«Взломавшая код. Дженнифер Даудна, редактирование генома и будущее человечества» Уолтера Айзексона, краткое содержание читать ~6 мин.

Книга, написанная историком и журналистом Уолтером Айзексоном, представляет собой очерк о лауреате Нобелевской премии 2020 года Дженнифер Дудне и обзор передовых технологий генетического редактирования. Книга «Взломавшая код», опубликованная в 2021 году, стала одним из самых ожидаемых научных нон-фикшн изданий года и заняла первое место в списке бестселлеров нехудожественной литературы «Нью-Йорк Таймс». Книга была особенно актуальна, поскольку в ней рассматривается роль технологий редактирования генов, таких как CRISPR, в борьбе с вирусными пандемиями, такими как COVID-19. Бывший редактор журнала «Time», Айзексон также написал биографию-бестселлер «Стив Джобс» (2011).

«Взломавшая код» – это рассказ о науке генетического редактирования, начиная с открытия понятий эволюции и наследственности. Основное внимание в книге уделено Дженнифер Дудне, получившей в 2020 году Нобелевскую премию по химии вместе с французским микробиологом Эммануэлем Шарпантье за работу над инструментом редактирования генов CRISPR.

Хотя Дудна находится в центре внимания книги, Айзексон также отдаёт должное другим многочисленным учёным, которые сделали её работу возможной. CRISPR обладает огромным потенциалом как инструмент, способный лечить болезни, но следует тщательно продумать этические нормы, позволяющие сделать редактирование генов доступным на свободном рынке.

Выросшая на Гавайях, Дудна стала заядлым исследователем природы. В 12-летнем возрасте она прочитала книгу Джеймса Уотсона «Двойная спираль», которая подтолкнула её к изучению химии и генетики. «Двойная спираль» – это рассказ Уотсона о его открытии двойной спиральной структуры ДНК, удостоенной Нобелевской премии. Дудне понравилось, что «Двойная спираль» разыгрывается как детективная история и в ней фигурирует гениальный химик Розалинд Франклин, чьи работы присвоила себе команда Уотсона. Пример Франклин доказал Дудне, что женщины могут быть учёными.

Получив докторскую степень по химии, Дудна и её муж Джейми Кейт нашли свой дом в Калифорнийском университете в Беркли. Вскоре у пары родился единственный сын Эндрю. Особым интересом Дудны было выяснение структуры молекул в биологии. Дудна считала, что структура молекулы должна быть полностью визуализирована, прежде чем можно будет понять её функцию. Ни одна молекула не привлекла её внимание больше, чем РНК, сестра ДНК.

В 2011 году на одной из конференций Дудна познакомилась с французским микробиологом Эммануэль Шарпантье. Они решили выяснить, как работает CRISPR – технология, которую микробы используют для борьбы с вирусами. Бактерии запоминают часть кода атакующего вируса и копируют его в свою собственную генетическую последовательность.

Если вирус возвращается, бактерии используют эти спейсерные последовательности для распознавания и уничтожения вируса. Учёные, включая Шарпантье, обнаружили, что CRISPR-комплекс состоит из трёх основных компонентов.

Дудна и Шарпантье определили точный механизм работы трёхкомпонентной системы деления ДНК. Этот механизм был необходим людям для борьбы с вирусными заболеваниями. Однако его потенциал простирается далеко за пределы вирусов: CRISPR потенциально может быть использован для уничтожения раковых опухолей в клетках человека, что делает его поистине судьбоносным открытием.

Результаты исследований Дудны и Шарпантье были опубликованы в журнале «Science» в 2012 году и принесли дуэту мгновенную славу. Однако примерно в то же время Джордж Чёрч из Гарвардской медицинской школы и Фенг Чжан из Института Брод в Массачусетском технологическом институте и Гарварде тоже по отдельности работали над системами CRISPR. Вскоре между тремя группами началась ожесточённая борьба: Чжан и Дудна боролись за патент на использование CRISPR в клетках человека. Хотя Чжан в конечном итоге получил патент, команда Дудны позже выиграла параллельный иск.

Помимо лечения таких заболеваний, как серповидно-клеточная анемия, CRISPR можно использовать как инструмент редактирования генов в зародышевых или репродуктивных клетках, внося изменения, которые могут передаваться по наследству. Например, как показал Джордж Чёрч, ген CCR5 может быть нейтрализован в эмбриональных клетках для уничтожения ВИЧ. Однако идея редактирования генов в клетках зародышевой линии крайне противоречива. Можно ли с её помощью удалить, скажем, ген низкого роста из семейной линии? Будет ли это этично?

Изначально Дудна была обеспокоена идеей редактирования генов с помощью CRISPR у людей из-за возможности их использования в качестве оружия биотеррора. Она начала сотрудничать с правительственным агентством Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) для изучения механизмов нейтрализации CRISPR. Пока научное сообщество обсуждало этику редактирования генов, другой учёный поставил всех в тупик.

В 2018 году Хэ Цзянькуй отредактировал ген CCR5 в эмбрионах-близнецах от ВИЧ-положительного отца и ВИЧ-свободной матери. Первые генетически модифицированные дети родились в Китае в ноябре 2018 года, вызвав шок в научном сообществе. Главным возражением против правок Цзянькуя было то, что они не были необходимы с медицинской точки зрения, поскольку передачу ВИЧ от родителя к ребёнку можно остановить другими способами. Впоследствии Цзянькуй был заключён под стражу за свою работу, и ему запретили заниматься исследованиями в области биотехнологий.

Несмотря на работу Цзянькуя, абсолютного международного моратория на редактирование генов в зародышевых клетках не существует. Однако дебаты об этике редактирования генов продолжаются. CRISPR – настолько простая и адаптируемая технология, что её можно использовать даже для генетических улучшений. Уже сейчас такие биохакеры, как Джосайя Зайнер, работают над тем, чтобы наборы CRISPR были доступны на свободном рынке. Один из таких наборов, доступный в Интернете, может быть использован для того, чтобы заставить мышцы лягушки расти. Это вызвало множество вопросов о том, что произойдёт, если технология попадёт не в те руки, должны ли люди иметь возможность редактировать свои эмбрионы для создания идеальных детей, может ли удаление генов болезней и страданий уменьшить человеческое сочувствие, и создал ли бы художник Ван Гог свои шедевры, если бы его геном был отредактирован на предмет психических заболеваний.

Это важные и актуальные вопросы, на которые, по признанию Айзексона, у него нет ответов. Возможно, самая уместная критика редактирования генов исходит от Фенга Чжана, который считает, что дорогостоящая технология только усугубит социальное неравенство, если богатые родители смогут покупать своим детям «лучшие» гены. В отличие от Чжана, взгляды Дудны на будущее редактирования генов более оптимистичны. Хотя поначалу она испытывала «висцеральный ужас» при мысли о создании потенциального набора инструментов для будущих Франкенштейнов, она стала верить, что потенциал CRISPR для спасения жизни перевешивает его опасности. Для человека, страдающего таким изнурительным заболеванием, как болезнь Хантингтона, при которой мышцы медленно отмирают, лечение с помощью редактирования генов было бы чудом.

Мнение Дудны о необходимости технологии редактирования генов оказалось прозорливым. В 2020 году, когда пандемия коронавируса распространилась по всему миру, лаборатории, подобные лаборатории Дудны и Чжана, немедленно начали работать над диагностическими тестами на основе CRISPR. Когда такие тесты станут широко доступными, они могут сыграть решающую роль в раннем обнаружении вирусов, а также в производстве противовирусных препаратов и вакцин на основе CRISPR. Поскольку Ковид-19 вряд ли станет последней пандемией нашего времени, редактирование генов, делающее человека невосприимчивым к вирусам, является необходимостью времени».

Айзексон согласен с взвешенным подходом Дудны. Он считает, что прогресс в области редактирования генов должен продолжаться при наличии системы сдержек и противовесов. Для этого учёным придётся сотрудничать с гуманистами. Айзексон также предлагает всем изучать редактирование генов и знакомиться с генетическим кодом, подобно тому, как сегодня дети изучают цифровое кодирование. Биотехнология может стать следующей большой научной революцией 21 века, и изучение её языка позволит людям разумно использовать эту технологию.