Сиддхартха Мукерджи – Ген. Очень личная история (страница 49)

Рисунок взят из бумаг Пола Берга, посвященных рекомбинантной ДНК. Научившись объединять гены любых организмов, ученые смогут конструировать генетическую информацию по собственному желанию и откроют эру генотерапии и геномной инженерии человека.

* «ДНК из организма 2» – это плазмида (способная к репликации и поддержанию в клетке молекула ДНК, чаще кольцевая), которая содержит генетический материал из двух источников: область фага λ, обеспечивающую его и этой плазмиды репликацию, и полный галактозный оперон E. coli. Иными словами, это «ДНК из геномов 2 и 3», полученная заранее по тому же принципу, что показан на схеме.

Той зимой к команде Берга решила присоединиться аспирантка Джанет Мерц. Она не стеснялась высказывать собственное мнение, была упорной и «чертовски умной», как описывал ее Берг. Мерц представляла собой аномалию в мире биохимиков: она была одной из двух женщин, связавших свою жизнь со стэнфордской кафедрой биохимии за 10 лет ее существования. Как и Лоббан, Мерц пришла в Стэнфорд из МТИ, где обучалась инженерии и биологии. Ее заинтересовали эксперименты Джексона, и она увлеклась идеей создания химер из генов разных организмов.

Но что, если «вывернуть» экспериментальную цель Джексона? Он внедрял генетический материал бактерии в геном SV₄₀. А что, если Мерц сконструирует гибрид с генами SV₄₀ в геноме E. coli, то есть не вирус будет нести бактериальные гены, а наоборот?

Эта инверсия логики – или, скорее, инверсия объектов – давала значительные технологические преимущества. Как и во многих бактериях, в E. coli помимо хромосомы содержатся крошечные дополнительные молекулы ДНК, или плазмиды. Как и геном SV₄₀, плазмиды – кольцевые структуры, ДНК-ожерелья, которые «живут» и размножаются копированием внутри бактерии. По мере увеличения бактериальной биомассы умножается и количество плазмид. Мерц поняла, что если бы ей удалось поместить гены SV₄₀ в плазмиду E. coli, то можно было бы использовать бактерию как фабрику по наработке новых генных гибридов. Бактерия будет расти и делиться, и число плазмид с чужеродным геном многократно возрастет. Копии копий модифицированных молекул ДНК, нагруженных чужими генами, бактерия будет создавать сама. В конце концов образуются миллионы реплик фрагмента ДНК – клоны[615].

В июне 1971-го Мерц отправилась из Стэнфорда[616] в Колд-Спринг-Харбор, штат Нью-Йорк, на обучающие курсы, посвященные животным клеткам и вирусам. В рамках программы студенты должны были представить исследовательский проект, который они хотели бы осуществить в будущем. В своем выступлении Мерц рассказала о планах по созданию генетических химер SV₄₀ и E. coli и возможном их размножении в бактериальных клетках.

Презентации аспирантов на летних курсах обычно не вызывают большого ажиотажа. Однако к тому моменту, когда Мерц закончила демонстрацию своих слайдов, всем уже было понятно, что это не типичная студенческая болтовня. Сначала повисла тишина – а затем студенты и преподаватели обрушили на Мерц лавину вопросов: обдумывала ли она риски, связанные с получением подобных гибридов? что, если организмы, которых создадут Берг и Мерц, проникнут в человеческую популяцию? рассматривали ли они этические аспекты конструирования новых генетических сущностей?

Сразу же после студенческих выступлений один из преподавателей, вирусолог Роберт Поллак, поспешил позвонить Бергу. Поллак настаивал, что опасность, скрытая в «преодолении эволюционных барьеров, которые выстраивались между бактериями и людьми со времен их последнего общего предка», чересчур велика, чтобы вот так непринужденно, в рутинном режиме продолжать эксперименты.

Дело было особенно щекотливым из-за того, что SV₄₀, как тогда уже было известно, вызывает опухоли у хомячков, а E. coli обитает в кишечнике человека (по современным данным, SV₄₀ едва ли может вызвать рак у человека, но в 1970-х об этом еще не знали). Что, если Берг с Мерц состряпают чудовищную генетическую катастрофу – кишечную бактерию с генами, вызывающими у хозяина рак? «Можно перестать расщеплять атомы[617], можно перестать летать на Луну, можно перестать использовать аэрозоли. <…> Но невозможно отозвать, вернуть в небытие новую форму жизни, – писал биохимик Эрвин Чаргафф. – [Новые генетические гибриды] переживут и нас, и наших детей, и детей наших детей. <…> Скрещивание Прометея с Геростратом неизбежно даст зловещий результат».

Берг несколько недель размышлял над опасениями Поллака и Чаргаффа. «Сначала я думал: да это абсурд[618]. Я действительно не видел никаких рисков». Эксперименты проводились в изолированном помещении со стерилизуемым оснащением; SV₄₀ никогда еще напрямую не ассоциировался с человеческим раком. На самом деле многие вирусологи заражались этим вирусом, и ни у одного рак не развился. Раздосадованный постоянной общественной истерией вокруг этого вопроса, Дульбекко даже предлагал пить SV₄₀[619], чтобы доказать отсутствие связи с заболеванием.

Но, стоя на краю потенциальной пропасти, Берг не мог позволить себе пускаться в авантюры. В поисках независимого мнения относительно рисков он написал нескольким онкобиологам и микробиологам. Дульбекко был твердо уверен в безопасности SV₄₀, но может ли в принципе хоть кто-то достоверно оценить неизвестный риск? В конце концов Берг заключил, что биоугроза была минимальной, хотя и не нулевой: «Честно говоря, я знал, что риск мал[620]. Но я не мог убедить себя, что его нет вовсе. <…> Должно быть, я осознал, что сам много, много раз ошибался, предсказывая исход экспериментов, и окажись я неправ насчет риска в этот раз, жить с грузом такого рода последствий я совсем не хотел бы». Берг наложил на свои действия мораторий до установления точного характера риска и просчитывания мер по недопущению утечки генетических конструкций. Пока же гибридные ДНК, содержащие участки SV₄₀, останутся в пробирках и не попадут в живой организм.

Мерц тем временем сделала еще одно значимое открытие. В изначальном, предложенном Бергом и Джексоном виде процесс резки и сшивания ДНК протекал в шесть утомительных ферментативных стадий. Мерц придумала, как заметно сократить этот путь. Она использовала режущий фермент EcoRI, полученный от Герберта Бойера, микробиолога из Сан-Франциско, и обнаружила, что получить и сшить фрагменты теперь можно всего за два шага[621]. «Джанет действительно сильно повысила эффективность процесса[622], – вспоминал Берг. – Теперь мы могли создавать новую ДНК всего за пару химических реакций. <…> Она разреза́ла молекулы, смешивала, добавляла фермент, соединяющий концы с концами, и демонстрировала готовый продукт со свойствами двух исходных ДНК». Мерц создавала рекомбинантную ДНК, но из-за самоналоженного командой Берга моратория не могла переносить генные гибриды в живые бактериальные клетки.

В ноябре 1972-го, пока Берг взвешивал риски вирусо-бактериальных гибридов, тот самый Герберт Бойер, который снабдил Мерц ферментами рестрикции, отправился на гавайскую конференцию микробиологов. Он родился в 1936-м в шахтерском городке штата Пенсильвания и в старшей школе открыл для себя биологию, так что его подростковыми кумирами стали Уотсон и Крик (он даже назвал в их честь своих сиамских котов). В начале 1960-х Бойер пытался поступить в медицинский, но провалил экзамен по философии медицины и переключился на микробиологию.

Летом 1966-го Бойер прибыл в Сан-Франциско[623] – с прической афро, в неизменном кожаном жилете и рваных джинсах – в качестве ассистент-профессора Калифорнийского университета. Его экспериментальная работа заключалась главным образом в выделении новых ферментов, режущих ДНК. Бойер слышал от Мерц о ее хирургических манипуляциях с ДНК и знал о последующем упрощении создания гибридов.

Конференция на Гавайях была посвящена бактериальной генетике. Много энтузиазма на встрече вызвали недавно открытые в E. coli плазмиды – кольцевые мини-хромосомы, которые реплицируются внутри бактерий и могут передаваться между клетками разных штаммов. После длинной утренней сессии презентаций Бойер сбежал на пляж для передышки, да так там и остался потягивать ром с кокосовым молоком.

Поздно вечером Бойер наткнулся на Стэнли Коэна[624], профессора из Стэнфорда. Бойер знал Коэна по его научным работам, но лично они никогда не встречались. Аккуратная седеющая бородка, круглые очки с толстыми стеклами и осторожная, неторопливая манера речи делали Коэна «живым воплощением мудреца Талмуда», по выражению одного ученого. А его знания микробной генетики не уступали Талмуду по объему. Коэн работал с плазмидами и, конечно, знал об открытой Фредериком Гриффитом реакции трансформации – способе, позволяющем доставлять ДНК в бактериальные клетки.

Ужин уже закончился, но Коэн и Бойер были голодны. Вместе со знакомым микробиологом Стэнли Фалкоу они вышли из отеля и отправились на тихую темную улочку в торговой зоне у пляжа Вайкики. Закусочная в нью-йоркском стиле, с яркой мерцающей вывеской и неоновым декором, спасительно маячила в тени вулканов – и там был свободный столик. Официант путал кишке с кнышем, но в меню удалось найти солонину и рубленую печень. За сэндвичами с пастромой Бойер, Коэн и Фалкоу обсуждали плазмиды, генные химеры и бактериальную генетику.