Текст книги "Взломавшая код. Дженнифер Даудна, редактирование генома и будущее человечества"

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]137
  Интервью автора с Мартином Йинеком, Дженнифер Даудной и Эмманюэль Шарпантье.


[Закрыть].

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]138
  Richard Asher. “An Interview with Krzysztof Chylinski” // Pioneers Zero21, октябрь 2018 г.


[Закрыть].

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]139
  Интервью автора с Дженнифер Даудной, Эмманюэль Шарпантье, Мартином Йинеком и Россом Уилсоном.


[Закрыть].

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]140
  Интервью автора с Дженнифер Даудной и Мартином Йинеком.


[Закрыть].

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]141
  Интервью автора с Дженнифер Даудной, Мартином Йинеком, Сэмом Стернбергом, Рейчел Хорвиц и Россом Уилсоном.


[Закрыть].

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]142
  Интервью автора с Дженнифер Даудной, Эмманюэль Шарпантье и Мартином Йинеком.


[Закрыть].

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]143
  Jinek et al. “A Programmable Dual-RNA – Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity”.


[Закрыть].

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]144
  Интервью автора с Эмманюэль Шарпантье.


[Закрыть].

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]145
  Интервью автора с Эмманюэль Шарпантье, Дженнифер Даудной, Мартином Йинеком и Сэмом Стернбергом.


[Закрыть].

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]146
  Интервью автора с Виргиниюсом Шикшнисом.


[Закрыть].

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]147
  Giedrius Gasiunas, Rodolphe Barrangou, Philippe Horvath, and Virginijus Šikšnys. “Cas9 – crRNA Ribonucleoprotein Complex Mediates Specific DNA Cleavage for Adaptive Immunity in Bacteria” // PNAS, 25 сентября 2012 г. (получено 21 мая 2012 г.; одобрено 1 августа; опубликовано онлайн 4 сентября).


[Закрыть].

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]148
  Интервью автора с Родольфом Баррангу.


[Закрыть]. 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]149
  Интервью автора с Эриком Лэндером.


[Закрыть].

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]150
  Интервью автора с Эриком Лэндером и Дженнифер Даудной.


[Закрыть].

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]151
  Интервью автора с Родольфом Баррангу.


[Закрыть].

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]152
  Virginijus Šikšnys et al. “RNA-Directed Cleavage by the Cas9-crRNA Complex”. International patent application WO 2013/142578 Al, дата приоритета 20 марта 2012 г., заявка подана 20 марта 2013 г., опубликовано 26 сентября 2013 г.


[Закрыть].

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]153
  Интервью автора с Виргиниюсом Шикшнисом, Дженнифер Даудной, Сэмом Стернбергом, Эмманюэль Шарпантье и Мартином Йинеком.


[Закрыть].

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]154
  Интервью автора с Сэмом Стернбергом, Родольфом Баррангу, Эриком Зонтхаймером, Виргиниюсом Шикшнисом, Дженнифер Даудной, Мартином Йинеком и Эмманюэль Шарпантье.


[Закрыть].

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”.