Мальчик, который не переставал расти… и другие истории про гены и людей

Самим секвенированием занимались более 20 институтов из шести стран — США, Великобритании, Японии, Франции, Германии и Китая. Каждому из них была поручена своя часть работы. Среди неамериканских организаций самый крупный вклад принадлежит Институту Сэнгера в Кембридже, названному, естественно, в честь Фреда Сэнгера. Сэнгеровский центр (ныне Институт Сэнгера, финансируемый фондом Wellcome Trust) секвенировал почти треть человеческого генома. На их долю среди прочего (часть задания они получили параллельно с другими институтами) достались хромосомы 1, 6, 9, 10, 11, 13, 20, 22 и X. Проект набирал скорость, словно летящий под гору паровоз. Лишь в 1999 г. была опубликована полная расшифровка нуклеотидной последовательности человеческой хромосомы (22-й). В сентябре 1999 г., более чем десятилетие спустя после запуска проекта, вышел пресс-релиз, раструбивший о завершении секвенирования ДНК-последовательности из 821 млн нуклеотидов. Половина этой расшифровки была пока предварительной, и оставалось определить последовательность еще свыше 2 млрд нуклеотидов, чтобы достигнуть цели проекта. Но к июню следующего года работа продвинулась уже настолько, что президент Клинтон и премьер Блэр могли объявить об успехе.

Участники проекта «Геном человека» использовали логичный, надежный подход к секвенированию генома — переход от известных участков к неизвестным. Но у них был конкурент — Джон Крейг Вентер, своего рода Илон Маск в геномике, предложивший совершенно иной подход. Вентер решил применить «метод дробовика».

Крейг Вентер — блестящий ученый с предпринимательской жилкой. Однако в школе он отнюдь не блистал и по окончании учебы мог похвалиться успехами не столько в науке, сколько в серфинге; затем был призван в армию и служил во флоте США во время войны во Вьетнаме. Опыт, пережитый им в полевом госпитале, оставил в его душе неизгладимый след, и после демобилизации Вентер занялся изучением медицины, но позже переключился на научные исследования. Он стал выдающимся ученым, однако в период работы в Национальном институте здравоохранения оказался замешан в скандальной попытке запатентовать гены, а потом ушел оттуда в частный сектор, где тоже преуспел. Будучи первым президентом корпорации Celera, Вентер решил потягаться с проектом «Геном человека», для чего обратился к отвергнутому участниками проекта «методу дробовика». По этому методу геном разбивают на много маленьких кусочков, их секвенируют, а затем собирают, как огромную мозаику.

Допустим, вы провели секвенирование и получили три следующих фрагмента:

При наличии достаточных вычислительных мощностей можно сложить эти кусочки вместе, вот таким образом:

* Еще одна неслучайно выбранная последовательность — из гена NKX2–5, о котором шла речь в моей диссертации. Есть и другая причина, по которой он один из моих любимых. В генетике животных, и в особенности в генетике мух, с придумыванием названий дело всегда обстояло лучше, чем в генетике человека. Ген NKX2–5 играет важную роль в развитии человеческого сердца. У мух нет настоящего сердца — у них, по сути, просто трубка, которая сокращается, однако имеется ген, очень похожий на NKX2–5. Когда он был обнаружен, выяснилось, что у мух, у которых он отсутствует, сердечная трубка вообще не развивается. Знаете, как назвали мушиный ген? Tinman, то есть Железный Дровосек.

Первый отрезок перекрывается со вторым, а второй — с третьим. Без второго вы бы никак не смогли связать первый и третий. Но если непрерывно разбивать и секвенировать, разбивать и секвенировать, в конце концов вы получите достаточно перекрывающихся кусочков, чтобы сложить все целиком. Компания Celera добилась поистине впечатляющего успеха, применив именно этот метод. Бросив вызов 20 институтам в шести странах и Министерству энергетики США, Celera вышла на финишную прямую ноздря в ноздрю с проектом «Геном человека», финансируемым государством, — именно поэтому Вентер в тот день выступал вместе с Коллинзом в Белом доме.

У Celera было одно существенное преимущество перед проектом «Геном человека» — доступ ко всем данным последнего. С самого начала одним из фундаментальных принципов проекта «Геном человека» стал открытый доступ к полученным данным, что определило современные нормы, принятые в биомедицинских науках.

Вы можете задаться вопросом, какие выгоды компания Celera рассчитывала получить от этой затеи. Первоначально планировалось расшифровывать и патентовать генетические последовательности. Компания подала предварительные заявки на патенты на 6500 последовательностей, но в конце концов не закончила этот процесс и тоже открыла свои данные для всеобщего доступа (в частности, прислала нам тот диск, и не ее вина, что мы не смогли в нем разобраться).