Трещина в мироздании. Редактирование генома. Невероятная технология, способная управлять эволюцией

Неожиданный взрывной рост числа исследований с применением CRISPR частично был следствием широчайших возможностей механизма, а частично – фантастическим количеством доступных его вариантов. После того как инструментарий CRISPR был расширен, ни одна “буква” ДНК в геноме, ни один ген или группа генов не остались недоступными для этой системы. Как я покажу в следующих главах, использование инструментов CRISPR в приложении к человеческому организму обещает революцию в лечении рака и генетических заболеваний, а его применение к растениям и животным дает возможности усовершенствовать производство пищи, уничтожить возбудителей различных заболеваний и даже возродить вымершие виды. Неудивительно, что всего через несколько месяцев после публикации первых сообщений о редактировании генома с помощью CRISPR журнал Forbes прогнозировал, что эта технология изменит индустрию биотехнологий навсегда[91].

Но настоящая причина, по которой CRISPR ворвался на биотехнологическую сцену с такой огромной скоростью, снося все на своем пути, – это низкая стоимость и простота технологии. CRISPR наконец сделал редактирование генома доступным для всех ученых. Более ранние инструменты в этой области – главным образом ZFN и TALEN – было трудно проектировать, да и большинству исследователей они были не по карману. По этой причине многие лаборатории, включая мою собственную, не слишком стремились подключаться к исследованиям на тему редактирования генома и разбираться со всеми сопутствующими трудностями. А в случае CRISPR, напротив, лаборатория может легко спроектировать такую его версию, чтобы мишенями для нее служили конкретные гены, подготовить требуемый белок Cas9 и направляющую РНК и провести эксперименты самостоятельно по стандартным методикам, и все это в течение считанных дней и безо всякой посторонней помощи. Единственное, что понадобится на старте, – копия изначальной искусственной хромосомы (плазмиды), содержащей CRISPR. Но эту потребность с лихвой удовлетворила некоммерческая организация Addgene – весьма успешное и непрерывно расширяющееся хранилище плазмид и одновременно площадка для их покупки и продажи.

Addgene – это как Netflix, только для плазмид. Как только Мартин и я разослали нашу статью о CRISPR по научным журналам, мы отправили его плазмиды на хранение в Addgene – подобным образом киностудии выдают Netflix лицензию на прокат своей продукции. Многие научные лаборатории, производящие плазмиды с CRISPR, поступают так же. Addgene ведет тщательный учет плазмид, которые хранит, размещает информацию о них и их характеристиках у себя на сайте и синтезирует тысячи копий, чтобы все нуждающиеся могли их купить. Стоимость для исследовательских лабораторий в 2016 году – всего шестьдесят пять долларов за плазмиду. Снизив нагрузку на производителей плазмид и удовлетворив запросы всех нуждающихся, Addgene помог обеспечить ситуацию, в которой все лаборатории в мире, и исследовательские, и некоммерческие, могут получить нужные для их конкретных исследований материалы, включая необходимые для работы с системой CRISPR. Только за 2015 год Addgene отправил примерно шестьдесят тысяч посылок с ассоциированными с CRISPR плазмидами ученым более чем из восьмидесяти стран[92].

Компьютеры тоже способствовали тому, что редактирование генома стало легким как никогда. Разнообразные пакеты программ используют продвинутые алгоритмы, включающие все подходящие принципы проектирования, в том числе эмпирические данные из научной литературы о том, какие направляющие последовательности работают в данном случае лучше остальных. У исследователя появился доступ к автоматизированному одностадийному методу сборки именно той версии CRISPR, которая наиболее всего подходит для редактирования того или иного конкретного гена. Эти алгоритмы не сделали ученых более ленивыми; напротив, они обеспечили возможность проведения технически наиболее сложных экспериментов по редактированию генома – проведения полногеномных скринингов, в которых CRISPR используют для редактирования каждого гена в составе генома.