Книги
Взломавшая код. Дженнифер Даудна, редактирование генома и будущее человечества
Когда осенью 1995 года их работа подходила к кульминации, Даудне позвонил отец. У него обнаружили меланому, которая дала метастазы в мозг. Он сказал дочери, что, по прогнозам врачей, жить ему осталось всего три месяца.
Остаток осени Даудна разрывалась между Нью-Хейвеном и Хило, тратя на каждый перелет более двенадцати часов. Она то сидела у постели отца, то часами говорила по телефону с Кейтом. Каждый день Кейт присылал ей по факсу или по интернету новую карту электронной плотности, и они вместе ее интерпретировали. “Это было невероятное время взлетов и падений и сильнейших перепадов настроения”, – вспоминает она.
К счастью, отец искренне интересовался ее работой, и это несколько облегчало ситуацию. Когда боль отступала, он просил Даудну объяснить, что изображено на последних полученных снимках. Она приходила к нему в комнату, и он, лежа, изучал свежие данные. Не желая обсуждать свое здоровье, он начинал задавать вопросы. “И тогда я вспоминала об его интересе к науке, которым он заразил меня в детстве”, – говорит Даудна.
В ноябре, когда она приехала проведать отца и осталась на День благодарения, из Нью-Хейвена пришла карта электронной плотности, которая оказалась достаточно хороша, чтобы определить структуру молекулы РНК. Даудна видела, как РНК складывается в удивительную трехмерную форму. Они с Кейтом трудились над этим более двух лет, пока многочисленные коллеги утверждали, что их задача невыполнима, но последние данные показывали, что им все же удалось достичь триумфа.
К тому времени отец Даудны уже не вставал с постели и едва двигался. Но разум его был ясен. Даудна вошла к нему и показала цветную распечатку последней карты. На ней была зеленая лента, скрученная чудесным образом. “Похоже на зеленую макаронину”, – пошутил отец. Затем к нему вернулась серьезность. “Что это значит?” – спросил он.
Пытаясь объяснить ему, что изображено на карте, Даудна смогла упорядочить свои мысли о трактовке данных. Они с отцом разглядывали на карте область, где находилось скопление ионов металла, и Даудна строила предположения о том, как РНК складывается вокруг этого кластера. “Возможно, существует металлическое ядро, которое помогает этой РНК сложиться таким образом”, – сказала она.
“Почему это важно?” – спросил отец. Даудна объяснила, что РНК состоит из очень небольшого числа химических веществ, поэтому выполняет сложные задачи благодаря своим разным складкам. Одна из сложностей с РНК состоит в том, что в этой молекуле всего четыре химических компонента, в то время как у белков таких компонентов двадцать. “Поскольку в химическом отношении РНК устроена гораздо проще, – говорит Даудна, – задача состоит в том, чтобы показать, как молекула принимает свою уникальную форму”.
В тот визит стало понятно, как время углубило отношения Даудны с отцом. Он серьезно относился к науке и всерьез воспринимал свою дочь. Ему нравилось разбираться в деталях, но при этом он любил и наблюдать картину в целом. Даудна вспоминала, как приходила к нему на занятия и видела, с каким воодушевлением он рассказывает о предметах своей страсти. У нее были и не столь счастливые воспоминания о том, как порой она сердилась на него, считая, что он делает скоропалительные выводы о людях, иногда проявляя предвзятость. Связи бывают разными – и в химии, и в жизни. Интеллектуальная связь подчас оказывается самой сильной.
Несколько месяцев спустя Мартин Даудна умер. Дженнифер с матерью, сестрами и друзьями отправились рассеять его прах высоко в долине Вайпио, неподалеку от Хило. Название долины в переводе значит “изогнутая вода”, и на реке, петляющей по буйной растительности, немало прекрасных водопадов. Среди прочих в последний путь отца Даудны провожали Дон Хеммес, профессор биологии и наставник Дженнифер, и ее ближайшая подруга детства Лиза Хинкли Туигг-Смит. “Когда мы рассеяли его прах по ветру, – вспоминает та, – в небе пролетел эндемичный канюк-отшельник, или ио, которого считают птицей богов”[49].
“Только после его смерти я поняла, как сильно он повлиял на мое решение стать ученым”, – говорит Даудна. Он дал ей очень многое, и одним из его подарков стала любовь к гуманитарным наукам и их взаимосвязи с науками естественными. Потребность в этом становилась ей все очевиднее по мере того, как исследования заводили ее все глубже в сферу, где нужны были не только карты электронной плотности, но и моральные ориентиры. “Думаю, отец был бы счастлив разобраться в CRISPR, – размышляет Даудна. – Он был гуманистом, преподавал гуманитарные науки, но любил и естественные науки. Когда я говорю о влиянии CRISPR на наше общество, в голове у меня звучит голос отца”.
Смерть отца совпала по времени с ее первым крупным научным успехом. Даудна и Кейт – вместе с другими коллегами по лаборатории – смогли установить местоположение каждого атома в самосплайсирующейся молекуле РНК. В частности, они показали, как структура ключевой области молекулы позволяет РНК складывать спирали в трехмерную форму. Скопление ионов металла в этой области формировало ядро, вокруг которого выстраивалась структура молекулы. Если двойная спиральная структура ДНК показала, как молекула хранит и переносит генетическую информацию, то структура, открытая Даудной и ее командой, объяснила, как РНК может выступать в качестве фермента, а также разрезать, сплайсировать и воспроизводить саму себя[50].
Когда их статью опубликовали, Йель разослал пресс-релиз, который привлек внимание местного нью-хейвенского телеканала. Ведущий попытался объяснить, что такое рибозим, а затем сказал, что он долгое время оставался загадкой для ученых, поскольку они не могли разглядеть его форму. “Но теперь команда под руководством исследовательницы из Йеля Дженнифер Даудны наконец смогла получить снимок молекулы”, – заявил ведущий. В сюжете молодая темноволосая Даудна сидела в лаборатории и показывала нечеткое изображение на экране компьютера. “Мы надеемся, что наше открытие поможет понять, как модифицировать рибозим, чтобы он исправлял дефективные гены”, – сказала она. Это было судьбоносное заявление, но тогда она об этом еще не думала. Так было положено начало проекту по созданию инструмента для редактирования генов на основе данных фундаментальной науки об РНК.
В другом, более основательном телевизионном репортаже, подготовленном новостной программой о науке, Даудна в белом халате с помощью пипетки поместила раствор в пробирку. “Уже пятнадцать лет известно, что молекулы РНК в клетках могут вести себя на манер белков, но никто не понимал, как такое возможно, поскольку никто не знал, как выглядят молекулы РНК, – пояснила она. – Теперь мы понимаем, как молекула РНК складывается в сложную трехмерную структуру”. Когда Даудну спросили, что дает это открытие, она снова указала на направление своей дальнейшей работы: “Возможно, у нас появится способ исцелять или лечить людей, имеющих генетические дефекты”[51].
В последующие два десятилетия многие люди внесли свой вклад в развитие технологий редактирования генов. История Даудны уникальна в том, что к моменту, когда она подошла к редактированию генов, она успела завоевать авторитет и получить признание в лежащей в ее основе фундаментальной науке, открыв структуру РНК.
Глава 8. Беркли
В статье, которую Даудна с коллегами написали об открытии структуры РНК и которая была опубликована в журнале
Кейт тогда уже занял позицию доцента в Массачусетском технологическом институте (MIT), поэтому они постоянно перемещались между Нью-Хейвеном и Кембриджем. На поезде путь занимает меньше трех часов, но молодоженам и это казалось слишком долгим, поэтому они решили поискать работу в одном городе[53].
Стремясь удержать Даудну, Йель повысил ее в должности. Чтобы решить “задачу о двух телах”, как называют такую ситуацию в академической среде, университет предложил работу и Кейту. Но Том Стейц, специалист по структурной биологии, показавший им техники криогенного охлаждения, уже проводил в Йеле исследования того же типа, которым хотел заняться Кейт, и Кейту казалось, что из-за этого у него не будет шансов раскрыться. “Там работал мой прямой конкурент, – говорит Кейт. – Он отличный парень, но нам было бы сложно работать в одном институте”.
С мужем Джейми Кейтом и сыном Энди на Гавайях, 2003 г.
Гарвард предложил Даудне должность на факультете химии и химической биологии, который рос и расширялся, только что получив новое название. Даудна приехала туда в качестве приглашенного преподавателя, и уже в первый день декан вручил ей письмо с официальным предложением занять постоянную должность. Пока Кейт работал в MIT, вариант казался идеальным. “Я радовалась возможности вернуться в Бостон, ведь мне было там очень хорошо, пока я училась в магистратуре”, – говорит Даудна.