Поскольку весной в Умео солнце не садится, Шарпантье сказала, что может работать в любое время суток. “Когда не темнеет, много не поспишь, – говорит она, – и особенной усталости в эти месяцы не чувствуешь, поэтому я всегда была в строю”[142].

Восьмого июня 2012 года Даудна нажала на кнопку “Отправить” на своем компьютере и представила рукопись на рассмотрение редакторам журнала Science. В списке авторов было шесть человек: Мартин Йинек, Кшиштоф Хылинский, Инес Фонфара, Майкл Хауэр, Дженнифер Даудна и Эмманюэль Шарпантье. Имена Йинека и Хылинского были отмечены звездочкой, и в примечании указывалось, что они внесли в работу одинаковый вклад. Даудна и Шарпантье были упомянуты последними, поскольку выступали в качестве ведущих исследователей, руководящих лабораториями[143].

В статье на 3500 слов подробно описывалось, как cгРНК и tracгРНК привязывают белок Cas9 к ДНК-мишени. В ней также демонстрировалось, каким образом структура двух доменов Cas9 определяет, как каждый из них разрезает последовательности ДНК в конкретном месте. Наконец, в ней объяснялось, как ученым удалось связать cгРНК и tracгРНК и синтезировать одиночную направляющую РНК. Авторы отмечали, что полученную систему можно использовать для редактирования генома.

Получив статью, редакторы Science обрадовались. Хотя многие аспекты работы CRISPR-Cas9 в живых клетках уже были описаны ранее, исследователям впервые удалось выделить отдельные компоненты системы и изучить их биохимические механизмы. Кроме того, в статье предлагалось потенциально полезное изобретение: одиночная направляющая РНК.

По настоянию Даудны редакторы ускорили процесс рецензирования. Даудна знала, что готово еще несколько статей о CRISPR-Cas9, в том числе работа одного литовского исследователя (подробнее о нем чуть позже), и хотела убедиться, что результаты, полученные ее командой, появятся в печати первыми. Редакторы Science тоже вели конкурентную борьбу: им вовсе не хотелось, чтобы их обошел соперничающий журнал. Они попытались привлечь к рецензированию пионера CRISPR Эрика Сонтхаймера и дали ему на работу всего два дня, обозначив необычайно сжатые сроки. Он отказался, поскольку был занят собственным исследованием в этой же сфере, но редакторы журнала быстро нашли других рецензентов.

В комментариях к статье авторов лишь попросили прояснить несколько моментов. Был один важный вопрос, которого ученые не коснулись в своей работе. В ходе экспериментов рассматривалась система CRISPR-Cas9 распространенной бактерии Streptococcus pyogenes, вызывающей стрептококковый фарингит. Как и все бактерии, это одноклеточный организм, не имеющий ядра. В статье, однако, говорилось, что система CRISPR-Cas9 может использоваться для редактирования генома человека. Шарпантье полагала, что в связи с этим возникнут вопросы. “Я ожидала, что рецензенты поинтересуются, доказано ли, что она способна работать в человеческих клетках, – вспоминает она. – Но этого вопроса не возникло, хотя в заключении я написала, что она может стать альтернативой для существующих методов редактирования генома”[144].

Редакторы Science одобрили правки и официально приняли статью к публикации в среду, 20 июня 2012 года, как раз когда в Беркли собирались участники ежегодной конференции по CRISPR. Шарпантье из Умео и Хылинский из Вены прилетели на несколько дней раньше, чтобы вместе с остальными в последний раз пройтись по тексту и внести в него коррективы. “Кшиштоф страдал от джетлага, – вспоминает Шарпантье, – но со мной такого не было, потому что я жила в Умео, где никогда не темнело, и не придерживалась строгого режима сна”[145].

Собравшись в кабинете Даудны на седьмом этаже, ученые смотрели на экране ее компьютера, как итоговые PDF-файлы и графики загружаются в онлайн-систему журнала. “Мы вчетвером сидели в кабинете и наблюдали за индикаторами загрузки, – рассказывает Йинек, – и взорвались ликованием, когда последний достиг ста процентов”.

Когда последний вариант статьи был загружен, Даудна и Шарпантье уединились в кабинете Даудны. Прошло всего четырнадцать месяцев с момента их знакомства в Пуэрто-Рико. Пока Шарпантье любовалась солнцем, которое клонилось к горизонту над заливом Сан-Франциско, Даудна говорила, какое удовольствие доставила ей совместная работа. “Момент, когда мы наконец смогли вместе порадоваться открытию и поделиться личным, был чудесен, – вспоминает Даудна. – Мы получили возможность перевести дух и обсудить, как усердно мы работали вместе, пока нас разделяли тысячи миль”.

Когда разговор зашел о будущем, Шарпантье отметила, что хотела бы снова сосредоточиться на фундаментальной науке и изучении микробов, а не создавать инструменты для редактирования генома, и призналась, что готова в очередной раз сменить лабораторию и, возможно, перебраться в Институт Макса Планка в Берлине. Даудна полушутя спросила ее, собирается ли она когда-нибудь обосноваться в одном месте, выйти замуж, завести детей. “Она ответила, что не хочет этого, – говорит Даудна. – Сказала, что любит быть одна, дорожит личным временем и не ищет близких отношений”.

Тем вечером Даудна организовала праздничный ужин в расположенном в Беркли ресторане “Ше Панисс”, шеф-повар которого Элис Уотерс была сторонницей подхода “с фермы к столу”. Даудна еще не успела прославиться за пределами возвышенной сферы науки и потому не смогла забронировать столик в роскошном зале на первом этаже, но разместила всю команду за длинным столом в кафе попроще наверху. Они заказали шампанское и подняли тост за начало новой эры в биологии. “Нам казалось, что начинаются удивительные времена, когда наука будет пожинать плоды, и мы гадали, что ждет нас дальше”, – вспоминает Даудна. Йинек и Хылинский ушли раньше, отказавшись от десерта. Той ночью им предстояло подготовить слайды для выступления на конференции на следующий день. Пока они в сумерках возвращались в лабораторию, Хылинский позволил себе выкурить сигарету.

Глава 19. Дуэль презентаций

Виргиниюс Шикшнис

Биохимик Виргиниюс Шикшнис из Вильнюсского университета в Литве отличается мягкостью манер, носит очки в тонкой оправе и улыбается всегда немного смущенно. Он изучал органическую химию в Вильнюсе, окончил аспирантуру в Московском государственном университете, а затем вернулся в родную Литву. Он заинтересовался CRISPR, когда прочел опубликованную в 2007 году статью, где исследователи йогуртовых культур Родольф Баррангу и Филипп Хорват из компании Danisco доказали, что CRISPR – это оружие, которым бактерии обзавелись в ходе борьбы с вирусами.

К февралю 2012 года он подготовил работу, указав Баррангу и Хорвата в качестве соавторов, и объяснил, как cгРНК в системе CRISPR направляет фермент Cas9, чтобы он разрезал атакующий вирус. Он отправил ее в журнал Cell, который без церемоний отказал ему в публикации. Редакторы сочли статью недостаточно интересной и даже не представили ее рецензентам. “Хуже того, мы отправили ее в журнал Cell Reports, который непосредственно связан с Cell, – говорит Шикшнис. – И там ее тоже отвергли”[146].

Далее он попробовал отправить ее в PNAS, официальный журнал Национальной академии наук США. Верный способ опубликовать работу в PNAS – получить одобрение одного из академиков. 21 мая 2012 года Баррангу решил отправить аннотацию к статье тому академику, который был лучше всех знаком с темой, – Дженнифер Даудне.

Виргиниюс Шикшнис

Даудна заканчивала собственную статью в соавторстве с Шарпантье, поэтому отказалась взять на себя обязанности рецензента. Она прочла лишь аннотацию, а не всю работу, но даже этого ей было достаточно, чтобы узнать, что Шикшнис открыл многие механизмы процесса, в ходе которого, как указывалось в тексте, “Cas9 осуществляет расщепление ДНК”. В аннотации также отмечалось, что это может привести к разработке метода редактирования ДНК: “Эти данные прокладывают путь к синтезу универсальных программируемых РНК-направляемых ДНК-эндонуклеаз”[147].

Тот факт, что Даудна после этого поспешила опубликовать статью собственной команды, если не спровоцировал полемику, то вызвал некоторое недоумение в среде исследователей CRISPR. “Просто посмотрите, когда Дженнифер подала заявку на патент и когда отправила свою статью в Science”, – говорит Баррангу. На первый взгляд, здесь и правда есть повод для недоверия. Даудна получила аннотацию Шикшниса 21 мая, заявку на патент они с коллегами подали 25 мая, а статью в Science отправили 8 июня.

На самом деле, однако, команда Даудны работала над заявкой и статьей задолго до получения аннотации от Шикшниса. Баррангу подчеркивает, что ни в чем Даудну не винит. “В этом не было ничего некорректного и даже необычного, – говорит он. – Она ничего не украла. Мы все отправили ей сами. Винить ее нам не в чем. Наука ускоряется, когда возникает конкуренция. Появляется стимул работать усерднее”[148]. В конце концов, Даудна сохранила дружеские отношения с Баррангу и Шикшнисом. В своем взаимодействии они одновременно и соперничали, и сотрудничали, и такие отношения были всем им прекрасно знакомы.

Впрочем, нашелся один конкурент, которому показалось подозрительным, что Даудна решила поспешить с публикацией статьи, – это был Эрик Лэндер, директор Института Брода при Гарварде и MIT. “Она сообщает редакторам Science о наличии конкуренции, затем второпях сдает статью, и Science подгоняет рецензентов, – говорит он. – Все готово за три недели, и она опережает литовцев”[149].

Лэндер неявным образом критикует Даудну, и это кажется мне интересным и даже забавным, поскольку он один из самых боевитых людей из всех, кого я знаю. И он, и Даудна открыты для конкуренции, и потому я подозреваю, что их соперничество в результате становится лишь более ожесточенным. Но также мне кажется, что благодаря этому они понимают друг друга, как соперники в романе Ч. П. Сноу “Наставники” понимают друг друга лучше, чем кто-либо еще понимает их. Однажды за ужином Лэндер сказал мне, что у него хранятся письма, которые Даудна отправила редакторам Science, чтобы поторопить их с публикацией статьи 2012 года, после того как она прочитала аннотацию к работе Шикшниса. Когда я спросил Даудну об этом, она сразу подтвердила, что сообщила редакторам Science, что в конкурирующий журнал отправлена статья на близкую тему, и попросила ускорить процесс рецензирования. “И что такого? – говорит она. – Спросите у Эрика, поступал ли он так хоть раз в жизни”. Когда мы снова встретились с Лэндером за ужином, я сказал, что Даудна посоветовала мне задать ему этот вопрос. Он немного помолчал, затем рассмеялся и беззаботно ответил: “Конечно. Так и работает наука. Это вполне нормально”[150].

Выступление Шикшниса

Баррангу был одним из организаторов конференции по CRISPR, состоявшейся в июне 2012 года в Беркли, куда прилетели Шарпантье и Хылинский, и он пригласил Шикшниса представить свою работу. Это подготовило почву для противостояния двух команд, которые спешили описать механизмы CRISPR-Cas9.

Как Шикшнис, так и команда Даудны и Шарпантье должны были представить результаты своих исследований в четверг, 21 июня, на следующий день после того, как Даудна загрузила итоговую версию статьи в систему журнала Science и отпраздновала это с коллегами в ресторане “Ше Панисс”. Баррангу решил, что Шикшнис выступит первым, хотя его работу еще не приняли к публикации, а сразу вслед за ним презентацию проведут ученые из команды Даудны и Шарпантье.

Приоритет для анналов истории был определен: статья Даудны и Шарпантье, уже принятая в Science, будет опубликована онлайн 28 июня, а работа Шикшниса выйдет только 4 сентября. Тем не менее решение Баррангу позволить Шикшнису первым выступить на конференции в Беркли давало ученому возможность заявить о своих правах на часть славы, если бы его исследование оказалось сопоставимым с работой команды Даудны и Шарпантье или и вовсе превзошло бы ее. “Я определял, в каком порядке пойдут выступления, – говорит Баррангу. – Из лаборатории Даудны пришел запрос поставить презентацию раньше выступления Виргиниюса. Я ответил отказом. Виргиниюс первым прислал мне свою статью еще в феврале, когда мы пытались опубликовать ее в Cell, и потому я решил, что будет справедливо позволить ему выступить первым”[151].

Сразу после обеда в четверг, 21 июня, Виргиниюс Шикшнис выступил с презентацией, основанной на своей неопубликованной статье, в 78-местной аудитории, расположенной на первом этаже недавно открытого в Беркли Центра Ли Кашинга, где проходила конференция. “Мы выделили комплекс Cas9-cгРНК и продемонстрировали, что in vitro он делает двухцепочечный разрез в определенных местах целевых молекул ДНК”, – заявил он. Далее он отметил, что однажды описанная система может стать инструментом для редактирования генома.

Однако в статье и презентации Шикшниса были пробелы. В частности, он рассказал о “комплексе Cas9-cгРНК”, но даже не упомянул о том, какую роль tracгРНК играет в разрезании генов. Хотя он объяснил, как tracгРНК участвует в создании cгРНК, от него ускользнул тот факт, что этой молекуле необходимо и дальше участвовать в процессе, чтобы прикрепить cгРНК и Cas9 к фрагменту ДНК, который подлежит уничтожению[152].

По мнению Даудны, это значило, что Шикшнис не понял, в чем состоит фундаментальная задача tracгРНК. “Если не знаешь, что tracгРНК нужна для разрезания ДНК, – позже сказала она, – то никак не можешь использовать ее в качестве технологии. У тебя не получилось установить, какие компоненты системы обеспечивают ее работу”.

Конкуренция была напряженной, и Даудна хотела, чтобы все заметили, что Шикшнису не удалось определить роль tracгРНК. Она сидела в аудитории в третьем ряду и подняла руку, как только Шикшнис закончил доклад. Она спросила: “Показывают ли ваши данные, какую роль в процессе расщепления играет tracгРНК?”

Шикшнис начал издалека, но Даудна попросила его выражаться яснее. Он не пытался опровергнуть ее доводы. “Помню, обсуждение после вопроса Дженнифер едва не вылилось в дебаты, и она категорически настаивала, что tracгРНК представляет собой ключевой компонент системы, не упомянутый в работе, представленной Виргиниюсом, – говорит Сэм Стернберг. – Он с этим не спорил, но и не признавал в полной мере, что он это упустил”. Шарпантье тоже удивилась. В конце концов, она частично описала роль tracгРНК в 2011 году. “Я не поняла, почему Шикшнис, прочитав мою статью 2011 года, не стал дальше анализировать роль tracгРНК”, – отмечает она[153].

Справедливости ради, Шикшнис заслуживает большого уважения, ведь он совершил многие биохимические открытия примерно в одно время с Даудной и Шарпантье, и однажды, надеюсь, ему все-таки отдадут должное. Возможно, я уделяю слишком много внимания роли крошечной tracгРНК, но дело в том, что я пишу книгу с позиции Даудны, а она подчеркивала важность tracгРНК во многих наших интервью. Но мне и правда кажется, что tracгРНК имеет огромное значение. При объяснении удивительных механизмов жизни важны все мелочи. Показав, какую именно роль играют два фрагмента РНК – tracгРНК и cгРНК, ученые получили ключ к тому, чтобы понять, как превратить CRISPR-Cas9 в инструмент для редактирования генома и как соединить две РНК и создать простой единый проводник к нужному целевому гену.

Вот это да!

Когда Шикшнис закончил, настала очередь Даудны и Шарпантье, которые, как было известно большинству присутствующих, собирались представить ряд важных открытий. Ученые остались на своих местах по соседству друг с другом, доверив выступление постдокам, которые провели большую часть экспериментов, Йинеку и Хылинскому[154].

Прямо перед началом презентации в аудиторию в сопровождении постдоков и студентов вошли два профессора биологии из Беркли. Даудна связывалась с ними и предлагала вместе искать способы обеспечить работу CRISPR-Cas9 в человеческом организме, но другие участники конференции никого из них не знали. Стернберг предположил, что пришли патентные поверенные. Их появление усилило драматизм ситуации. “Помню, все удивились, когда вошла целая дюжина незнакомых людей, – говорит Даудна. – Это стало своего рода знаком, что грядет нечто особенное”.

Йинек и Хылинский постарались сделать презентацию занятной. Они подготовили слайды, чтобы по очереди объяснять, какие эксперименты провели, и дважды отрепетировали доклад перед выступлением. Аудитория собралась небольшая, и конференция проходила в неформальной и дружественной атмосфере. Тем не менее оба докладчика заметно волновались, и особенно беспокоился Йинек. “Мартин сильно нервничал, и я за него переживала”, – говорит Даудна.

Но причин для беспокойства не было. Презентация стала триумфом. Сильвен Муано, пионер CRISPR из Университета Лаваля в Квебеке, поднялся и сказал: “Вот это да!” Другие принялись строчить письма и сообщения коллегам, оставшимся в лабораториях.

Позже Баррангу, исследователь из Danisco и соавтор Шикшниса, сказал, что, выслушав доклад, он понял, что Даудна и Шарпантье вывели науку на новый уровень. “Статья Дженнифер явно была гораздо лучше нашей, – признает он. – Их нечего было и сравнивать. Она стала поворотным моментом и превратила CRISPR из специфической особенности микробного мира в технологию. Именно поэтому мы с Виргиниюсом не обиделись”.

Кшиштоф Хылинский

Мартин Йинек

Особенно показательной стала реакция Эрика Сонтхаймера, который пришел в восторг и одновременно почувствовал укол зависти. Он одним из первых спрогнозировал, что CRISPR станет инструментом для редактирования генома. Когда Йинек и Хылинский завершили презентацию, он поднял руку и задал вопрос: как применять технологию одиночной направляющей РНК для редактирования генома в эукариотических клетках, то есть в клетках, имеющих ядра? В частности, будет ли технология работать в клетках человека? Докладчики предположили, что технологию можно адаптировать, подобно тому как ранее были адаптированы многие другие молекулярные технологии. После обсуждения Сонтхаймер, скромный ученый старой школы, повернулся к Даудне, которая сидела на два ряда дальше него, и одними губами сказал: “Надо поговорить”. Когда объявили очередной перерыв, они вышли из аудитории и встретились в коридоре.

“Я понимал, что мы собираемся работать над одними и теми же вещами, но свободно говорил с ней, поскольку не сомневался, что могу ей доверять, – вспоминает Сонтхаймер. – Я сказал, что налаживаю работу CRISPR в дрожжах. Она ответила, что хочет продолжить беседу, потому что система CRISPR будет быстро адаптирована для эукариотических клеток”.

Тем вечером Даудна пешком пришла в центр Беркли, где за ужином в японском ресторане встретилась с тремя исследователями, которые ранее были и впоследствии остались ее коллегами и конкурентами: Эриком Сонтхаймером и двумя учеными, статья которых только что померкла в блеске ее собственной работы, Родольфом Баррангу и Виргиниюсом Шикшнисом. По словам Баррангу, они не расстроились, что проиграли в гонке, поскольку признали победу Даудны честной. Пока они спускались по улице к ресторану, он даже спросил у Даудны, не стоит ли им с Шикшнисом отозвать статью, ожидающую публикации. Даудна улыбнулась. “Нет, Родольф, с вашей статьей все в порядке, – сказала она. – Не нужно ее отзывать. Ею вы вносите собственный вклад в науку, а ведь именно к этому все мы и стремимся”.

За ужином ученые рассуждали, в каком направлении их лаборатории могут двинуться дальше. “Атмосфера была очень теплой, хотя и казалось, что неловкости не избежать, – говорит Сонтхаймер. – Просто чудесный ужин в чудесное время, когда все мы только начинали понимать, какую важность это обретет”.

Статья Даудны и Шарпантье, опубликованная онлайн 28 июня 2012 года, дала стимул к развитию совершенно новой области биотехнологий – разработке инструмента для редактирования генома человека на базе CRISPR. “Мы все понимали, что вступаем в большую игру, где каждый будет стремиться как можно скорее [воссоздать процесс] в клетках человека, – отмечает Сонтхаймер. – Время для этой идеи настало, и нам предстоял забег к цели”.