Странница в душе, Шарпантье всегда была готова менять города и темы, и переезд к тому же ускорило неприятное биологическое открытие, которое она сделала в Мемфисе: комары на Миссисипи любят французскую кровь. Кроме того, ей хотелось переключиться с изучения геномов одноклеточных микробов, таких как бактерии, на геном млекопитающих, главным образом мышей. В результате она перешла в лабораторию Нью-Йоркского университета, где написала статью о том, как воздействовать на гены мышей для контроля за ростом волос. Она провела и третье постдокторское исследование, в рамках которого вместе с Новаком изучала роль малых молекул РНК в регулировании экспрессии генов бактерии Streptococcus pyogenes, вызывающей кожные инфекции и стрептококковый фарингит[132].
Прожив шесть лет в США, в 2002 году она вернулась в Европу и возглавила лабораторию микробиологии и генетики в Венском университете. На месте ей, однако, не сиделось. “Люди в Вене слишком хорошо друг друга знали, – говорит она, и сразу ясно, что ей это казалось не плюсом, а минусом. – Там не было динамики, а структуры оказывались слишком жесткими”. К моменту знакомства с Даудной в 2011 году она распрощалась с большинством исследователей из своей лаборатории и одна переехала в Умео на севере Швеции. Умео не был похож на Вену. Город расположен в 650 километрах к северу от Стокгольма, а его университет, построенный в 1960 году, состоит из нескольких модернистских зданий, стоящих на земле, где раньше паслись стада северных оленей. Университет Умео славится главным образом исследованиями деревьев. “Да, я сделала рискованный шаг, – признает Шарпантье, – но получила возможность думать”.
С тех пор как в 1992 году Шарпантье поступила в Институт Пастера, она успела поработать в десяти институтах, расположенных в семи городах пяти стран. Ее кочевой образ жизни отражал – и подчеркивал – свойственное ей неприятие обязательств. Не имея ни мужа, ни семьи, она меняла обстановку и адаптировалась к новым условиям, не обремененная никакими личными связями. “Мне нравится свобода, нравится быть одной и не зависеть от партнеров”, – говорит она. Она терпеть не могла выражение “баланс работы и личной жизни”, ведь оно подразумевало, что работа конкурирует с личной жизнью. Работа в лаборатории и “страсть к науке”, по словам Шарпантье, принесли ей “счастье, которое сравнимо с любой другой страстью”.
Подобно изучаемым организмам, она проявляла изобретательность, приспосабливаясь к новым условиям. “Порой моя тяга к перемещениям выводит меня из равновесия, но порой и приносит пользу, – говорит она. – Она не дает мне угодить в ловушку”. Переезжая с места на место, Шарпантье снова и снова пересматривала свои исследования и заставляла себя начинать все с чистого листа. “Чем чаще человек переезжает, тем легче ему проводить анализ, рассматривая каждую ситуацию как новую, и замечать то, что не могут разглядеть другие люди, давно не покидавшие систему”.
Из-за переездов Шарпантье большую часть времени чувствовала себя чужестранкой, прямо как юная Дженнифер Даудна на Гавайях. “Очень важно знать, каково это – быть чужаком, – отмечает Шарпантье. – Ты никогда не чувствуешь себя как дома, и это мотивирует. Это подталкивает тебя не замыкаться в своей зоне комфорта”. Как и многие другие наблюдательные и творческие люди, она обнаружила, что некоторая отстраненность и легкая отчужденность научили ее лучше анализировать ситуацию, что помогало ей жить по завету самого Луи Пастера: “Будь готов к неожиданностям”.
Этим отчасти и объясняется тот факт, что Шарпантье относится к той когорте ученых, которые одновременно кажутся и сосредоточенными, и растерянными. Безупречно ухоженная и непринужденно элегантная даже в седле велосипеда, она также воплощает стереотип рассеянного профессора. Когда я прилетел на встречу с ней в Берлин, куда она переехала из Умео, она приехала ко мне в гостиницу на велосипеде, опоздав на несколько минут. Оказалось, что утром она вернулась из Мюнхена и, уже выходя с вокзала, поняла, что забыла в поезде свой чемодан. Каким-то образом она догнала поезд на конечной станции, забрала чемодан и приехала ко мне. Когда мы направились к ней в лабораторию в Институте инфекционной биологии Общества Макса Планка при авторитетной клинической больнице “Шарите”, расположенной в центре Берлина, Шарпантье целенаправленно шагала с велосипедом по улице, пока через несколько кварталов не поняла, что идет не туда. На следующий день, когда мы с другом пригласили ее на выставку в художественный музей, она умудрилась потерять входной билет, пока шла от кассы ко входу, а когда мы пришли поужинать в тихий японский ресторан, она забыла там свой телефон. И все же, когда мы сидели в ее кабинете в лаборатории или неспешно наслаждались суши, она говорила часами, оставаясь при этом в высшей степени сосредоточенной.
В 2009 году, когда Шарпантье покинула Вену и отправилась в Умео, исследователи CRISPR в основном изучали Cas9 как самый интересный из CRISPR-ассоциированных ферментов. Ученые показали, что при отключении Cas9 в бактерии система CRISPR перестанет разрезать атакующие вирусы. Они также установили ключевую роль другой части комплекса – CRISPR-РНК, или сгРНК. Это маленькие фрагменты РНК, содержащие часть генетической информации вируса, атаковавшего бактерию в прошлом. Такие cгРНК направляют ферменты Cas в атаку, когда вирус снова пытается осуществить вторжение. Два описанных элемента составляют ядро системы CRISPR: маленький фрагмент РНК выступает в качестве гида, а фермент действует на манер ножниц.
Но в системе CRISPR-Cas9 был и еще один компонент, выполняющий принципиально важную функцию – или, как оказалось, даже две функции. Его назвали “трансактивирующей CRISPR-РНК”, или tracгРНК. Запомните эту крошечную молекулу, ведь она сыграет несоразмерную роль в нашей истории. Дело в том, что наука обычно продвигается вперед не большими скачками, а маленькими шагами. И многие споры в науке сводятся к тому, кто сделал каждый из этих шагов и насколько каждый из них оказался важен. Именно так получилось с открытиями, связанными с tracгРНК.
Как выяснилось, tracгРНК выполняет две важные задачи. Во-первых, она инициирует создание cгРНК, то есть той последовательности, в которой содержится воспоминание о вирусе, ранее атаковавшем бактерию. Во-вторых, она служит рукояткой, с помощью которой происходит прикрепление к атакующему вирусу, чтобы cгРНК могла найти нужное место, где ферменту Cas9 предстоит сделать разрез.
Изучение этих функций tracгРНК началось в 2010 году, когда Шарпантье заметила, что молекула регулярно появляется в ее экспериментах с бактериями. Ее функция оставалась загадкой, но Шарпантье обратила внимание, что молекула находится в непосредственной близости от спейсеров CRISPR, и предположила, что между ними есть связь. Она проверила эту гипотезу, удалив tracгРНК в некоторых бактериях. В результате в них перестали появляться cгРНК. Ученые тогда еще не знали, как именно cгРНК создаются в бактериальной клетке. Теперь у Шарпантье появилась гипотеза: за создание коротких cгРНК отвечала tracгРНК.
В то время Шарпантье переезжала в Швецию. Когда исследователи из венской лаборатории прислали ей письмо с результатами наблюдений и сообщили, что в отсутствие tracгРНК не производится cгРНК, она потратила целую ночь на составление длинного плана дальнейших экспериментов. “Я зациклилась на этой tracгРНК, – говорит она. – Я упряма. Мне важно доводить дела до конца. Я сказала: «Мы должны пойти дальше! Я хочу, чтобы кто-нибудь занялся этим»”[133].
Проблема заключалась в том, что в ее венской лаборатории ни у кого не было ни времени, ни желания изучать tracгРНК. С этим часто сталкиваются странствующие профессора: стоит им покинуть своих студентов, как те двигаются дальше и начинают заниматься другими вещами.
Шарпантье подумывала провести эксперименты сама, хотя ее переезд и был в разгаре, но в конце концов нашла добровольца в своей венской лаборатории: ею стала юная болгарская студентка магистерской программы Елица Делчева. “Елица была очень активной и верила в меня, – говорит Шарпантье. – Она понимала, что происходит, хотя еще не получила и магистерской степени”. Она даже привлекла к работе одного из аспирантов, Кшиштофа Хылинского.
Маленькая команда Шарпантье обнаружила, что система CRISPR-Cas9 осуществляет свою миссию по защите от вирусов, задействуя всего три компонента: tracгРНК, cгРНК и фермент Cas9. Сначала tracгРНК разбивает длинные фрагменты РНК на малые cгРНК, а затем эти cгРНК направляются к конкретным последовательностям в геноме атакующего вируса. Ученые написали статью, которая в марте 2011 года была опубликована в журнале Nature: Делчева в ней значилась главным автором, а имена аспирантов, отказавшихся помогать Шарпантье, в историю не вошли[134].
Шарпантье представила результаты на посвященной CRISPR конференции, прошедшей в октябре 2010 года в Нидерландах. Редакторы Nature не спешили принимать статью, а объявлять об открытии до публикации было рискованно. И все же Шарпантье предположила, что среди слушателей может оказаться тот из рецензентов журнала, кто убедит редколлегию ускорить процесс.
Во время выступления она волновалась, поскольку еще не установила, что происходит с tracгРНК после создания cгРНК. Ограничивается ли этим ее роль? Или же две малые РНК вместе направляют белок Cas, который затем разрезает атакующий вирус? Один из слушателей задал прямой вопрос: “Остаются ли три элемента вместе, образуя комплекс?” Шарпантье попыталась уйти от ответа. “Я смеялась и намеренно говорила загадками”, – признается она.
Этот вопрос – и то, что было известно Шарпантье, – может показаться запутанным. Однако он привел к серии диспутов, которые показывают, что исследователи CRISPR – и в частности, Даудна – очень трепетно относятся к тому, чтобы знать, кому именно мы обязаны каждым маленьким прорывом. Тот факт, что tracгРНК действительно никуда не исчезает и играет важную роль в разрезании, позже войдет в число открытий, опубликованных в исторической статье 2012 года, написанной Шарпантье в соавторстве с Даудной. Однако, к досаде Даудны, по прошествии нескольких лет Шарпантье порой будет намекать, что ей было известно об этом еще в 2011 году.