создатель новой жизни

04.04.2023
371

Первопроходец в области генной инженерии Дж. Крейг Вентер в школе не был отличником, но вдруг удивил отца, построив глиссер по чертежам из Popular Mechanics. Сейчас он считает это «своим первым вторжением в епархию науки»

Логан Уорд

В 1992 году Вентер основал Институт исследований генома (TIGR), а три года спустя одна из лабораторий этого института расшифровала первый геном микроорганизма — бактерии Haemophilus influenzae. Вентер усовершенствовал использованный при этом метод секвенирования ДНК, известный как «выстрел из дробовика». Целый геном разрывается на короткие, по несколько тысяч нуклеотидов, участки, которые анализируются по одному, а потом с помощью компьютеров расшифрованные «обрывки текста» собираются в единое целое по совпадающим последовательностям нуклеотидов на концах. Это и привело к наиболее известному достижению Вентера — расшифровке генома человека. В мае этого года он снова изумил мир, создав первую искусственную клетку.

Репортеру Popular Mechanics удалось отловить Вентера на борту его парусной яхты Sorcerer II (sorcerer означает волшебник, кудесник или чародей, так что название вполне говорящее) на стоянке в итальянском порту Остия. Вентер собирался примкнуть к месячной экспедиции Global Ocean Sampling Expedition для перехода по Средиземному морю. В отличие от другого знаменитого ученого — Чарльза Дарвина, который плавал по морям, собирая образцы различных видов живой природы, Вентер охотится на невидимую дичь — на микробов, которые потом будут отправлены в Институт Дж. К. Вентера в Роквилл, штат Мэриленд, для расшифровки их ДНК.

— Я слышу лай на заднем дворе. Это ваша собака? Как ее зовут?— Дарвин. Щенок карликового пуделя. На лето он станет корабельным псом. Ведь должен быть у Дарвина свой корабль «Бигль», правильно?

— Будут ли какие-нибудь конкретные результаты у этой экспедиции?— В конечном счете да. Живущие в океане организмы обеспечивают около 40% кислорода, которым мы дышим. Кроме того, это главное вместилище, в котором улавливается двуокись углерода, а ведь ее мы постоянно выбрасываем в атмосферу. На сегодня мои сотрудники открыли 40 млн генов. Я описал их как строительный материал для будущего. Когда мы проектируем организмы для нужд производства пищи, топлива или каких-то химпрепаратов, то есть для всего, что может потребоваться в повседневной жизни, эти «строительные материалы» обретают все большее значение. Сейчас мы пока еще остаемся на первобытном уровне. Прямой связи между тем, что мы открываем в океане, и чем-то, что мы делаем в лаборатории, пока еще нет, но все эти вещи имеют непосредственную связь с будущим.

— Как может действовать какой-нибудь из таких организмов будущего?— Вместе с компанией Exxon Mobil мы работаем над проектом, в котором клетки водорослей должны питаться двуокисью углерода и преобразовывать ее в длинные углеводородные цепочки. По сути, эти водоросли должны давать «сырую бионефть», из которой на нефтеперегонных заводах можно будет получать бензин, дизтопливо или авиационный керосин. Для того чтобы добиться экономического эффекта, на такой основе нужно строить огромные фермы, простирающиеся на многие километры и выдающие тысячи тонн горючего в год. Это требует серьезного размаха. Наша исследовательская программа должна подтолкнуть работы в научной и инженерной областях.

— Желание открывать новые технологические направления — не является ли оно движущей силой в ваших попытках создать синтетическую жизнь?

— Нет. Тут все началось с формулировки самых фундаментальных вопросов касательно самой жизни. Какова самая примитивная форма жизни, способная существовать как самовоспроизводящийся организм? Мы решили, что на этот вопрос можно ответить одним и только одним способом — самим синтезировать хромосому и изменять в ней генное содержимое, сокращая его до того уровня, который можно будет считать минимальным набором генов, необходимым для жизни. Если мы получим четкое определение, какие из генов принципиально необходимы для жизни, у нас появится знание, очень важное для будущих проектов. За ближайшие 40 лет население Земли должно вырасти с 6,8 млрд до 9 млрд человек, нам потребуется очень много пищи, чистой воды, лекарств и топлива, чтобы приводить в движение всю эту машину. Сейчас мы уже представляем собой общество, чье выживание на 100% зависит от науки. Это теперь не какая-то забава для благородных донов. Полагаю, что наука — по крайней мере сфера биологических наук — стала одним из самых мощных рычагов, которые потребуется применить в решении критических проблем, стоящих перед человечеством

— Как случилось, что парень, которого многие называли «пляжным оболтусом», вдруг стал первопроходцем в деле генной инженерии?

— В общем-то я не уверен, что хоть когда-нибудь был «пляжным оболтусом». Я бы, может быть, и не прочь. Из дому я ушел в 17 лет и отправился в Южную Калифорнию, попытавшись заняться серфингом на профессиональной основе, только тут как раз подошел 1964 год с этой пакостью, которая называется вьетнамской войной. В конце концов меня призвали. Войну я закончил в медицинской службе ВМФ. Это было какое-никакое, но все-таки образование, и оно полностью изменило мои представления о том, куда надо двигаться, и о том, что мне надо, чтобы двигаться именно туда.

— Вы интересовались наукой до этого момента?

— Я был ужасным учеником и прекрасно понимал, что мои шансы стать ученым практически равны нулю. Вьетнамская война полностью перевернула мою жизнь. Многих этот военный опыт привел к жизненному крушению. Я оказался одним из немногих счастливчиков, которым он пошел на пользу.

— Почему вы решили пойти в генетику?

— Генетика встретилась на моем жизненном пути значительно позже, когда я работал биохимиком. Я был завлабом и завотделом в государственном институте. В моем распоряжении были значительные бюджетные средства, и я был волен заниматься всем, чем захочется. Я прервал все текущие занятия, после чего объяснил себе и коллегам, как мы будем строить новую научную область, называющуюся «синтетической биологией». Мне было ясно, что передо мной открылся единственный путь, по которому можно быстро двигаться в тех направлениях в науке, которые меня интересовали. И вскоре после этого решения посыпались открытия, благодаря которым я стал известен.

— Собираетесь ли Вы патентовать вашу синтетическую клетку?

— Мы всегда патентуем все новшества, которые нарабатываются в ходе исследований. Сама по себе синтетическая клетка не имеет никакой коммерческой ценности — она служит лишь доказательством определенных возможностей. Патенты — это, по сути дела, права на разработку и испытание той или иной коммерческой продукции. Это контракт, заключаемый между правительством и изобретателем. Этот контракт поощряет изобретателя на публикацию и распространение информации о своем изобретении, так что другие, опираясь на это знание, могут совершать следующие шаги. Многие ставят знак равенства между патентованием и засекречиванием. На самом-то деле патенты для того и создавались, чтобы преодолеть дух секретности. Вот почему формула кока-колы никогда не патентовалась. Они трактуют ее как свой производственный секрет, тогда как в случае патентования он стал бы общедоступным еще 80 лет назад.

— Десять лет назад Ваш коллектив впервые »прочитал» человеческий геном. Что вы думаете о темпах развития персонализированной медицины на генетической базе за последние десять лет?

— Дела идут значительно медленнее, чем мне бы хотелось. За последнее десятилетие не отмечено сколько-нибудь значительных государственных субсидий в этой области. А вот частный сектор не скупился, так что уже появились очень перспективные новые технологии. То, что десять лет назад стоило от 3 до 5 млрд. долларов, теперь может быть сделано исследователем-одиночкой с использованием одного-единственного аппарата, причем за короткое время.

Фантастическое десятилетие Вентера

2000 год
Президент Билл Клинтон провозглашает начало «гонки за геномом» — состязания по расшифровке человеческого генома. Вентер, не имея в то время государственного финансирования, включается в гонку.

2001 год
Основанный Вентером Институт геномных исследований (Institute for Genomic Research) помогает в расшифровке генома спор сибирской язвы, рассылавшихся по почте террористом, и оказывает ценную помощь следствию.

2007 год
Вентер устанавливает еще один рекорд, расшифровав собственный диплоидный геном (ДНК обеих хромосомных пар — по одной от каждого родителя). Этот код, состоящий из 6 млрд. элементов, продемонстрировал генетическую предопределенность таких признаков, как голубые глаза, асоциальное поведение и сердечные заболевания.

2005 год
Вентер основывает коммерческое предприятие Synthetic Genomics Inc. (SGI) для работы над такими глобальными проблемами, как зависимость от ископаемых видов горючего, проблемы окружающей среды и эпидемии.

2008 год
Использовав всего лишь компьютерную программу и четыре флакона реактивов, в лаборатории Вентера создают самую крупную из рукотворных структур ДНК (582970 пар оснований).

2010 год
На базе синтетического генома в институте Вентера создают первую в мире рукотворную одноклеточную бактерию. Mycoplasma micoides JCVI-syn1.0 становится первым живым организмом, в чьих хромосомах закодирован адрес интернет-сайта.

— Значит, в будущее десятилетие вы смотрите с оптимизмом?

— Человек состоит из ста триллионов клеток. Добавьте к этому двести триллионов сосуществующих с нами микробов. В такой сложной картине разобраться будет трудно. Я отнюдь не намерен недооценивать масштаб этой задачи. От нас требуется понять все эти механизмы, а понимание даст нам ключ к разгадке природы болезней. Это серьезный вызов.

— Так все-таки, плавал ли ваш глиссер, собранный по чертежам из Popular Mechanics?

— Еще как! Это был катамаран длиной 2,5 м. Поскольку денег у меня не было, я делал его из морской фанеры с помощью одних только ручных инструментов. Для лодки я раздобыл выброшенный подвесной мотор 1948 года. Чтобы понять, как действует этот мотор, я его разобрал по винтику, а потом собрал снова с нуля. Катер я вывез к заливу Сан-Франциско и гонял на нем со скоростью 40–50 км/ч. Вот это было приключение!

Полезная новая жизнь

Можно ли считать эксперименты Крейга Вентера новым радикальным вмешательством человека в эволюцию? На этот вопрос «ПМ» попросила ответить известного специалиста в области эволюционной биологии, доктора биологических наук Александра Маркова.

«Единственное радикальное новшество последних экспериментов Вентера заключается в том, что встроенный в бактерию геном полностью синтезирован — буквально от текстового файла с последовательностью нуклеотидов до реального действующего генома, который вставлен в живую клетку. Однако созданная Вентером ДНК построена по аналогии с существующими в природе.

По-настоящему же радикально вмешаться в ход эволюции человечество сможет лишь тогда, когда научится проектировать геномы абсолютно новых живых существ. Сегодня мы не способны построить несуществующий в природе геном, заранее рассчитав на основе последовательности нуклеотидов, какой в итоге получится организм. Для этого потребуется совершенно иной уровень понимания соотношения генотипа и фенотипа, нежели тот, что мы имеем сегодня. И пока конструирование новых существ невозможно, Вентер ставит более реальные задачи — выведение искусственных бактерий, которые смогут выполнять какую-то простую и полезную функцию, например, производить в больших количествах некое нужное человеку вещество. Для этого достаточно сотворить микроба с минимальным геномом, в который будет просто добавлен ген фермента, катализирующего необходимую нам реакцию».

ИСТОЧНИК: Эпементы https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431272/Sozdatel_novoy_zhizni

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *