Трещина в мироздании - Дженнифер Даудна

Во время нашей короткой беседы Эммануэль говорила тихо и держалась скромно, однако я также отметила ее тонкое чувство юмора и приятную непринужденность в общении. Мне она сразу понравилась. На следующий день после утренних выступлений у нас выдалось свободное время. Я планировала посидеть во дворике и поработать на компьютере, но Эммануэль пригласила меня посмотреть старый Сан-Хуан, и я не смогла отказаться. Прогуливаясь по мощенным булыжником улочкам, которые напомнили Эммануэль о доме в Париже, где она провела детство, мы болтали о том, где успели побывать за недавнее время, сравнивали наши впечатления от университетских систем в Беркли и в Швеции (куда как раз переместилась ее лаборатория) и обсуждали лекции, которые только что прослушали на конференции. В конце концов беседа зашла о нашей научной работе, и Эммануэль призналась, что уже некоторое время собирается позвонить мне и предложить сотрудничество.

Ей очень хотелось узнать, каким образом в патогенной бактерии, которую она изучала, Streptococcus pyogenes, система CRISPR II типа разрушает вирусную ДНК. Работа Эммануэль, как и более ранние генетические исследования Сильвена Мойно, Виргиниюса Шикшниса и других коллег, все больше наводила на мысль, что в процессе был задействован как минимум один ген – он называется csn1. Так вот, не хочу ли я объединить с ней усилия и использовать наработки моей лаборатории в области биохимии и структурной биологии, чтобы помочь определить функцию белка, кодируемого геном csn1? Когда мы спускались по узкой улочке к сияющему океану, Эммануэль повернулась ко мне: “Я уверена, что, работая вместе, мы сможем понять, что делает этот загадочный Csn1”. Приятная дрожь проходила по моему телу, когда я обдумывала перспективы этого проекта.

Я была заинтригована идеей поработать с CRISPR-системами II типа, в которых отсутствовали Cascade и белки Cas3. И если этот загадочный белок Csn1 действительно участвует в разрезании ДНК в системах II типа, то сотрудничество с Эммануэль могло дать моей лаборатории шанс внести вклад в эту область исследований CRISPR.

Меня манила и сама эта новая бактерия. В качестве экспериментального объекта S. pyogenes обладала некоторыми интересными сходствами и различиями с бактерией S. thermophilus, используемой в производстве йогурта. Последняя к тому моменту стала одним из самых популярных организмов у исследователей CRISPR. Для начала, обе бактерии принадлежат к одному роду, Streptococcus, и иммунная система CRISPR S. pyogenes казалась очень похожей на иммунную систему S. thermophilus. Хотя у каждой бактерии собственный набор фагов-мишеней, молекулярная основа систем у них одна и та же и кодируют CRISPR одни и те же гены, поэтому перейти с изучения одной бактерии к другой было бы несложно.

И все же S. pyogenes играет в нашей жизни совершенно иную роль, нежели S. thermophilus. Исследование S. thermophilus имеет значение для экономики из-за широкого использования этой бактерии в молочной промышленности – для производства сыра и йогурта. Стоит отметить, что S. thermophilus – это единственный штамм из рода Streptococcus, который признан безопасным для людей и других млекопитающих. В то же время S. pyogenes и все остальные представители этого рода – патогены для нескольких видов млекопитающих, включая и наш. Поразительно большое количество человеческих болезней связано с этой бактерией. S. pyogenes – одна из десяти самых частых причин смертельных инфекционных заболеваний у представителей нашего вида, и каждый год из-за нее происходит свыше полумиллиона смертей[77]. Среди болезней, виновником которых может стать S. pyogenes, – токсический шок, скарлатина, стрептококковое воспаление горла, а кроме того, жуткий некротический фасциит, из-за которого S. pyogenes получила неприятное прозвище “плотоядная бактерия”.

Таким образом, изучение S. pyogenes имеет большое значение для медицины, и это также повышает ее привлекательность для исследователей. На самом деле именно желание изучить патогенность S. pyogenes привело Эммануэль в область CRISPR. Система CRISPR, как она надеялась, сможет дать нам новые способы борьбы со стрептококковыми инфекциями, а это помогло бы спасти бесчисленное количество жизней.

К счастью для исследователей, эту опасную бактерию можно изучать в том числе и способами, сводящими риски к минимуму. Когда Эммануэль обратилась ко мне с предложением о сотрудничестве, было ясно, что S. pyogenes в моей лаборатории будет изучаться исключительно in vitro (от латинского “в стекле”), а не in vivo (от латинского “в живом”). Нам предстояло проводить эксперименты в пробирках с очищенными белками и молекулами РНК и ДНК, а не с живыми клетками и фагами. Нам не нужно было выращивать культуры S. pyogenes в чашках Петри с овечьей кровью или работать в изолированной лаборатории, чтобы гарантировать, что этот смертельно опасный патоген не распространится за ее пределы. Мы также могли использовать E. coli, нашу лабораторную “рабочую лошадку”, для безопасной массовой выработки отдельных генов и белков из S. pyogenes, не подвергая сотрудников, работающих с бактериями, риску заражения.

Во время полета обратно в Калифорнию после конференции в Пуэрто-Рико я думала о предложенном мне сотрудничестве и о том, кого из моей лаборатории я бы могла попросить стать руководителем проекта. К 2011 году изучение CRISPR в моей лаборатории велось значительно более масштабно, чем в начале проекта: теперь в моей команде было несколько постдоков, аспирантов и руководителей экспериментов, работавших над различными аспектами биологии CRISPR и созданием инструментов на его основе. Но практически каждый был занят своим проектом, и я не решалась никого обременить дополнительной работой.

Но потом меня осенило: у меня был идеальный кандидат – невероятно талантливый и трудолюбивый постдок из Чехии, время стажировки которого в моей лаборатории подходило к концу. Он уже ходил на собеседования на преподавательские должности, однако упомянул, что ищет какую-нибудь новую тему для своего последнего года в Беркли.

Мартин Йинек был прямой противоположностью Блейка. Блейк – душа компании, а Мартин более сдержан и замкнут. Столкнувшись с какой-нибудь трудностью в проведении эксперимента или с незнакомой техникой, Блейк немедленно находил кого-то, кто мог бы ему помочь; Мартин же в таких случаях обращался к книгам и решал проблему самостоятельно – конечно, если он к этому моменту еще не знал решения. Его познания в биологии и биохимии были энциклопедическими, что доказывал не только обширный список его научных публикаций, но и многообразие его научных интересов. И, что важнее всего, – он разбирался в CRISPR. С того самого момента, как он пришел в мою лабораторию, чтобы изучать РНК-интерференцию у человека, он тесно сотрудничал с Блейком и Рэйчел, помогая им завершить несколько проектов, связанных с CRISPR.

Мартин отреагировал с энтузиазмом, когда я рассказала ему об идее сотрудничества с Эммануэль. Он также предложил пригласить в проект Михаэля (Михи) Хаузера, магистранта из Германии, который должен был прибыть в мою лабораторию летом. Я согласилась: лишняя пара рук никогда не помешает. Чем больше я узнавала о загадочном белке, с которым работала Эммануэль, тем больше убеждалась, что в нем было нечто особенное – нечто, что поможет раскрыть самые сложные тайны CRISPR.