Позже в тот же день Даудна ответила на письмо:
Здравствуйте, Джордж!
Спасибо за письмо. Нам будет весьма интересно узнать о том, как продвигаются ваши эксперименты. Сейчас
Всего наилучшего,
Дженнифер
После этого они несколько раз созванивались по телефону, и Даудна сказала Черчу, что тоже пытается обеспечить работу CRISPR в клетках человека. Этот эпизод показывает, как Черч привык заниматься наукой: склонный к работе в группе, он предпочитает сотрудничество и открытость, отвергая скрытность и соперничество. “Таков Джордж, – говорит Даудна. – Он просто неспособен на вероломство”. Чтобы человек доверял тебе, лучше всего доверять ему. Даудна осмотрительна, но с Черчем она всегда была открыта.
Черчу не пришло в голову связаться лишь с одним человеком – Фэном Чжаном. Он говорит, что просто не знал о работе своего бывшего аспиранта над CRISPR. “Если бы я знал, что Фэн над этим работает, я бы спросил его об этом, – говорит Черч. – Однако он утаил, что вдруг переключился на CRISPR”[168].
Глава 24. Чжан берется за CRISPR
Завершив постдокторское исследование в лаборатории Черча в Гарвардской медицинской школе в Бостоне, Чжан перебрался на другой берег реки Чарльз в Институт Брода в Кембридже. Разместившийся в современных лабораторных зданиях на краю кампуса MIT Институт Брода был основан в 2004 году неукротимым Эриком Лэндером, который получил финансирование (в конечном счете в размере 800 миллионов долларов) от Элая и Эдит Брод. Его миссия состояла в том, чтобы совершенствовать методики лечения болезней на основе знаний, полученных в ходе реализации проекта “Геном человека”, где Лэндер был ведущим специалистом по секвенированию генома.
Лэндер, математик, ставший биологом, задумал Институт Брода как место, где разные дисциплины будут работать вместе. Для этого необходимо было построить институт нового типа, где ведутся исследования по биологии, химии, математике, информатике, инженерным наукам и медицине. Лэндер также справился с более сложной задачей: он наладил сотрудничество MIT и Гарварда. К 2020 году в сообщество Института Брода вошло более трех тысяч ученых и инженеров. Он процветает, поскольку Лэндер – жизнерадостный и невероятно приверженный своему делу наставник, вдохновитель и мастер добиваться инвестиций, который привлекает в институт все новые и новые отряды молодых ученых. Кроме того, он связывает науку с политикой и работой на благо общества: так, он возглавляет движение “Я в деле”, призывая больных раком анонимно делиться историей своей болезни и предоставлять ДНК для загрузки в базу данных, доступ к которой может получить любой ученый.
Когда в январе 2011 года Фэн Чжан перебрался в Институт Брода, он продолжил исследование о применении систем TALEN в качестве инструмента для редактирования генома, начатое в лаборатории Черча. Но для каждого нового проекта по редактированию генома приходилось создавать новую TALEN. “Порой на это уходило до трех месяцев, – говорит Чжан. – Я стал искать другой способ”.
Другим способом стало использование CRISPR. Через несколько недель после переезда в Институт Брода Чжан посетил семинар гарвардского микробиолога, который изучал один из видов бактерий. Он вскользь упомянул, что в них содержались последовательности CRISPR с ферментами, способными разрезать ДНК атакующих вирусов. Чжан почти ничего не знал о CRISPR, однако по привычке, приобретенной на дополнительных занятиях в седьмом классе, навострил уши при упоминании ферментов. Его особенно заинтересовали ферменты, называемые нуклеазами, которые разрезали ДНК. И он поступил так, как поступил бы любой из нас: обратился к
На следующий день он прилетел в Майами на конференцию по экспрессии генов, но решил не ходить на лекции и остался в своем гостиничном номере, где погрузился в чтение десятка наиболее значимых научных статей о CRISPR, найденных в интернете. В частности, на него произвела большое впечатление работа, опубликованная в ноябре 2010 года Родольфом Баррангу и Филиппом Хорватом, исследователями йогуртовых культур из
В лаборатории у Черча у Чжана остался протеже и друг, учившийся в магистратуре, – Лэ Цун, носивший толстые очки энтузиаст науки из Пекина, который в детстве обожал электронику, а затем, как и Чжан, увлекся биологией. Цун, как и Чжан, интересовался генной инженерией, поскольку надеялся облегчить страдания, вызываемые психическими заболеваниями, такими как шизофрения и биполярное расстройство.
Прочитав статьи о CRISPR в гостиничном номере в Майами, Чжан сразу написал Цуну и предложил ему объединиться для исследования CRISPR, чтобы выяснить, может ли система применяться для редактирования генома человека и стать более удачным инструментом, чем системы TALEN, которые они использовали раньше. “Взгляни на это, – написал Чжан и прикрепил ссылку на статью Баррангу и Хорвата. – Может, испытаем ее на организмах млекопитающих?” Цун согласился и ответил: “Будет круто!” Через пару дней Чжан снова написал ему. Цун по-прежнему работал в лаборатории у Черча, и Чжан хотел удостовериться, что друг сохранит их план в тайне, не сообщив о нем даже своему научному руководителю. “Пусть это останется между нами”, – написал он[170]. Хотя формально Цун учился в Гарварде у Черча, он последовал указанию и не сказал Черчу, что собирается заняться CRISPR, когда перебрался в Институт Брода к Чжану.
В кабинете Чжана, в коридорах, в залах заседаний, а также во всех лабораториях висят маркерные доски, на которых исследователи могут записывать идеи, неожиданно приходящие им в голову. Такова обстановка в Институте Брода. Белые доски здесь заменяют настольный футбол, в который играют в офисах попроще. На одной из видавших виды досок Чжан с Лэ Цуном принялись перечислять, что нужно сделать, чтобы обеспечить проникновение систем CRISPR-Cas в ядро клеток человека. Они засиживались в лаборатории допоздна, питаясь одной лапшой быстрого приготовления[171].
Еще до начала экспериментов Чжан подал в Институт Брода “Конфиденциальный меморандум об изобретении” от 13 февраля 2011 года. “Ключевая концепция этого изобретения основана на системе CRISPR, обнаруживаемой во многих микроорганизмах”, – говорилось в нем. Далее пояснялось, что такая система использует фрагменты РНК, чтобы направлять фермент к заранее определенным мишеням и разрезать ДНК в нужных местах. Если обеспечить работу этой системы в человеческом организме, отмечал Чжан, она станет гораздо более универсальным, чем ZFN и TALEN, инструментом для редактирования генома. В заключении его меморандума, который никогда не был обнародован, отмечалось, что “изобретение может быть полезным для модификации генома микробов, клеток, растений и животных”[172].
Несмотря на название, само изобретение в меморандуме Чжана не описывалось. Он только начал разрабатывать план исследования и пока не провел ни одного эксперимента и не предложил ни одной техники, чтобы воплотить свой замысел на практике. Меморандум был просто способом заявить о себе – ученые иногда заполняют подобные бумаги на случай, если им повезет изобрести что-нибудь и понадобятся доказательства (как в этот раз), что они разрабатывали идею на протяжении долгого времени.
Судя по всему, Чжан с самого начала почувствовал, что борьба за право первым превратить CRISPR в инструмент для редактирования генома человека будет очень конкурентной. Он держал свои планы в тайне. Он никому не показывал меморандум об изобретении и не упомянул о CRISPR в видео, в котором в конце 2011 года перечислил свои текущие исследовательские проекты. Тем не менее он начал документировать все эксперименты и открытия в журнале, проставляя даты и подписи свидетелей.
Чжан и Даудна разными путями пришли на арену соревнования по превращению системы CRISPR в инструмент для редактирования генома человека. Чжан никогда не работал над CRISPR. Позже люди в этой сфере называли его опоздавшим, который вскочил в последний вагон и взялся за CRISPR, когда другие уже проложили дорогу. Специальностью Чжана было редактирование генома, и для него системы CRISPR стали еще одним методом достижения той же самой цели – таким же, как ZFN и TALEN, только гораздо лучше. В свою очередь, ни Даудна, ни исследователи из ее команды никогда не занимались редактированием генома в живых клетках. Пять лет их внимание было направлено на выделение компонентов CRISPR. В результате Чжану было сложно определить, из каких молекул состоит система CRISPR-Cas9, а Даудне оказалось непросто понять, как поместить систему в ядро человеческой клетки.