Текст книги "Расшифрованная жизнь. Мой геном, моя жизнь"

Затем фрагменты пропускают через слой геля, на котором молекулы ДНК под действием электрического поля разделяются в зависимости от размера. Теперь можно прочитать последовательность, поскольку более крупным фрагментам ДНК требуется больше времени для прохождения через гель. Поскольку метки на всех четырех нуклеотидах – C, G, A, T – одинаковы и оставляют одинаковый след в виде черных полосок на рентгеновской пленке, необходимо проводить четыре отдельных эксперимента, по одному на каждую букву кода. После использования ДНК-полимеразы для каждого из четырех нуклеотидов-терминаторов (в одной серии опытов помечены все C, в другой – все G, и так далее), их помещают на четыре соседние дорожки на том же самом геле. Когда фрагменты разделяются, одна дорожка демонстрирует фрагменты ДНК, оканчивающиеся на С, другая – оканчивающиеся на G, и так далее.

Гель высушивают, выдерживают несколько дней на рентгеновской пленке, оставляя четыре параллельные дорожки с черными полосками, потом внимательно изучают пленку, начиная с первой из четырех дорожек. Так и получают искомую последовательность, записывая по порядку каждую следующую букву сотни раз для каждого образца. Это трудоемкий и длительный процесс, в течение которого могут происходить – и происходят – всяческие сбои. Если одна из четырех реакций на геле не получилась, весь эксперимент идет насмарку; нередко случается, что дорожки располагаются не параллельно друг другу. Это затрудняет сравнивание черных меток и пробелов на каждой из дорожек и считывание всей последовательности. При высыхании гель может растрескаться, и часто именно так и происходит. Реагенты могут разлагаться, и это тоже часто у нас случалось…

Меня очень раздражала возможность различной интерпретации результатов – я часто видел, как выводы делались не столько на основании полученных данных, сколько в силу авторитета или в интересах какого-нибудь ученого. Я же хотел получить истинные данные, основанные на эксперименте. Последовательность либо есть, либо ее нет. Она либо точна, в пределах погрешностей метода, либо нет – как правило, в результате неряшливости опыта.

После многих недель напряженной работы мы смогли получить клон кДНК для адреналинового рецептора мозга человека. Наше возбуждение достигло предела, когда мы поняли, что эта последовательность значительно отличается от последовательности рецептора индюшки. Мы почувствовали себя на пороге первого большого успеха.

Но как только мы определили последние участки последовательности, стало ясно, что работу мы не закончили: нам недоставало начального участка, то есть точки, на которой у ДНК обычно расположен генетический эквивалент знака препинания. Как уже упоминалось, только небольшой процент нашей ДНК представляет собой гены, кодирующие белки. Чтобы помочь молекулярному механизму клетки их различать, существуют генетические эквиваленты прописных букв и точек.

В любом тексте предложение начинается с заглавной буквы. Так и у большинства генов начало кодирующей белок области ДНК начинается так называемым стартовым кодоном ATG (кодирующим аминокислоту метионин). И точно так же, как заглавные буквы часто встречаются и в середине предложения, в середине гена может появиться кодон метионина. Поэтому необходима дополнительная информация – действительно ли ATG отмечает истинное начало гена. Можно, например, поискать ближайший стопкодон, одну из молекулярных «точек» на концах «предложений» ДНК, которые указывают молекулярному механизму на прекращение синтеза белка.

Поскольку у нас имелся только один сегмент ДНК из библиотеки ДНК мозга, соответствующей адреналиновому рецептору, для определения остальной части гена нам нужна была другая библиотека. Единственным выходом было изготовить из последовательности вблизи недостающего участка радиоактивный зонд и с его помощью найти во второй библиотеке участок с недостающим концом гена.

Наши попытки опять были похожи на поиски иголки в стоге сена, хотя на этот раз количество изучаемых ДНК было меньше. Во второй геномной библиотеке ДНК длина фрагментов в среднем составляла 18 тысяч пар оснований, и каждый из этих фрагментов (клонов) представлял лишь 0,0006 % из 3 миллиардов букв генома. Вместо поиска одного клона среди миллионов мы искали один из приблизительно 167 тысяч клонов. Через пару недель у нас появилось несколько перспективных версий. У одного клона длиной в 18 тысяч букв явно обнаруживался конец гена, поэтому мы приступили к его секвенированию.

План сработал. Наконец-то мы собрали всю последовательность генов с помощью компьютера и написали первую в моей жизни статью по молекулярной биологии{16}16
  Chung F. Z., Lentes K. U. et al. «Cloning and Sequence Analysis of the Human Brain Beta-Adrenergic Receptor: Evolutionary Relationship to Rodent and Avian Beta-Receptors and Porcine Muscarinic Receptors», FEBS Lett. 211, 200–6, 1987.


[Закрыть]. Мы послали ее в FEBS Letters (журнал Федерации европейских биохимических обществ) – я был знаком с его редактором Джорджио Семенца, и он обещал ее быстро опубликовать. Вскоре нам удалось получить последовательность первого гена адреналинового нейротрансмиттерного рецептора мозга человека. Мы прекрасно понимали, что впереди у нас еще много работы – начиная с очистки рецепторных белков до разработки методики считывания кода, но чувствовали, что сделали нечто очень важное.

Увидеть своими глазами последовательность ДНК, которая до сих пор существовала лишь в воображении, было поразительно, – вроде как выйти на яркий солнечный свет из пещерной темноты. Даже сегодня мне кажется невероятным увидеть молекулярные коды с помощью столь несложной технологии. Та статья стала поворотным пунктом в моей карьере: вместе с командой единомышленников я вступил в новую область науки – молекулярную биологию. И мы были готовы совершить новый рывок.

Я понимал, что определение последовательности гена или белка – только первый шаг к пониманию того, как работает адреналин. Завершение этого этапа означало всего лишь начало следующих. Например, можно было внедрить ген рецептора человека в клетки мышей, культивировать их, начать массовое производство рецепторов и использовать их в самых различных экспериментах. Следовало получить намного больше последовательностей для продолжения работы над нашим открытием – ведь мы поняли, что различные рецепторы нейротрансмиттеров взаимодействуют с одним и тем же антителом. Чтобы подтвердить наше предположение об их общем эволюционном происхождении, нужно было сравнить последовательности большого числа рецепторов. Попытки прочитать ДНК нескольких рецепторных генов оказались первым, пусть и неосознанным, шагом в новую, тогда еще не существовавшую область науки – геномику.

Кардинальному повороту в моих исследованиях способствовала вышедшая в Nature статья группы ученых Калифорнийского технологического института (Калтех) под руководством Ли Гуда о замечательных возможностях новой технологии секвенирования ДНК. Четыре различные реакции секвенирования по Сенгеру проводились в одной дорожке на секвенирующем геле с помощью четырех различных флуоресцентных красителей. Двигаясь к нижней части геля, фрагмент ДНК попадал под лазерный луч, активирующий краситель. Светящиеся красители легко обнаружить с помощью фотоусилительной трубки и передать данные на компьютер. Появление четырех цветов, соответствующих четырем нуклеотидам, означало непосредственное прочтение генетического кода.

Раньше я уже работал с Ли Гудом и его постдоком Майклом Ханкапиллером над рецепторными белками, и теперь решил снова к ним обратиться. Потратив почти год на секвенирование методом радиоактивных меток, причем с весьма скудными результатами, я сразу оценил все преимущества технологии Калтеха, связался с авторами статьи и узнал, что Ханкапиллер вскоре возглавит работу по разработке промышленного секвенирования ДНК. Он перешел на работу в биотехнологическую компанию Applied Bio systems (ABI). Я поговорил с Ханкапиллером и местным представителем ABI с предложением купить одно из их первых устройств. Мое предложение заинтересовало ABI, поскольку сам факт приобретения НИЗ этих приборов именно у ABI мог бы поднять престиж компании и сделать рекламу их технологии. После долгих переговоров все было согласовано, и моя лаборатория готовилась стать полигоном для испытания нового метода секвенирования. Дело было только за суммой в 110 тысяч долларов, чтобы заплатить за секвенатор. Однако завотделом фундаментальных исследований НИЗ Эрнст Фриз был против покупки неапробированной технологии, и вместо этого предложил мне 250 тысяч долларов на покупку секвенатора белка.

Мы с Фризом поспорили о сравнительных достоинствах секвенирования белка и секвенирования ДНК, и я проиграл. Я был в полном отчаянии, но через несколько дней вспомнил про специальный счет на 250 тысяч долларов от Министерства обороны для идентификации химического оружия и заявил Фризу о своей решимости опробовать новое устройство, воспользовавшись этими деньгами. Моя решительность произвела на него впечатление, и заказ на секвенатор был отправлен в ABI.

И в феврале 1987 года новое устройство для секвенирования ДНК доставили по адресу «НИЗ, корпус 36». В этом контейнере находилось мое будущее. Я носился с этим прибором, как с ребенком. В лаборатории было мало места, и я велел поставить секвенатор в свой кабинет. Моей сотруднице Жанин Гокейн не хватало уверенности в собственных силах, но я верил в ее способности и попросил помочь запустить новый прибор.

Самой важной его частью была электрофорезная камера с вертикальным гелем для секвенирования, размером с блокнот. В геле было 16 дорожек для одновременного запуска 16 образцов. (Требовалось еще прогнать 4 стандарта, чтобы убедиться в правильном функционировании устройства, оно могло справиться лишь с дюжиной образцов.) В нижней части геля находился сканер, который двигался взад-вперед, передавая сигналы от флуоресцентных красителей в компьютер. Один проход занимал 16 часов и выдавал данные, на получение которых старым методом ушла бы неделя.

Потратив еще несколько недель на исправление технических неполадок, мы начали получать прекрасные результаты, до двух сотен пар оснований генетического кода с каждого образца ДНК. Проблема состояла лишь в том, что программное обеспечение прибора было примитивным и ненадежным. Позднее наши программисты потратили немало времени на усовершенствование компьютера.

На ключевом этапе процесса секвенирования мы использовали ДНК-полимеразу. Это фермент, который копирует ДНК с помощью небольшого фрагмента ДНК – праймера для секвенирования. Чтобы понять, как работают полимераза и праймер, представим процесс ремонта поврежденных железнодорожных путей, где на определенном участке удален один рельс. Железнодорожные пути – это двойная спираль ДНК, а ремонтная бригада – ДНК-полимераза, и вот она начинает укладывать новые пути с того места, где было два нетронутых рельса. ДНК-полимеразу можно обмануть и заставить начать с определенной точки на ДНК с помощью короткого кусочка синтетической ДНК (праймера), который связывается с определенными основаниями для создания короткого отрезка двойной спирали ДНК.

Еще будучи стажером, я научился у Ната Каплана проверять чистоту и количество реагентов, не доверяя гарантиям поставщиков. Запуская прибор, я каждый раз измерял количество ДНК и секвенирующего праймера, чтобы получить правильное соотношение между реагентами и продуктами химической реакции. Такое внимание к деталям оказалось чрезвычайно важным: представители ABI заявили, что до нас никто так не интерпретировал результаты секвенирования, да и вообще не получал приличные данные. Большинство их клиентов были настолько разочарованы, что вернули секвенаторы ABI. А мы достигли существенного успеха с помощью этого устройства и сумели использовать его для секвенирования двух рецепторных генов из сердца крысы – генов бета-адренергетического рецептора, изменяющего активность сердцебиения в ответ на введение адреналина, и мускаринового рецептора, который замедляет частоту сердечных сокращений под влиянием блуждающего нерва. Мы быстро секвенировали оба гена, а для сравнения выполнили секвенирование некоторого количества генов вручную методом Сенгера. Осенью 1987 года мы опубликовали результаты нашей работы в PNAS, и они стали первыми данными, полученными методом автоматизированного секвенирования ДНК – тем самым методом, о котором я прочитал в журнале Nature всего год назад{17}17
  Gocayne J. D., Robinson D. A. et al. «Primary Structure of Rat Cardiac Beta-Adrenergic and Muscarinic Cholinergic Receptors Obtained by Automated DNA Sequence Analysis: Further Evidence for a Multigene Family». Proc. Natl. Acad. Sci., USA 84, 8296–8300, 1987.


[Закрыть]. Направление моих исследований изменилось бесповоротно и навсегда.

После клонирования, секвенирования и выделения адреналинового рецептора мы приступили к определению его структуры и функций методами молекулярной биологии. Каким образом он распознает адреналин? Что происходит после связывания рецептора с адреналином? Что на самом деле делает молекула рецептора? Что контролирует синтез и распад рецептора? Какова молекулярная структура рецептора в мембранах наших клеток?

Основой решения этих задач стало установление трехмерной структуры рецепторного белка в клеточной мембране. Пространственная структура белка не однозначно определяется последовательностью ДНК, и установление этой структуры остается одной из великих задач биологии. Очень важно выяснить, как одна из огромного числа молекул, беспорядочно перемещающихся в наших клетках, приобретает правильную форму и правильный заряд для присоединения к рецептору и вызывает жизненно важные реакции – например, учащение сокращений сердца или замедление роста клеток.

Все занимавшиеся исследованием структуры молекулы адреналинового рецептора непременно отмечали ее ключевую особенность: наличие 7 участков аминокислот, согласно компьютерному моделированию, располагающихся в форме штопора или альфа-спирали. Эти спирали чаще всего встроены в липидные мембраны клеток. Напомним, что рецепторные молекулы являются основным средством связи между внешней поверхностью клетки и ее содержимым, – это много лет назад показали мои эксперименты со стеклянными бусинами. Адреналиновый рецептор встроен в мембрану так, что эти семь «пальцев» образуют нечто вроде кармана для захвата адреналина и таким образом изменяют остальную часть молекулы рецептора, «объявляя» о появлении химического мессенджера. Среда вне липидной мембраны представляет собой водный раствор, поэтому мы полагали, что соединенные с адреналином аминокислоты рецептора должны быть гидрофильными, а также отрицательно заряженными, так как часть молекулы адреналина несет положительный заряд. И мы действительно нашли несколько аминокислот с такими свойствами. Другие аминокислоты последовательности рецепторного белка, например пролин, обычно играют важную роль в построении его структуры, образуя своеобразные изгибы.

К тому времени нам удалось выяснить, что происходит при изменении конфигурации рецепторного белка. Один из методов молекулярной биологии, так называемый «сайт-направленный мутагенез», или «белковая инженерия», позволил нам провести некоторые хитроумные эксперименты. Изменяя код гена рецептора, можно изменить последовательность аминокислот, то есть саму структуру белка. Поэтому мы могли бы проанализировать работу этой некогда неуловимой молекулы, если бы выяснили, как работает измененный рецепторный белок – например, по-прежнему ли он связан с адреналином и «нравится» ли другим препаратам с ним связываться? И если да, то действует ли рецептор так же, как при взаимодействии с адреналином?

Должен признаться, что в душе я – старомодный биохимик. Мне нравится думать не только о мутациях, которые изменяют структуру белков, но и о том, как эти изменения отражаются на биологическом поведении организма. Очень многие генетики довольствуются лишь тем, что обнаруживают связь между кусочком ДНК и каким-то признаком. Для меня это похоже на впечатление от встречи с кем-то, лично знакомым с иной знаменитостью: «У меня есть друг, который знаком с Мадонной!». Мне этого мало. Я хочу знать гораздо больше, и не только о Мадонне. Я хочу понять, что это за биологический рецептор, который вдохновляет ту же Мадонну? И всех остальных людей, если уж на то пошло!

В результате мы изменили десятки аминокислот в рецепторных белках, и в 1988 году опубликовали две важные статьи об аминокислотах, влияющих на способ связи и активирования рецептора молекулами адреналина. Но, на удивление, эти молекулы не оказывали никакого влияния на бета-блокаторы типа пропранолола, которые также связывались с рецепторами. Из этих экспериментальных данных был сделан единственный вывод – точки на рецепторном белке, связывающиеся с активаторами вроде адреналина (так называемых «агонистов»), отличаются от точек на рецепторных белках, связывающихся с их блокаторами вроде пропранолола (так называемых «антагонистов»). Наше упрощенное представление о работе рецепторов теперь следовало пересмотреть. Всегда считалось, что гормоны работают по принципу «ключ к замку», где замок – рецептор, а антагонисты – просто неподходящие к нему ключи. Теперь оказывалось, что они могут действовать на какую-то другую деталь замка, но так, что замок все равно не срабатывает.

Выдвигать подобные гипотезы было бы гораздо легче, если бы мы имели модель адреналинового рецептора. Я вспомнил, как в начале моей работы в лаборатории Каплана его сотрудница Сьюзен Тейлор определила трехмерную структуру фермента лактатдегидрогеназы на основе данных рентгеновской кристаллографии. Затем была создана модель белка (1,2 метра в длину, в ширину и в высоту), которая наглядно показывала, как в клетках растений и животных этот фермент катализирует взаимные биохимические превращения пирувата и лактата в основном метаболизме. Я хотел сделать подобную модель адреналинового рецептора. Но чтобы «сфотографировать» рецепторный белок, он нужен в кристаллической форме, а для этого требуются его граммовые количества – примерно в миллион раз больше, чем мы в то время располагали. Изучив литературу, я обнаружил, что для массового производства белков успешно используются дрожжи, и нанял химика Дика Маккомби, чтобы он получил нужное для рентгеновской съемки количество белка.

Примерно в то же самое время бурно обсуждался проект, благодаря которому мои исследования в один прекрасный день оказались в центре внимания научной общественности. Я говорю о секвенировании генома человека. Одну из первых дискуссий в мае 1985 года на семинаре в Калифорнийском университете в Санта-Крус организовал Роберт Синсхаймер. Он надеялся, что такой важный проект привлечет внимание к его университету. Когда я уже начал работать в этой области, лауреат Нобелевской премии американец Ренато Дульбекко выступил в журнале Science с предложением секвенировать геном человека для борьбы с раком, а Сидни Бреннер из британского Совета медицинских исследований настоятельно призвал Европейский союз принять единую программу исследований. Дискуссии по геному человека также проводились по инициативе Чарлза Делизи, профессора биоинформатики из Министерства энергетики США. Участие в этом проекте Министерства энергетики может показаться несколько странным, но дело в том, что именно этому ведомству поручили оценить влияние радиации на генетический код хибакуся – японцев, переживших атомную бомбардировку Хиросимы и Нагасаки.

Большинство из обсуждавших тогда идею расшифровки генома человека были настроены крайне скептически, считая это абсолютно безнадежным делом. Высказывались против проекта и в НИЗ. Его директор Джеймс Вингаарден язвительно заметил, что «план Министерства энергетики очень похож на предложение Национального бюро стандартов построить бомбардировщик Б-2»{18}18
  Cook-Deegan R. The Gene Wars, p. 139.


[Закрыть]. Даже Бреннер шутил, что задача столь грандиозна, а технические возможности столь ограничены, что секвенирование следует приравнять к уголовному наказанию – скажем, определение 12 миллионов оснований считать бытовым преступлением. А у меня появилась идея создать базу данных последовательности всех генов человека. При этом я почти десяток лет пытался декодировать всего лишь один из приблизительно 100 тысяч предполагаемых на тот момент генов человека! Но я был готов посвятить такой грандиозной задаче пару десятилетий, если за это время удастся расшифровать весь геном. Конечно, глупо использовать традиционный метод Сенгера с его радиоактивными маркерами, трескающимися гелями и бесконечными разочарованиями, а вот применить новые, автоматизированные технологии – совсем другое дело.

Но как включиться в этот проект? Хорошо бы расширить лабораторию, но помещений в НИЗ недоставало. После разговора с Эрнстом Фризом (который благодаря моим успехам к этому времени стал активным сторонником секвенирования) и Ирвином Копином, директором программ Национального института неврологических расстройств и инсульта (NINDS), мне предложили место в Парклейнбилдинг в Роквилле, напротив Агентства по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарств (FDA). Переезд в Роквилл обеспечил бы мне четырех-пятикратное расширение программы работ и увеличение моей команды вдвое, до двадцати и более исследователей.

Однако принять решение было не так просто. Не хотелось покидать кампус – находиться здесь считалось весьма престижным, и многие мои коллеги сражались не на жизнь, а на смерть за место в корпусе № 36. И тут мне сделали еще два весьма соблазнительных предложения: во-первых, мои административные обязанности в Парклейне будут значительно сокращены, а во-вторых, я войду в комитет по планированию строительства нового здания корпуса № 49 на основной территории кампуса, куда и переедет моя группа по завершении строительных работ. Я согласился, и в августе 1987 года мы переехали в Парклейн.

В то время многие с недоверием относились к идее использования секвенаторов ABI для осуществления столь широкомасштабного проекта, как расшифровка генома человека. Японцы, предложив альтернативный метод, в 1987 году попали на первые страницы газет, когда заявили, что собираются сконструировать устройство для секвенирования миллиона пар оснований в сутки (потом обещанное количество сократилось до 10 тысяч оснований). А для меня решение этой проблемы не представляло никакого труда. Если у вас есть одна швейная машинка, а вы хотите удвоить выход продукции, вы берете еще одну машинку. Для удвоения количества определяемых последовательностей ДНК нам просто нужен был еще один секвенатор. Все дело решала одновременная обработка данных. Я мог бы конкурировать с японцами, купив еще несколько приборов фирмы ABI.

И я заговорил с Фризом о дополнительных 750 тысячах долларов к моему годовому бюджету. Опасаясь, что руководители других лабораторий не одобрят, мягко говоря, его непропорционально большой размер, Фриз переименовал часть моей лаборатории в Центр секвенирования ДНК при NINDS. И мне позволили получить приборы – при условии, что я буду помогать коллегам секвенировать участки ДНК для их исследований. Я согласился, поскольку знал, что в NINDS почти нет молекулярных биологов и в нашей помощи особой необходимости не будет. Итак, я купил еще три секвенатора, и моя лаборатория стала крупнейшим центром секвенирования ДНК в мире.

Хотя мне не терпелось немедленно начать работу, очень скоро стало ясно, что у нас нет методики эффективного и экономичного секвенирования. Нужно было выработать стратегию наиболее разумного использования приборов.

Первый путь предполагает изучение максимально длинной последовательности за одну операцию, считывая несколько сотен пар оснований одновременно. Затем, расс матривая код ДНК с конца этой последовательности, создать новый праймер, отмечающий начальную точку, а прибор стал бы считывать следующие несколько сотен пар оснований соседней последовательности ДНК. Этот процесс необходимо повторять снова и снова, до достижения самого конца гена или исследуемого участка ДНК. На работу по этой методике, называемой «блуждающей затравкой», уходило несколько дней, потому что на каждом этапе процесса нужно специально подбирать новый праймер. Выполнение «блуждающей затравки» на секвенаторах ABI занимало еще больше времени и стоило дороже, так как праймеры были не просто участками ДНК, а участками с химически присоединенными флуоресцентными красителями. Я сразу понял – таким методом секвенировать десятки тысяч оснований, не говоря уж о миллиардах оснований в геноме человека, невозможно.

Основной альтернативой методу «блуждающей затравки» было секвенирование «методом дробовика» (шотган-секвенирование), состоявшее в фрагментировании клонов на мелкие участки для последующего секвенирования, а затем выяснении, как эти короткие последовательности снова соединяются вместе. Существовали различные варианты этого метода, отличающиеся тем, как ДНК фрагментировалась на участки. В своей новаторской работе 1982 года по декодированию 48 тысяч пар оснований бактериофага лямбда Фред Сенгер использовал метод дробовика для фрагментирования генома лямбды, хотя и не полностью. Он воспользовался результатами исследования другого нобелевского лауреата, Хэмилтона Смита, который обнаружил фермент рестриктазу – молекулярные ножницы, способные разрезать ДНК на строго определенные участки. Например, рестриктаза ECORI разрезает последовательность GAATTC, но оставляет ее без изменений при замене хотя бы одной буквы в последовательности (например, GATTTC). Разрезая ДНК различными рестриктазами на достаточно малые фрагменты для секвенирования, Сенгер использовал специальную карту ДНК для реконструкции генома лямбды. На карте были видны места на участках ДНК, где действовали ферменты рестрикции. Он использовал их как ориентиры для сопоставления одного участка с другим.

Представьте себе, что произойдет, если разрезать номер газеты The New York Times в соответствии с неким правилом, похожим на способ действия рестриктазы. Вырежем часть текста перед словом «сегодня» везде, где на странице встречается предлог «с». Теперь повторим процесс, но с использованием слов «и» и «что». Даже если человек не умеет читать, он знает, что эти слова (сайты рестрикции) по явились на каждой странице газеты в результате вырезания, и сможет восстановить все страниц{19}19
  Так называемая рестрикционная карта составляется с помощью разрезания ДНК различными ферментами, а затем путем определения размера фрагментов, вырезанных каждым ферментом. С помощью различных ферментов, определив порядок и размер фрагментов, можно сконструировать «разрезанную» карту. После секвенирования обнаруживаются вырезанные ферментами участки, которые можно выстроить в правильном порядке на рестрикционной карте.


[Закрыть]. Для вирусов метод рестриктазы Сенгера был единственным приемлемым способом секвенирования, но то была ручная, крайне медленная и утомительная работа, и метод этот вряд ли мог быть использован для секвенирования генома бактерий, не говоря уже о трех миллиардах пар оснований генома человека.

Работа по секвенированию ДНК успешно продвигалась, как и наши исследования рецепторов. Мы искали эквивалент адреналинового рецептора в одном из самых интенсивно изучаемых организмов в биологии – плодовой мушке Drosophila melanogaster. Мы выделили и секвенировали ген мушки, так называемый «октопаминовый рецептор», явно эволюционный предшественник нашего адреналинового рецептора. У насекомых октопамин выполняет ту же самую функцию «бей или беги», что и адреналин у людей. В те времена я добился уже значительных успехов и меня все чаще приглашали на международные конференции, а также для консультирования биотехнологических и фармацевтических компаний. Но моя исследовательская работа – то, чем я занимался почти два десятка лет со времени появления у Каплана, – подходила к концу.

Мне посчастливилось работать в институте, где поощрялись неординарные исследования. Поскольку моя лаборатория принимала участие в собственных программах НИЗ, мой бюджет давал возможность без всяких опасений идти на огромные риски. Большинство моих коллег предпочитали быть осторожнее, хотя и считалось, что мы должны быть предприимчивыми и отважными – ведь нам не требовалось писать заявки на гранты. Это освобождало нас от мнения консервативных экспертов, ибо из-за ограниченности фондов соответствующие комитеты предпочитали давать гранты, по их мнению, «беспроигрышным» проектам. Геномика человека показалась мне привлекательной областью для прыжка в неведомое, хотя надежда на дивиденды от нашего предприятия была весьма призрачной.

Я мог бы заняться геномикой, одновременно продолжая исследование рецепторов – в качестве страховки от возможных неудач. Проработав пять лет в НИЗ, Клэр так и не получила постоянную должность. Она была лишь одной из сотрудников моей лаборатории, у комитета не было никаких оснований предпочесть ее другим. К счастью, в Национальном институте алкоголя и наркотиков планировалось открыть лабораторию по исследованию рецепторов, и ей предложили организовать там собственную группу. А я решил заняться новой, только зарождающейся наукой – геномикой, с собой взять лишь тех своих сотрудников, которые, как и я, увлеклись этим делом.

Решение мое выглядело логичным, но сделать его было нелегко. Предстояло расстаться с людьми, к которым я привык, оставить исследования рецепторов, область, в которой я познал и неудачи, и успехи. А что, если в геномике у меня ничего не получится? И как эта новая жизнь отразится на моей семье? Я воспринимал эти перемены как «лабораторный развод»: Клэр будет заботиться о моем «ребенке» – рецепторе, а у меня будет геномика. Но я надеялся, что этот шаг укрепит наши отношения – Клэр станет самостоятельной, независимой от меня в своей работе, и ей это понравится.

Перейти в геномику означало не просто очутиться в новом сообществе ученых, но и разобраться в его политических аспектах. Мне повезло – на этом пути я встретил Рэйчел Левинсон. Ее муж Рэнди работал в том же институте, что и Клэр. Сама Рэйчел была ответственным секретарем в новой рабочей группе, и директор НИЗ Джим Вингаарден поручил ей выяснить, как НИЗ может принять участие в проекте по расшифровке генома человека. Мне нравилось общаться с Рэйчел, она была привлекательна и весьма компетентна. Рэйчел предложила мне поговорить с Рут Кирштейн из Национального института общей медицины, стремившейся к проведению всех действий НИЗ по геному в ее институте. Она хотела контролировать и руководить всеми соответствующими мероприятиями. Мы встретились на совещании, которое Рейчел организовала по поручению Вингаардена с целью помочь НИЗ занять ведущую позицию в проекте расшифровки генома. Оно состоялось 1 марта 1988 года в Рестоне (штат Вирджиния).

Впервые я общался с крупнейшими учеными в этой области, например с лауреатами Нобелевской премии Дэвидом Балтимором, Уолли Гильбертом и Джимом Уотсоном. На том совещании произошло подлинное рождение геномики как науки. А потом Вингаарден сделал сенсационное заявление: только что организованный Центр исследований человеческого генома возглавит Джим Уотсон, который и придаст новому проекту столь необходимый ему авторитет.

Назначение Уотсона означало возникновение множества подводных течений, и именно тогда я впервые столкнулся с политическими интригами, лоббированием, разными манипуляциями и понял, как много они будут вскоре значить для проекта расшифровки генома человека. Хотя Уотсон и сам признавался, что опасается грядущих трудностей, один знающий человек сказал: «Эта должность привлекала его не столько возможностью властвовать над людьми, сколько влиять на развитие науки»{20}20
  Cook-Deegan R. The Gene Wars, p. 184.


[Закрыть].