Правила на конференции были не слишком строгими, а атмосфера – доверительной. Участники неформально рассказывали о результатах, которые еще не опубликовали, а другие ученые не пытались извлечь из этого выгоду. “Небольшие конференции, на которых люди делятся неопубликованными данными и идеями и каждый помогает каждому, могут изменить мир”, – отметила впоследствии Бэнфилд. Первым делом на конференции стандартизировали терминологию и названия, в том числе разработав единую систему наименования CRISPR-ассоциированных белков. Сильвен Моро, один из первых участников мероприятий, назвал июльский конгресс “научной рождественской вечеринкой”[95].
В год первой конференции произошел значительный прорыв. Лучано Марраффини и его научный руководитель Эрик Сонтхаймер из Северо-Западного университета в Чикаго продемонстрировали, что мишенью системы CRISPR является ДНК. Иными словами, CRISPR работает не посредством РНК-интерференции, как было принято считать тогда, когда Бэнфилд впервые вышла на связь с Даудной. На самом деле система CRISPR была нацелена на ДНК атакующего вируса[96].
Это имело поразительное следствие. Марраффини и Сонтхаймер поняли, что если система CRISPR нацелена на ДНК вирусов, то в таком случае ее можно превратить в инструмент для редактирования генома. Их судьбоносное открытие еще сильнее подогрело интерес к CRISPR по всему миру. “Отсюда вытекала идея, что CRISPR может обладать фундаментальными трансформирующими свойствами, – говорит Сонтхаймер. – Если [система] могла брать на прицел и разрезать ДНК, то она давала возможность исправлять причину генетической проблемы”[97].
Но чтобы использовать ее таким способом, сначала нужно было многое понять. Марраффини и Сонтхаймер точно не знали, как фермент CRISPR разрезает ДНК. Возможно, его метод осуществления процедуры был несовместим с редактированием генома. Тем не менее в сентябре 2008 года они подали заявку на патент для использования CRISPR в качестве инструмента редактирования ДНК. Заявку отклонили – и вполне обоснованно. Ученые верно предположили, что однажды систему можно будет использовать для редактирования генома, но пока это не подтверждалось никакими экспериментальными данными. “Невозможно запатентовать идею, – признает Сонтхаймер. – Нужно изобрести то, о чем говоришь”. Они также подали заявку на грант Национальных институтов здоровья, чтобы продолжить изучение потенциала CRISPR в качестве инструмента для редактирования генома. И эта заявка тоже оказалась отклонена. Но все же они вошли в историю как ученые, которые первыми предположили, что системы CRISPR-Cas могут применяться для редактирования генома[98].
Сонтхаймер и Марраффини изучали CRISPR в живых клетках, например в клетках бактерий. Аналогичные исследования проводили и другие специалисты по молекулярной биологии, которые в тот год опубликовали статьи о CRISPR. Однако, чтобы определить ключевые компоненты системы, нужен был другой подход: биохимикам необходимо было изучить молекулы in vitro, в пробирке. Изолируя компоненты в пробирке, биохимики могли на молекулярном уровне объяснить открытия, совершенные микробиологами in vivo, а также сделанные специалистами по вычислительной генетике при сравнении данных о секвенировании in silico.
Эрик Сонтхаймер и Лучано Марраффини
“Когда проводишь эксперименты in vivo, никогда точно не знаешь, почему происходят те или иные вещи, – признает Марраффини. – Мы не можем заглянуть внутрь клетки и увидеть, как все работает”. Чтобы в полной мере изучить каждый компонент, необходимо вынуть его из клетки и поместить в пробирку, где можно точно контролировать химический состав содержимого. Именно на этом специализировалась Даудна, и этим занимались в ее лаборатории Блейк Виденхефт и Мартин Йинек. “Было ясно, что для решения этих вопросов нам нужно выйти за рамки генетического исследования и применить скорее биохимический подход, – позже написала она, – который позволил бы нам изолировать молекулы, составляющие CRISPR, и изучать их поведение”[99][100].
Но прежде Даудна решила сделать неожиданную петлю на своем карьерном пути.
Герберт Бойер и Роберт Суонсон
Глава 13. Genentech
Осенью 2008 года, сразу после публикации этой лавины статей о CRISPR, Джиллиан Бэнфилд высказала Даудне свои опасения, что самые важные открытия уже сделаны и, возможно, настала пора “двигаться дальше”. Даудна в этом сомневалась. “Мне казалось, что совершенные к тому моменту открытия возвещают о начале, а не о конце увлекательного путешествия, – вспоминает она. – Я знала, что существует какой-то адаптивный иммунитет, и хотела выяснить, как он работает”[101].
И все же в тот момент сама Даудна собиралась двигаться дальше.
Ей было сорок четыре года, она жила в счастливом браке и растила умного и воспитанного семнадцатилетнего сына. Но, несмотря на все успехи – а отчасти, возможно, и из-за них, – она переживала кризис среднего возраста. “Я пятнадцать лет руководила научно-исследовательской лабораторией и начала задумываться: «Может, этим дело не ограничивается?» – говорит она. – Мне хотелось узнать, имеет ли моя работа более далекоидущие последствия”.
Хотя ей нравилось шагать в авангарде новой сферы CRISPR, она пресытилась фундаментальной наукой. Ей хотелось заняться прикладными и междисциплинарными исследованиями, которые помогают преобразовать фундаментальные научные знания в методы лечения, укрепляющие здоровье человека. Хотя и были намеки, что CRISPR может стать инструментом для редактирования генома и обрести огромную практическую ценность, Даудну тянуло к проектам, которые имели потенциал оказать влияние быстрее.
Сначала она подумывала пойти учиться на врача. “Я рассудила, что мне, возможно, понравится работать с реальными пациентами и участвовать в клинических исследованиях”, – говорит она. Она также рассматривала возможность поступить в бизнес-школу. Колумбийский университет предлагал программу делового администрирования для руководителей, в рамках которой учащиеся одни выходные в месяц посвящали очным занятиям, а остальную работу вели через интернет. Летать туда-обратно из Беркли, не забывая при этом заглядывать на Гавайи и навещать больную мать, было бы тяжело, но Даудна всерьез рассматривала этот вариант.
Затем она случайно встретилась с бывшим коллегой, который уже около года работал в Сан-Франциско в биотехнологическом гиганте Genentech. Эта компания на своем примере показывала, как идет инновационный процесс и какие возникают прибыли, когда фундаментальная наука встречается с патентными поверенными и венчурными капиталистами.
Компания Genentech была основана в 1972 году, когда стэнфордский профессор медицины Стэнли Коэн и биохимик Герберт Бойер из Калифорнийского университета в Сан-Франциско посетили состоявшуюся в Гонолулу конференцию, посвященную технологии рекомбинантных ДНК, основанной на открытии стэнфордского биохимика Пола Берга, нашедшего способ нарезать фрагменты ДНК разных организмов и создавать гибриды. На конференции Бойер выступил с докладом об открытом им ферменте, способном создавать такие гибриды с высокой эффективностью. Затем Коэн рассказал о том, как с помощью клонирования производить тысячи идентичных копий фрагмента ДНК, внедряя его в бактерии E. coli.
Однажды вечером, оставшись голодными после официального ужина, они зашли в торговый комплекс неподалеку от Вайкики-Бич и обнаружили там закусочную, оформленную в нью-йоркском стиле, над входом в которую висел неоновый знак с надписью “Шалом”, а не привычный “Алоха”. Взяв по сэндвичу с пастрами, они принялись искать способ скомбинировать свои открытия и создать технологию конструирования и производства новых генов. Они договорились вместе поработать над этой идеей и уже через четыре месяца объединили фрагменты ДНК разных организмов и создали миллионы клонов гибридных (рекомбинантных) молекул ДНК, тем самым положив начало сфере биотехнологий и запустив революцию генной инженерии[102].
Один из бдительных стэнфордских юристов по интеллектуальной собственности связался с ними и предложил помочь им с составлением заявки на патент, чем немало их удивил. Заявку подали в 1974 году, и позже она получила одобрение. Сначала Коэну и Бойеру даже в голову не пришло, что можно запатентовать обнаруживаемые в природе процессы, связанные с рекомбинантными ДНК. Об этом не подумали и другие ученые, и многих разозлил их шаг – и сильнее всех негодовал Пол Берг, который сделал первые открытия в сфере рекомбинантных ДНК. Он назвал решение подать заявку “сомнительным, бесцеремонным и наглым”[103].
В конце 1975 года, через год после регистрации заявки Коэна – Бойера, молодой Роберт Суонсон, который безуспешно пытался пробиться в стан венчурных капиталистов, начал обзванивать ученых, надеясь найти человека, заинтересованного в создании компании в сфере генной инженерии. Все прошлые венчурные проекты Суонсона оканчивались провалом. В то время он снимал комнату, ездил на видавшем виде “датсуне” и питался одними бутербродами. Однако, прочитав о рекомбинантных ДНК, он внушил себе, что наконец нашел свою золотую жилу. Он обзванивал ученых в алфавитном порядке, и первым на встречу с ним согласился Бойер. (Берг отказался.) Суонсон пришел к нему, ожидая провести минут десять в его кабинете, но в итоге они три часа сидели в соседнем баре и разрабатывали проект комп