Взломавшая код. Дженнифер Даудна, редактирование генома и будущее человечества

Чжан, мечтавший получать знания и делать открытия, на собственном примере показал, как с помощью программ для одаренных детей американский школьник может стать ученым мирового класса. В 1993 году Министерство образования США опубликовало исследование “О развитии американских талантов”, которое стимулировало финансирование местных школьных округов, “чтобы лучшие учащиеся ставили перед собой более амбициозные цели”. Тогда, несмотря на необходимость расходования налоговых средств, весьма серьезно подходили к созданию образовательной системы мирового уровня, которая позволит Америке оставаться мировым лидером в сфере инноваций. В частности, в Де-Мойне реализовывалась программа STING (“Исследования в сфере науки и технологий: новое поколение”), в рамках которой небольшая группа талантливых и целеустремленных учеников трудилась над собственными проектами и работала в местных больницах и исследовательских центрах.

Учитель, с которым Чжан занимался по субботам, помог ему пройти отбор, и Чжан стал в свободное время посещать лабораторию генетики в Методистской больнице Де-Мойна. Поскольку он был школьником, он работал под началом требовательного, но очень обаятельного специалиста по молекулярной биологии Джона Леви, который каждый день за чаем объяснял, что именно он делает, и доверял Чжану все более сложные эксперименты. Иногда Чжан приходил в лабораторию сразу после школы и работал до восьми вечера. “Моя милая мама каждый день приезжала за мной и ждала на парковке, пока я не закончу”, – говорит он.

Его первый крупный эксперимент был связан с фундаментальным инструментом молекулярной биологии – геном медузы, производящим зеленый флуоресцентный белок (ЗФБ), который светится в ультрафиолетовом свете и потому может быть использован в качестве маркера в экспериментах с клетками. Сначала Леви удостоверился, что Чжан понимает его базовое назначение в природе. Потягивая чай, он рисовал на бумаге схему и объяснял, зачем медузам флуоресцентный белок при перемещении между верхними и нижними слоями океана на разных этапах жизненного цикла. “Он нарисовал все так, что можно было представить и медуз, и океан, и чудеса природы”.

“[Леви] держал меня за руку, пока я проводил свой первый эксперимент, – вспоминает Чжан. – Я должен был поместить ген зеленого флуоресцентного белка в человеческие клетки меланомы (рака кожи)”. Это был простой, но интересный пример генной инженерии: Чжан внедрил ген одного организма (медузы) в клетки другого (человека) и увидел, что справился с задачей, когда измененные клетки стали источать синевато-зеленое свечение. “Я так обрадовался, что закричал: «Они светятся!»” Он трансформировал человеческий ген.

Следующие несколько месяцев Чжан изучал, может ли зеленый флуоресцентный белок, поглощающий ультрафиолет при свечении, защищать ДНК человеческих клеток от повреждения под воздействием ультрафиолета. Система работала. “Я использовал ЗФБ медузы в качестве защиты от солнца, чтобы оградить ДНК человека от повреждения под воздействием ультрафиолетового излучения”, – говорит он.

В рамках второго научного проекта под руководством Леви он разобрал вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий СПИД, и изучил, как работает каждый из его компонентов. Отчасти задача программ дополнительного образования в Де-Мойне состояла в том, чтобы помогать школьникам с проектами для участия в национальном конкурсе Intel Science Search

. Эксперимент Чжана с вирусом принес ему третье место в соревновании и солидный приз в 50 тысяч долларов. Он пустил деньги на оплату обучения в Гарварде, куда поступил в 2000 году.

Гарвард и Стэнфорд

Чжан учился в Гарварде в одно время с Марком Цукербергом, и интересно порассуждать, кто из них сильнее повлиял на мир. Этим вопросом заменяется другой, более серьезный ответ на который дадут историки будущего: какая из революций – в цифровой среде или в сфере наук о жизни – окажется более важной?

Изучая параллельно физику и химию, Чжан сначала занимался исследованиями со специалистом по кристаллографии Доном Уайли, который мастерски умел описывать структуру сложных молекул. “Я ничего не понимаю в биологии, пока не узнаю, как это выглядит”, – часто повторял он, и этот девиз подходит всем специалистам по структурной биологии, от Уотсона и Крика до Даудны. Однако, когда Чжан учился на втором курсе, одним ноябрьским вечером Уайли, приехавший на конференцию в Детскую больницу святого Иуды в Мемфис, пропал при невыясненных обстоятельствах, бросив арендованную машину на мосту. Его тело впоследствии нашли в реке.