Крейг Вентер - Расшифрованная жизнь. Мой геном, моя жизнь

Позже я узнал, что Комитет отдал первенство двум моим соперникам. Одним из них был Ли Гуд, планировавший секвенировать Т-клеточный рецептор, важнейшую часть иммунной системы человека, а другим – Уолли Гилберт, предложивший впервые секвенировать геном живого организма, микроорганизма Mycoplasma capricolium , вызывающего пневмонию у овец и коз. Примечательно, что он хотел использовать некий новый метод, не имея никаких данных о его эффективности.

Уотсон, огорченный принятыми Комитетом решениями не меньше меня, был готов организовать пересмотр заявок, если я выступлю еще раз. Следующие нескольких месяцев мы вели переговоры, уточняя содержание нового проекта, и предложили дополнительно исследовать другие хромосомы. Один из постдоков в моей лаборатории, Ивен Киркнесс, охотился за различными рецепторами нейромедиатора гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). Он выделил новый рецептор на хромосоме 15 в середине участка, отвечающего за два генетических заболевания – синдромы Эйнджелмена и Прадера-Вилли. Эти необычные заболевания были описаны лишь в конце 1980-х годов, когда ученые впервые поняли, что в зависимости от своего происхождения гены проявляются по-разному: импринтинговый ген материнской хромосомы может влиять на одни процессы, а тот же ген на хромосоме отца – на другие. Синдром Прадера-Вилли проявляется в умственной отсталости, ожирении и аномалиях роста, он возникает у людей, которые наследуют обе копии хромосомы 15 от своей матери, а не по одной от каждого родителя. Синдром Эйнджелмена характеризуется умственной отсталостью, характерным судорожным движениями и эпилепсией. Марк Лаланд из детской больницы в Бостоне, изучавший явление импринтинга, был очень заинтересован в секвенировании этого участка и пообещал работать вместе с нами. Кроме того, я добавил к проекту изучение участков хромосом, ответственных за болезнь Хантингтона. Дефектный ген, ответственный за эти неврологические расстройства, был картирован на конце короткого плеча хромосомы 4 около 8 лет назад, но сам ген еще не был определен, хотя усилиями Нэнси Векслер большой коллектив ученых – около 60 человек из 6 разных групп – объединились именно с этой целью. У Нэнси была личная заинтересованность в этом проекте: она и ее сестра находились в группе риска, так как их мать, дяди и дед по материнской линии умерли от этого наследственного, неизлечимого и смертельного заболевания головного мозга. Чтобы ей помочь, ученые испробовали все методы – за исключением секвенирования.

Часть этих исследователей утверждали, что секвенирование – непроверенный метод, который вряд ли будет работать, другие беспокоились, что на эту работу уйдут все ресурсы их собственных проектов. Я же говорил, что у меня есть независимые фонды в НИЗ и терять им нечего. Однако никого из них геномные задачи не интересовали. Я лишний раз убедился, что многие исследователи генома человека были гораздо больше озабочены выигрышем гонки за обнаружение генов каких-либо заболеваний. У меня сложилось впечатление, что и охотники за геном болезни Хантингтона – не исключение. Они гнались лишь за славой, и их совершенно не интересовали новые идеи, которые могут ускорить обнаружение гена. По понятным причинам исключением была сама Нэнси, которая, как и любой другой человек, оказавшийся под угрозой страшного заболевания, была готова сделать все возможное, чтобы найти дефектный ген, причинивший столько страданий ее семье. Нэнси вмешалась в обсуждение и настояла, чтобы эта группа исследователей начала со мной работать. Ни у кого не нашлось убедительных аргументов против, и было решено, что Джеймс Гузелла из Центральной больницы штата Массачусетс предоставит моей команде под руководством Дика Маккомби 3 клона, содержащие 100 тысяч пар оснований на конце хромосомы 4. Как оказалось, клоны были на периферии целевого участка, где предположительно находился ген. Я принял это предложение, так как передо мной стояла более серьезная цель – наладить процесс быстрого секвенирования ДНК и доказать эффективность моего метода. Я понимал, что если мне удастся установить рабочие отношения с группой исследователей болезни Хантингтона, то в случае успешного секвенирования они смогут предоставить мне более перспективные клоны.

Другим объектом исследования было расстройство, вызванное мышечной атрофией, – миотоническая дистрофия. С учеными, исследующими это заболевание под руководством Тони Каррано, моим соперником в борьбе за злополучный грант на исследование Х-хромосомы, мне повезло больше. После подписания соглашения, согласно которому я обязался делиться с ним полученными данными и взять его в соавторы, мы получили 3 клона из хромосомы 19, содержащие 100 тысяч пар оснований на участке, наиболее вероятно включавшем искомый ген. Постдок из Испании Антония Мартин-Гальярдо возглавила команду исследователей хромосомы 19, которую я финансировал из своего внутриинститутского бюджета. Я полагал и тогда, и сегодня, что успех – лучший способ в борьбе с критиками. Хорошие результаты всегда побеждают.

С применением метода дробовика секвенирование пошло быстро. Клоны в виде космид ДНК длиной около 35 тысяч пар оснований были упакованы в фаги и внедрены в E. coli . Вначале мы использовали акустические волны, чтобы раздробить множество копий ДНК на мелкие фрагменты размером около полутора тысяч пар оснований. Случайным образом отобрав 1000 фрагментов и секвенируя от 300 до 400 пар оснований генетического кода в каждом, мы теоретически должны были охватить все пары оснований ДНК в космиде минимум десять раз (350 × 1000 = 350 000).

Но и тут нас ждали трудности. Программное обеспечение тогда не предназначалось для обработки более нескольких сотен последовательностей, поэтому было невозможно справиться с тысячами, и нам пришлось прибегнуть к утомительному ручному методу. Для сколько-нибудь существенного прогресса требовались гораздо более мощные компьютеры, чем наши, и программное обеспечение значительно более высокого качества (несмотря на противоположное мнение наших коллег). И я стал нанимать на работу специалистов по информационным технологиям.

Одним из них был Марк Адамс из Мичиганского университета, вылитый Маколей Калкин (из кинофильма «Один дома»), имевший вид «нет-ничего-невозможного», исполнительный и энергичный парень в больших очках, с которым я провел собеседование в конце 1989 года. Меня поразило тогда, что этот худой молодой человек создал компанию по разработке программного обеспечения, еще учась в аспирантуре. Марк увлекался геномикой и был готов приступить к работе. Мы приобрели мощные компьютеры компании Sun , а я разыскал программистов для разработки новых способов интерпретации генетического кода, данные о котором у нас уже начали накапливаться. Благодаря незрячему программисту Марку Дабнику, который пользовался клавиатурой особой системы, «разговаривавшей» с ним в таком быстром темпе, что никто другой не мог ничего разобрать, мы стали по-новому смотреть на ДНК. Мы даже попытались использовать ее для прочтения генетического кода, проигрывая его в виде музыкальной фразы и надеясь обнаружить изменения в генетической структуре.