Первой команде, собранной Даудной, поручили создать лабораторию для диагностики коронавируса. Одним из руководителей стала постдок Дженнифер Хэмилтон, которая несколькими месяцами ранее целый день учила меня редактировать геном человека с помощью CRISPR. Я обрадовался, но вместе с тем и слегка огорчился, когда увидел, насколько это просто. Даже мне это было по плечу!
Перед другой командой поставили задачу разработать новые тесты на коронавирус на основе CRISPR. Даудне нравятся коммерческие предприятия, и это пошло на пользу делу. Тремя годами ранее она вместе с двумя своими студентами основала компанию, использовавшую CRISPR в качестве инструмента для обнаружения вирусных болезней.
Начав работу по поиску новых тестов для выявления коронавируса, Даудна открыла новый фронт в ожесточенной, но результативной борьбе с конкурентом, живущим на другом конце страны. Обаятельный молодой исследователь Фэн Чжан, который родился в Китае, вырос в Айове и работал в Институте Брода при Массачусетском технологическом институте и Гарварде, стал ее соперником в 2012 году, когда оба ученых искали способы превратить CRISPR в инструмент для редактирования генома, и после этого они жестко конкурировали друг с другом, совершая научные открытия и создавая компании, связанные с CRISPR. Теперь, с началом пандемии, они вступили в очередную гонку, но уже не стремясь зарегистрировать новые патенты, а намереваясь принести пользу.
Даудна остановилась на десяти проектах. Она предложила руководителя для каждого из них и остальным предложила разделиться на команды. Предполагалось, что в паре с каждым будет работать человек, выполняющий аналогичные функции, чтобы дело не прерывалось в боевых условиях: если бы один заразился вирусом, другой продолжил бы его труд. Больше личных встреч не было. С тех пор команды общались в
– Я хочу, чтобы все приступили к работе поскорее, – сказала Даудна. – Как можно скорее.
– Не волнуйтесь, – заверил ее один из участников встречи. – Ни у кого не запланировано никаких поездок.
Но никто из присутствовавших на встрече не упомянул о более долгосрочных планах – о возможности использования CRISPR для инженерии наследуемых изменений человеческого генома, которые сделали бы наших детей и всех наших потомков менее уязвимыми для вирусных инфекций. Такие генетические усовершенствования могли бы навсегда изменить род человеческий.
“Это из области фантастики”, – отмахнулась Даудна, когда я коснулся темы после встречи. Да, согласился я, похоже на “О дивный новый мир” или “Гаттаку”. Но, как и в случае с любой хорошей научной фантастикой, кое-что из описанного уже сбылось. В ноябре 2018 года молодой китайский ученый, присутствовавший на нескольких конференциях Даудны по редактированию генома, применил CRISPR, чтобы отредактировать геном эмбрионов и удалить ген, который производит рецептор для ВИЧ – вируса, вызывающего СПИД. В результате родились девочки-близнецы, первые в мире “дизайнерские дети”.
Сначала все пришли в восторг, а затем испытали потрясение. Многие замахали руками, начали собираться комиссии. Жизнь на этой планете эволюционировала более трех миллиардов лет, и наконец один вид (наш) обнаружил талант и дерзость, чтобы взять под контроль собственное генетическое будущее. Казалось, мы переступили порог и вошли в совершенно новую эпоху, возможно даже в дивный новый мир, как тогда, когда Адам и Ева вкусили яблоко или Прометей украл у богов огонь.
Новообретенная способность редактировать собственный геном ставит перед нами весьма любопытные вопросы. Следует ли нам редактировать геном своего вида, чтобы снизить уязвимость человечества для смертельных вирусов? Было бы здорово! Правда? Следует ли нам редактировать геном, чтобы уничтожать опасные болезни, такие как болезнь Гентингтона, серповидноклеточная анемия и кистозный фиброз? И это было бы неплохо. А как быть с глухотой и слепотой? С маленьким ростом? С депрессией? Хм-м-м… Как вообще к этому относиться? Если через несколько десятков лет такие эксперименты станут доступными и безопасными, стоит ли позволить родителям повышать своим детям коэффициент интеллекта и наращивать мышцы? А выбирать цвет глаз? Цвет кожи? Рост?
Эй! Давайте на минутку остановимся, прежде чем пройти по этой скользкой дорожке. Как это может повлиять на разнообразие наших обществ? Если мы перестанем получать свои характеристики случайным образом, не ослабит ли это нашу способность к сопереживанию и умение принимать людей такими, какие они есть? Если ассортимент в генетическом супермаркете не будет бесплатным (а этого точно не стоит ожидать), разве это не приведет к серьезному усилению неравенства – и не закрепит его навсегда в генах рода человеческого? Учитывая перечисленные проблемы, разве можно позволять отдельным людям принимать такие решения? Может, решать должно общество в целом? Возможно, нам стоит разработать какие-то правила.
Под “нами” я понимаю
Изобретение CRISPR и эпидемия COVID ускорят наш переход к третьей великой революции новейшего времени. Эти революции начались чуть более столетия назад с открытия трех фундаментальных зерен нашего существования: атома, бита и гена.
В первой половине XX века, после выхода в 1905 году статей Альберта Эйнштейна о теории вероятности и квантовой теории, революцию возглавила физика. За пятьдесят лет, прошедших с “года чудес”, теории Эйнштейна привели к появлению атомных бомб и атомной энергетики, транзисторов и космических кораблей, лазеров и радаров.
Вторая половина XX века стала информационной эпохой, в основу которой легла идея, что любую информацию можно закодировать двоичными цифрами – так называемыми битами, – а все логические процессы можно выполнять при помощи замкнутых цепей с двухпозиционными переключателями. В результате в 1950-х годах появились микросхема, компьютер и интернет. В сочетании три этих инновации привели к рождению цифровой революции.
Теперь мы вошли в третью, еще более знаменательную эпоху – эпоху революции в сфере наук о жизни. К детям, изучающим цифровое кодирование, присоединятся дети, изучающие генетический код.
Когда в 1990-х годах Даудна училась в университете, другие биологи спешили нанести на карту гены, закодированные в ДНК. Но Даудна проявляла больший интерес к менее знаменитому родственнику ДНК – РНК. Это молекула, которая осуществляет реальную работу в клетке, копируя некоторые инструкции, закодированные в ДНК, и используя их для построения белков. В стремлении постичь РНК Даудна пришла к фундаментальному вопросу: как зародилась жизнь? Молекулы РНК, которые она изучала, обладали способностью к самовоспроизводству, а потому вполне можно было допустить, что четыре миллиарда лет назад они начали размножаться в бульоне из химических веществ, плескавшемся на нашей планете, даже до появления ДНК.
Занимаясь молекулами жизни в Беркли, Даудна сосредоточилась на изучении их строения. Если вы следователь, то основными уликами в биологическом детективе становятся особенности молекул, определяющие принципы их взаимодействия с другими молекулами. Даудне для этого нужно было изучить строение РНК. Ее труд перекликался с проведенной Розалинд Франклин работой над ДНК, которая помогла Джеймсу Уотсону и Фрэнсису Крику открыть в 1953 году двойную спираль ДНК. Так случилось, что Уотсон, весьма многогранная личность, впоследствии не раз возникал у Даудны на пути.
Когда Даудна стала специалистом по РНК, с ней связался биолог из Беркли, который изучал систему CRISPR, разработанную бактериями в борьбе с вирусами. Как и многие открытия фундаментальной науки, это знание оказалось полезным в практическом отношении. Некоторые сферы его применения весьма обыденны, например защита бактерий в йогуртовых культурах. Но в 2012 году Даудна с коллегами нашли более сенсационный способ использования CRISPR и научились превращать их в инструмент для редактирования генома.
Сегодня CRISPR применяются в лечении серповидноклеточной анемии, рака и слепоты. В 2020 году Даудна со своими командами начала изучать, как CRISPR могут выявлять и уничтожать коронавирус. “Системы CRISPR появились в бактериях в процессе эволюции в результате длительной войны бактерий с вирусами, – говорит Даудна. – У людей нет времени ждать, пока наши клетки естественным путем научатся противостоять этому вирусу, поэтому нам нужно добиться желаемого своим умом. Разве не чудесно, что один из инструментов в этой древней бактериальной иммунной системе называется CRISPR?[3] Этим и прекрасна природа”. О да, запомните: природа прекрасна. Об этом тоже пойдет речь в этой книге.