Инновации
0

НЕВОСПЕТЫЕ ГЕРОИ CRISPR

by ЛисицкийАвгуст 19, 2016

Стремительно растущий интерес к редактированию генома принёс славу  руководителям исследований, пионерам в этой области, однако остальные научные сотрудники (их магистранты и докторанты) в большинстве случаев остались незамеченными.

Когда Блейк Виденхефт только начал работать с микроорганизмами, предмет его исследований ещё был смутным и неясным. Для получения PhD он изучал экстремофилов, обитающих в воде. Он брал образцы из горячих источников Йеллоустонского национального парка и затем создавал искусственные варианты в лабораторных условиях. “Мы хотели понять, каким образом в кипящей кислоте ещё может существовать какая-то жизнь”, — говорит он.

Спустя некоторое время Виденхефта заинтересовали бактериальные механизмы защиты от вирусов. Изучая литературу по этому вопросу, он наткнулся на своеобразную бактериальную иммунную систему, названную CRISPR. В 2007 году он познакомился с Дженнифер Дудна, молекулярным биологом из Калифорнийского университета в Беркли, которая разделяла его интересы. “Присоединяйся к нашим исследованиям”, — сказала она. Так он и поступил. В течение последующих пяти лет он изучал структуру и биохимию системы CRISPR и был первым автором в статье, опубликованной в Nature [1].

На сегодняшний день система CRISPR стала всемирно известной среди молекулярных биологов. Исследователи быстро приспособили её для вставки или удаления последовательностей ДНК из геномов всех царств живой природы. Система CRISPR используется для выведения новых сортов генно-модифицированных зерновых культур, и, возможно, в один прекрасный день с её помощью будут лечить генетические заболевания человека. Дудна и другие научные руководители, вовлечённые в эти фундаментальные исследования, стали знаменитыми учёными: они фигурируют в ведущих газетах, снимаются в документальных фильмах,  поговаривают даже, что они могут быть претендентами на Нобелевскую премию. “Когда я пришёл в лабораторию, то был единственным сотрудником, изучающим CRISPR, — заявляет Виденхефт, — а когда я ушёл, то над этим работали практически все”.

Виденхефт, однако, наравне с другими студентами и докторантами, которые ради воплощения в жизнь идеи редактирования генома с помощью CRISPR трудились на “скамейках запасных”, едва ли достиг той же известности, что и его наставник. Безусловно, из своей работы они извлекли определённую выгоду: поддержку и пребывание под ореолом славы своих руководителей, а также ценный опыт работы. Но некоторые в этой высококонкурентной области столкнулись с трудностями при попытке стать независимыми учёными.
Для Виденхефта уединение стало настоящим спасением. После ухода из лаборатории Дудны, отклонив предложение более крупного и известного института, он предпочёл вернуться в Университет штата Монтана в Бозмен, где работал над своей диссертацией. “Уединение и пребывание на открытом воздухе в конце рабочего дня делают меня более креативным и продуктивным”, — говорит он. Но, как и другие молодые учёные из известных лабораторий, он не может не гадать о том, какой была бы жизнь, если бы в биомедицинской науке воздавали почести не последним, а первым авторам. Он признаётся, что время от времени чувствует себя недооценённым: “Иногда это меня волнует, иногда нет”.

Отредактированная история

История редактирования генома по технологии CRISPR–Cas9 стала предметом горячих дебатов и ожесточённой борьбы за патентное право. Исследователи и институты устраивали нешуточные разборки, чтобы удостовериться, что нигде не забыли про их вклад: начиная с научных статей и заканчивая новостями. “Я получаю множенство звонков от адвокатов, интересующихся моей деятельностью”, — говорит Виденхефт.
В январе Эрик Лэндер, президент Кембриджского Института Броуда, штат Массачусетс, подлил масла в огонь, сделав исторический обзор под названием “Герои CRISPR” [2].  Это мгновенно спровоцировало скандал. Некоторые говорили, что он проигнорировал вклад определённых учёных, и ставили под сомнение отсутствие личной заинтересованности в публикации статьи, отмечая, что Институт Броуда также втянут в патентный спор о том, кто является изобретателем технологии CRISPR–Cas9.

Однако Джорджа Чёрча, генетика из Гарвардской медицинской школы, штат Массачусетс, который также считается пионером в этой области, очень огорчил факт присваивания ключевых открытий ему, а не его магистрантам и докторантам. “Эрик слишком часто упоминал моё имя”, — заявляет Чёрч.

Лэндер заявляет, что у него не было намерения пренебречь кем-то в “Героях”. Он понимал, что по данным ключевых статей существует много других соавторов. “Но я не мог уместить всё это на девяти страницах”, — говорит он. Во всяком случае, отмечает Лэндер, статья привлекла дополнительное внимание к CRISPR: большинство дискуссий по этой теме были сосредоточены вокруг 3 главных исследователей, в то время как в его работе представлено 17 основных “игроков”, и подразумевается существование множества других.

Несмотря на активное содействие со стороны научных руководителей, молодым исследователям CRISPR всё равно приходится сталкиваться с пренебрежением. Молодые учёные из лаборатории Чёрча восхищаются неизменной поддержкой своего руководителя и создаваемой им в лаборатории уникальной интеллектуальной средой. Дудна является абсолютным чемпионом среди наставников. “Молодых учёных очень важно оценивать по заслугам, — говорит она. — Они действительно являются двигателями научного прогресса”. Что ещё важно, в статьях часто прописывается вклад каждого из авторов.

Но эти детали зачастую упускаются из виду, т.к., в целом, признание в науке достаётся руководителю лаборатории, как и все последующие премии. “Просто так работает эта система, и я принимаю свою роль в ней, — говорит Мартин Джинек, один из бывших работников лаборатории Дудны. — Однако это то, о чём вы не можете не думать”.

“Иногда люди могут обратить внимание на первого автора, но не придадут этому большого значения» — говорит Рейчел Хурвиц, бывший магистрант Дудны и в настоящее время президент Caribou

Biosciences в Беркли, штат Калифорния. — Они говорят: “статья Джинека за 2012 год”, но большинство из них понятия не имеют, кто такой Джинек”.

Джинек был первым соавтором в фундаментальной статье [3] о возможности программирования фермента  Cas9 с помощью коротких цепочек РНК, позволяющих ферменту избирательно действовать на нужный участок ДНК. Он понял, что должен посвятить свою жизнь CRISPR. Вступив на рынок труда, он даже не мог упоминать на собеседованиях о своей работе, потому что патент ещё не был зарегистрирован. Тем не менее, он получил заманчивое предложение от    Цюрихского университета в Швейцарии и за это время основал там лабораторию, больше специализирующуюся на биологических основах CRISPR, чем на их применении.

Интерес к редактированию генома с помощью системы CRISPR–Cas9 возрос, и его расписание стало более плотным: сейчас два или три раза в месяц он ездит на переговоры. Хотя он и отдаёт дань своему профессиональному настрою, обусловленному помешательством на CRISPR, ему приходится находить баланс между управлением лабораторией и другими обязанностями.

Хурвиц также столкнулась с препятствиями. В аспирантуре она изучала структуру бактериальной иммунной системы, базирующейся на CRISPR,  и ассоциированного с CRISPR фермента Cys4 [4]. В 2011 году совместно с Дудной и другими исследователями она основала Caribou для введения методов исследования на основе CRISPR  в коммерческий оборот. Первое время было тяжело, но сейчас Caribou уже выстроила партнёрские отношения с крупными промышленными фирмами, и в мае компания объявила, что их последний денежный оборот принёс в США 30 миллионов долларов. Когда фирма уже выросла, некоторые инвесторы хотели поставить на место Хурвиц более опытного руководителя. Дудна отклонила эту идею: “ Нет причин лишать её этой должности. Она продолжает демонстрировать свой талант к достижению успеха”.

На гребне волны

Многим учёным, только начинающим строить карьеру, работа в такой популярной области даёт явные преимущества. Будучи постдокторантом в лаборатории Чёрча, биоинженер Прашант Мали участвовал в запуске проекта  CRISPR. Он был первым соавтором в статье 2013 года [5], подтвержающей возможность использования системы CRISPR–Cas9 для редактирования генома человеческих индуцированных мультипотентных стволовых клеток.

После этого открытия возбуждение вокруг CRISPR достигло критический точки —  захлестнувшая Мали волна энтузиазма в этом же году привела его на рынок труда. “Я действительно получил большое признание”, — говорит он. (Не считая, однако, случая с “Героями CRISPR” — больной темы для Чёрча). В конце концов, обосновавшись в Калифорнийском университете в Сан-Диего, Мали продолжает изучать развитие стволовых клеток и разрабатывает  технологии на основе  CRISPR. Напряжённую обстановку в этой области он принимает за скромную плату. Его лаборатории всего 18 месяцев. “Мы ещё слишком молоды для сенсационных открытий, но конкуренции не избежать, — заявляет он. — Очевидно, что удачные идеи будут дублироваться”.

“Идея того, что честь научного открытия принадлежит всего паре исследователей — это позапрошлый век”.

Сенсация с CRISPR распахнула двери для Лухан Янг, ещё одного сотрудника из лаборатории Чёрча и первого автора статьи, опубликованной в 2013 году в  Science. Вскоре после публикации статьи с лабораторией связались несколько исследователей, изучающих органы для трансплантации. Они интересовались, можно ли сейчас использовать редактирование генома для модифицирования свиных донорских органов с целью снижения у человека риска  иммунного ответа. “Эта идея целиком захватила Янг”, — отмечает Чёрч.

Геном свиньи содержит в себе ретровирусную ДНК, и её возможная реактивация в организме человека стала причиной прекращения в этой области многих исследований в конце 1990-х. Основываясь на том, что все последовательности нуклеотидов у ретровирусов похожи друг на друга, Янг предположила, что за один опыт система CRISPR–Cas9 сможет сразу же вырезать многие из них. Сейчас она совместно с тремя другими первыми авторами  установила мировой рекорд [6] по числу мишеней в одном опыте с CRISPR–Cas9: 62. Чтобы продвинуть исследования, Янг также собирает деньги для совместного с Чёрчем запуска  компании под названием eGenesis. “Джордж всегда давал мне возможность проявить свои лидерские качества”, — говорит она.

По другую сторону реки Чарльз и лаборатории Чёрча, в институте Броуда, магистрант Ли Конг до поздней ночи бок о бок со своим руководителем  Фенг Жангом разрабатывал технологию редактирования генома клеток млекопитающих на базе CRISPR. Когда Конг только пришёл, Жанг сам был ещё молодым исследователем, недавно основавшим собственную лабораторию. Конг вспоминает, как они открывали коробку с первой центрифугой для лаборатории, как сидели с Жангом за компьютером и искали в интернете по запросу “ДНК-связывающий белок” новые методы редактирования генома. Они стали очень сплочённой командой.  

Когда они приступили к проекту с CRISPR, во время поиска подходящих для человеческих клеток ферментов и условий реакции Конгу казалось, что это дело имеет мало шансов на успех.

Но Конг был готов взять на себя этот риск. Ранее они с Жангом уже применяли для редактирования генома клеток млекопитающих другую систему под названием TALENs и были в этом первыми, поэтому он надеялся, что, если проект CRISPR провалится, для получения диплома будет достаточно первого удачного опыта. Ему так и не посчастливилось это проверить: в 2013 году Конг со своим однокурсником Фэй Ан Раном опубликовали в Science статью [7], в которой подтверждалось, что эта система применима к клеткам млекопитающих. Она была опубликована одновременно со статьями Мали и команды Чёрча.

Таким образом, Конг получил возможность   сразу занять должность на кафедре, пропустив постдокторантуру. Но он боялся, что такой расклад событий ограничит его: он будет положен под сукно как “тот парень с CRISPR”.  “Развитие технологии — это не всё, к чему я стремлюсь”, — заявляет он. Вместо этого он предпочёл постдокторантуру. Сейчас он собирается приступить к поиску работы на факультете и планирует изучать в своей лаборатории аллергии и аутоиммунные заболевания.

Конг говорит, что не переживает из-за игнорирования СМИ его роли в этой суматохе с CRISPR, и его не смущает, что всё внимание приковано к Жангу. “Полагаю, что я получил своё признание”, — отмечает он. Жанг щедро воздавал ему почести в рамках научного сообщества и способствовал тому, чтобы он самолично выступал с докладами.

Конг, как и остальные участники интервью, считает себя обязанным отдавать должное остальным исследователям в этой области. Он много ссылается на работы, проделанные в других лабораториях, включая некоторые из последних микробиологических исследований по структуре системы CRISPR. Виденхефт говорит, что эта черта присуща всему сообществу CRISPR. “У нас высокая конкуренция, но, в целом, атмосфера дружелюбная”.

Вне сообщества лавры всё же достаются старшим исследователям. “Мы должны найти способ для расширения пьедестала почёта, — говорит Лэндер. — Идея того, что честь научного открытия принадлежит всего паре исследователей — это позапрошлый век”.

Невоспетых героев CRISPR гораздо больше, и в одной статье всех упомянуть невозможно. Одну из таких недооценённых групп возглавляет Виргиниюс Шикшнис из Вильнюсского университета в Литве. Именно там в 2007 году Гьедриус Гасиунас начал работать над своей PhD. Несколько лет он корпел над биохимией CRISPR–Cas9 и, как и Джинек, пришёл к выводу, что фермент Cas9 можно программировать для вырезания специфических участков изолированной ДНК.

В 2012 году лаборатория отправила статью в Cell, где её сразу же отклонили. Тогда Гасиунас переслал статью в Proceedings of the National Academy of Sciences и стал ждать. Спустя несколько месяцев в Science появилась статья уже известного Джинека, в то время как его работа всё ещё была на рассмотрении. Их статьи принципиально отличались друг от друга, но содержали одинаковые выводы. Гасиунас был опустошён.

Порой Гасиунасу, сейчас уже постдокторанту в лаборатории Шикшниса, тяжело наблюдать за тем, как другие учёные получают награды за редактирование генома на основе CRISPR. Однако этот опыт не убил в нём интерес к предмету. Несмотря на то, что ему снова пришлось потерпеть неудачу, он больше не принимает это близко к сердцу. “Это рискованная область, — говорит он. — Но мне кажется, что если вы хотите добиться чего-то великого, вам необходимо рискнуть”.

 

Оригинал

Перевод: Ирина Боровикова

Редакция: Михаил Гусев, Deepest Depths, Николай Лисицкий.

About The Author
Лисицкий