Взломавшая код. Дженнифер Даудна, редактирование генома и будущее человечества

Заквасочные культуры для йогурта и сыра делаются из бактерий, и главную угрозу для 40-миллиардного мирового рынка представляют вирусы, способные уничтожать бактерии. Компания Danisco готова была вкладывать немалые деньги в исследования, чтобы выяснить, как бактерии защищаются от этих вирусов. Она располагала ценным активом: базой данных последовательностей ДНК всех бактерий, которые использовала за время своего существования. Именно так Баррангу и Хорват, которые впервые услышали о проводимом Мохикой исследовании CRISPR на конференции, стали одним из звеньев во взаимодействии фундаментальной науки и бизнеса.

Баррангу родился в Париже, и еда его, как истинного парижанина, интересовала всегда. Он также любил науку, поэтому в колледже решил совместить свои увлечения. Он стал единственным из знакомых мне людей, который переехал из Франции в Северную Каролину, чтобы узнать больше о пище. Он поступил в Университет штата Северная Каролина в Роли и получил степень магистра, защитив диплом о ферментации соленых огурцов и квашеной капусты. Он получил докторскую степень в том же университете, женился на специалисте по науке о продуктах питания, с которой познакомился во время учебы, и переехал с ней в Мэдисон (Висконсин), где она устроилась на работу в мясную компанию Oscar Mayer. Там же, в Мэдисоне, находится и подразделение

Danisco, производящее сотни мегатонн бактериальных культур для ферментированных молочных продуктов, включая йогурт. В 2005 году Баррангу занял там должность руководителя исследовательского отдела[91].

За много лет до этого он подружился с другим французским специалистом по науке о продуктах питания Филиппом Хорватом, который работал исследователем в лаборатории Danisco в городе Данже-Сен-Ромен в Центральной Франции. Хорват создавал инструменты для выявления вирусов, которые атакуют разные штаммы бактерий, и приятели стали сотрудничать друг с другом через океан, изучая CRISPR.

Каждый день они по два-три раза созванивались и обсуждали на французском свои планы. Они решили применить вычислительную биологию для анализа последовательностей CRISPR, обнаруживаемых в бактериях из обширной базы Danisco

, и начали с бактерии Streptococcus thermophilus, рабочей лошадки в индустрии молочных культур. Они сравнили CRISPR-последовательности этой бактерии с ДНК вирусов, атаковавших ее. Прелесть исторического собрания Danisco заключалась в том, что в нем присутствовали штаммы бактерий, использовавшиеся каждый год с начала 1980-х, поэтому исследователи могли наблюдать, как со временем менялся их геном.

Они обратили внимание, что бактерии, собранные вскоре после крупной вирусной атаки, обзавелись спейсерами с последовательностями, взятыми из этих вирусов, а это свидетельствовало, что их интеграция в геном произошла для отражения будущих атак. Поскольку иммунитет теперь стал частью ДНК бактерий, он передавался всем последующим поколениям этих бактерий. В мае 2005 года ученые провели сравнение и поняли, что достигли цели. “Мы увидели стопроцентное совпадение между CRISPR бактериального штамма и последовательностью вируса, атаковавшего его, – вспоминает Баррангу. – Таким стал наш момент истины”[92]. Они получили весомое подтверждение тезиса, сформулированного Франсиско Мохикой и Евгением Куниным.

Затем они совершили весьма полезный шаг: они показали, что могут искусственно создавать такой иммунитет, конструируя и внедряя в геном собственные спейсеры. Во французской исследовательской лаборатории нельзя было заниматься генной инженерией, поэтому эту часть экспериментов Баррангу провел в Висконсине. “Я продемонстрировал, что при добавлении последовательностей из вируса в локус CRISPR бактерия вырабатывает иммунитет к этому вирусу”, – говорит он[93]. Кроме того, ученые доказали, что CRISPR-ассоциированные ферменты (ферменты Cas) играют важнейшую роль в приобретении новых спейсеров и защите от атакующих вирусов. “По сути, я отключил два гена Cas, – поясняет Баррангу. – Двенадцать лет назад это было непросто. Одним из них был Cas

9. Мы показали, что стоит его отключить, как сопротивляемость пропадает”.

В августе 2005 года они использовали свои открытия, чтобы подать заявку и получить один из первых патентов, связанных с системами CRISPR-Cas. В тот же год Danisco начала использовать CRISPR для вакцинации своих бактериальных штаммов.

Баррангу и Хорват написали для журнала Science статью, опубликованную в марте 2007 года. “Момент был прекрасен, – говорит Баррангу. – Мы, сотрудники неведомой датской компании, отправили статью с описанием малоизвестной системы организма, до которого ни одному ученому нет дела. Мы были бы безмерно рады и одной рецензии. Но статью приняли к публикации!”[94]

Конференции по CRISPR