Кризис в красной зоне. Самая смертоносная вспышка Эболы и эпидемии будущего

Ученые из Института Броуда, работавшие за стеклянными стенами «чистых комнат», составили комбинацию из всех 14 капелек с РНК вируса Эбола, полученной от 14 разных людей из Маконского треугольника. Результатом стала одна кристально прозрачная капля водного раствора. Она была размером с дождевую каплю и содержала в себе около 6 трлн фрагментов ДНК. В большинстве своем это были части человеческой ДНК, принадлежавшей тем 14 пациентам, но многие из них — около 200 млрд фрагментов — представляли собой зеркальные отражения РНК генома вируса Эбола. И конечно, там присутствовали многие миллиарды фрагментов генетического материала бактерий и других вирусов — всего того, что населяло кровь. Такие капли называются геномными библиотеками (или просто библиотеками).

К каждому фрагменту ДНК в капле был прицеплен уникальный штрих-код — короткая комбинация из восьми букв ДНК-кода, свидетельствующий, что данный фрагмент был получен от одного из 14 пациентов. «Каждый подписанный штрих-кодом фрагмент ДНК можно рассматривать как своего рода книгу, — объяснял Стивен Гайр. — Книга находится в переплете, на которой проставлен ISBN [международный стандартный книжный номер]. Книга короткая, и читатель может легко разобраться в ее содержании. Книга без труда разыскивается по ее ISBN; потому-то капля и называется библиотекой. Книги в геномной библиотеке ДНК скреплены таким образом, чтобы библиотеку можно было поместить в машину — генетический секвенатор, которая читает все книги». Все «книги» из букв ДНК были свалены в громадную беспорядочную кучу, и что скрывалось под их обложками, было неизвестно. Хотя капля — это всего лишь вода и ДНК, она содержит не меньше информации, чем 50 000 Библиотек Конгресса. Это служит прекрасной иллюстрацией способности жизни хранить гигантские количества информации в крайне малом объеме. Капля-библиотека содержит 14 изображений вируса Эбола, 14 кадров из фильма, запечатлевшего вирус, запустивший цепную реакцию распространения в человеческих популяциях. Внутри капли-библиотеки изображения раздроблены на крошечные фрагменты и смешаны с огромным множеством других фрагментов. 14 изображений еще нужно было найти и вытащить из капли.

В пятницу 13 июня Гайр принес единственную пробирку с каплей-библиотекой в регистратуру Геномной платформы Института Броуда. Поместив пробирку вертикально в контейнер, он зарегистрировал заявку на секвенирование в кратчайшие сроки. Требовалось считать из капли содержащуюся в ней генетическую информацию объемом в 50 000 Библиотек Конгресса, положив начало выявлению изменений вируса Эбола в Западной Африке при переходе от человека к человеку.

Лаборант взял коробочку, в которой находилась крошечная пробирочка с прозрачной каплей — геномной библиотекой вируса Эбола из Маконского треугольника, вынес ее из здания, прошел по улице, завернул за угол и оказался в приземистом домике землистого цвета, где когда-то хранили орешки и пиво, которыми торговали в парке Фенвей. Теперь здание принадлежало Институту Броуда; здесь находился самый мощный в мире комплекс секвенаторов ДНК. Посреди бывшего продовольственного склада рядами стояли 60 таких аппаратов, которые, под присмотром сменных команд операторов, круглые сутки все семь дней в неделю считывали последовательность букв ДНК, извлеченной из биологических образцов.

В те дни, когда велась расшифровка генетического материала вируса Эбола, каждый секвенатор был размером с тележку мороженщика и стоил $1 млн. Сейчас, когда я пишу эти строки, в Институте Броуда используют секвенаторы величиной с обычный принтер. Они до сих пор стоят $1 млн каждый и до сих пор размещаются в бывшем складе орешков и пива парка Фенвей. Ученые Института Броуда почему-то так и не переместили свое самое важное оборудование в дорогие хрустальные дворцы, возвышающиеся за углом.

За последнее время эти аппараты прочитали последовательности в геноме человека, связанные с шизофренией, аутизмом, обсессивно-компульсивным расстройством, большим депрессивным расстройством и детскими аллергиями. Секвенаторы Института Броуда используются также в проекте, цель которого — выяснить, какие функции выполняет каждый белок каждой клетки человеческого организма. Приборы считывали ДНК раковых клеток — в ходе долговременной работы, направленной на выяснение, как убить любую раковую клетку у любого пациента. С их помощью были прочитаны геномы полного человеческого микробиома — всех разновидностей бактерий, живущих в человеческом теле и на нем. Микробиом человека находится в кишечнике, в придаточных пазухах носа, в грязи под ногтями, перхоти, налете на языке и зубах, ушной сере, подмышечном поте, смегме крайней плоти, пупочном войлоке и катышках между пальцами ног.

Аппаратура Института Броуда секвенировала геном туберкулезной палочки, малярийного паразита и комара — переносчика малярии. Она прочитала ДНК целаканта, кролика и 4400 скелетов людей, которые жили в различных регионах Европы на протяжении очень интересного периода бронзового века, который наступил вскоре после создания Стоунхенджа.