Творець нового життя

Дж. Крейг Вентер (J. Craig Venter). Фото з сайту www.popularmechanics.com

Першопрохідець в області генної інженерії Дж. Крейг Вентер в школі не був відмінником, але раптом здивував батька, побудувавши глісер за кресленнями з Popular Mechanics. Зараз він вважає це «своїм першим вторгненням в єпархію науки»

У 1992 році Вентер заснував Інститут досліджень геному (TIGR), а через три роки одна з лабораторій цього інституту розшифрувала перший геном мікроорганізму — бактерії Haemophilus influenzae. Вентер удосконалив використаний при цьому метод секвенування ДНК, відомий як «постріл з дробовика». Цілий геном розривається на короткі, по кілька тисяч нуклеотидів, ділянки, які аналізуються по одному, а потім за допомогою комп’ютерів розшифровані «обривки тексту» збираються в єдине ціле за збігаючими послідовностями нуклеотидів на кінцях. Це і призвело до найвідомішого досягнення Вентера — розшифровки геному людино.У травні цього року він знову здивував світ, створивши першу штучну клітку.

Репортеру Popular Mechanics вдалося відловити Вентера на борту його вітрильної яхти Sorcerer II (sorcerer означає чарівник, кудесник або чародій, так що назва цілком мовна) на стоянці в італійському порту Остія. Вентер збирався долучитися до місячної експедиції Global Ocean Sampling Expedition для переходу Середземним морем. На відміну від іншого знаменитого вченого — Чарльза Дарвіна, який плавав по морях, збираючи зразки різних видів живої природи, Вентер полює на невидиму дичину — на мікробів, які потім будуть відправлені в Інститут Дж.К. Вентера в Роквілл, штат Меріленд, для розшифровки їх ДНК.

— Я чую гавкіт на задньому дворі. Це ваш собака? Як її звуть?

— Дарвін. Цуценя карликового пуделя. На літо він стане корабельним псом. Адже повинен бути у Дарвіна свій корабель «Бігль», правильно?

— Чи будуть якісь конкретні результати у цієї експедиції?

— Зрештою так. Організми, що живуть в океані, забезпечують близько 40% кисню, яким ми дихаємо. Крім того, це головне вмістилище, в якому вловлюється двоокис вуглецю, адже її ми постійно викидаємо в атмосферу. На сьогодні мої співробітники відкрили 40 млн генів. Я описав їх як будівельний матеріал для майбутнього. Коли ми проектуємо організми для потреб виробництва їжі, палива або якихось хімпрепаратів, тобто для всього, що може знадобитися в повсякденному житті, ці «будівельні матеріали» набувають все більшого значення. Зараз ми поки ще залишаємося на первісному рівні. Прямого зв’язку між тим, що ми відкриваємо в океані, і чимось, що ми робимо в лабораторії, поки ще немає, але всі ці речі мають безпосередній зв’язок з майбутнім.

— Як може діяти якийсь з таких організмів майбутнього?

Разом з компанією Exxon Mobil ми працюємо над проектом, в якому клітини водоростей повинні харчуватися двоокисом вуглецю і перетворювати її на довгі вуглеводневі ланцюжки. По суті, ці водорості повинні давати «сиру біонефть», з якої на нафтоперегінних заводах можна буде отримувати бензин, дизпаливо або авіаційний гас. Для того щоб досягти економічного ефекту, на такій основі потрібно будувати величезні ферми, що простягаються на багато кілометрів і видають тисячі тонн пального на рік. Це вимагає серйозного розмаху. Наша дослідницька програма повинна підштовхнути роботи в науковій та інженерній галузях.

— Бажання відкривати нові технологічні напрямки — чи не є воно рушійною силою у ваших спробах створити синтетичне життя?

— Ні. Тут все почалося з формулювання найбільш фундаментальних питань щодо самого життя. Яка найбільш примітивна форма життя, здатна існувати як самовідтворюваний організм? Ми вирішили, що на це питання можна відповісти одним і тільки одним способом — самим синтезувати хромосому і змінювати в ній генний вміст, скорочуючи його до того рівня, який можна буде вважати мінімальним набором генів, необхідним для життя. Якщо ми отримаємо чітке визначення, які з генів принципово необхідні для життя, у нас з’явиться знання, дуже важливе для майбутніх проектів. За найближчі 40 років населення Землі має зрости з 6,8 млрд до 9 млрд осіб, нам буде потрібно дуже багато їжі, чистої води, ліків і палива, щоб приводити в рух всю цю машину. Зараз ми вже являємо собою суспільство, чиє виживання на 100% залежить від науки. Це тепер не якась забава для благородних донів. Вважаю, що наука — принаймні сфера біологічних наук — стала одним з найпотужніших важелів, які потрібно застосувати у вирішенні критичних проблем, що стоять перед людством.

— Як сталося, що хлопець, якого багато хто називав «пляжним оболтусом», раптом став першопрохідцем у справі генної інженерії?

— Взагалі-то я не впевнений, що хоч коли-небудь був «пляжним оболтусом». Я б, можливо, і не проти. З дому я пішов у 17 років і вирушив до Південної Каліфорнії, спробувавши зайнятися серфінгом на професійній основі, тільки тут якраз підійшов 1964 рік з цією капістю, яка називається в’єтнамською війною. Зрештою мене призвали. Війну я закінчив у медичній службі ВМФ. Це була якась, але все-таки освіта, і вона повністю змінила мої уявлення про те, куди треба рухатися, і про те, що мені треба, щоб рухатися саме туди.

— Ви цікавилися наукою до цього моменту?

Я був жахливим учнем і прекрасно розумів, що мої шанси стати вченим практично рівні нулю. В «єтнамська війна повністю перевернула моє життя. Багатьох цей військовий досвід призвів до життєвої аварії. Я виявився одним з небагатьох щасливчиків, яким він пішов на користь.

— Чому ви вирішили піти в генетику?

Генетика зустрілася на моєму життєвому шляху значно пізніше, коли я працював біохіміком. Я був завлабом і заввідділом у державному інституті. У моєму розпорядженні були значні бюджетні кошти, і я був хвиль займатися всім, чим захочеться. Я перервав всі поточні заняття, після чого пояснив собі і колегам, як ми будемо будувати нову наукову область, що називається «синтетичною біологією». Мені було ясно, що переді мною відкрився єдиний шлях, яким можна швидко рухатися в тих напрямках у науці, які мене цікавили. І незабаром після цього рішення посипалися відкриття, завдяки яким я став відомий.

— Чи збираєтеся Ви патентувати вашу синтетичну клітку?

— Ми завжди патентуємо всі нововведення, які напрацьовуються в ході досліджень. Сама по собі синтетична клітина не має ніякої комерційної цінності — вона служить лише доказом певних можливостей. Патенти — це, по суті справи, права на розробку і випробування тієї чи іншої комерційної продукції. Це контракт, що укладається між урядом і винахідником. Цей контракт заохочує винахідника на публікацію і поширення інформації про свій винахід, так що інші, спираючись на це знання, можуть здійснювати наступні кроки. Багато хто ставить знак рівності між патентуванням і засекреченням. Насправді патенти для того і створювалися, щоб подолати дух секретності. Ось чому формула кока-коли ніколи не патентувалася. Вони трактують її як свій виробничий секрет, тоді як у разі патентування він став би загальнодоступним ще 80 років тому.

Десять років тому Ваш колектив вперше «прочитав» людський геном. Що ви думаєте про темпи розвитку персоналізованої медицини на генетичній базі за останні десять років?

— Справи йдуть значно повільніше, ніж мені б хотілося. За останнє десятиліття не відзначено скільки-небудь значних державних субсидій у цій галузі. А ось приватний сектор не скупився, так що вже з’явилися дуже перспективні нові технології. Те, що десять років тому коштувало від 3 до 5 млрд. доларів, тепер може бути зроблено дослідником-одинаком з використанням одного-єдиного апарату, причому за короткий час.

Фантастичне десятиліття Вентера

2000 року Президент

Білл Клінтон проголошує початок «гонки за геномом» — змагання з розшифровки людського геному. Вентер, не маючи в той час державного фінансування, включається в гонку.

2001 рік Заснований

Вентером Інститут геномних досліджень (Institute for Genomic Research) допомагає в розшифровці геному суперечка сибірки, що розсилалися поштою терористом, і надає цінну допомогу слідству.

2007 року Вентер

встановлює ще один рекорд, розшифрувавши власний диплоїдний геном (ДНК обох хромосомних пар — по одній від кожного батька). Цей код, що складається з 6 млрд. елементів, продемонстрував генетичну зумовленість таких ознак, як блакитні очі, асоціальна поведінка і серцеві захворювання.

2005 год

Вентер засновує комерційне підприємство Synthetic Genomics Inc. (SGI) для роботи над такими глобальними проблемами, як залежність від викопних видів пального, проблеми навколишнього середовища та епідемії.

2008 року Використовувавши

лише комп’ютерну програму і чотири флакони реактивів, у лабораторії Вентера створюють найбільшу з рукотворних структур ДНК (582970 пар підстав).

2010 рік На

базі синтетичного геному в інституті Вентера створюють першу в світі рукотворну одноклітинну бактерію. Mycoplasma micoides JCVI-syn1.0 стає першим живим організмом, в чиїх хромосомах закодована адреса інтернет-сайту.

— Отже, в майбутнє десятиліття ви дивитеся з оптимізмом?

— Людина складається зі ста трильйонів клітин. Додайте до цього двісті трильйонів співіснуючих з нами мікробів. У такій складній картині розібратися буде важко. Я аж ніяк не маю наміру недооцінювати масштаб цього завдання. Від нас потрібно зрозуміти всі ці механізми, а розуміння дасть нам ключ до розгадки природи хвороб. Це серйозний виклик.

— Так все-таки, чи плавав ваш глісер, зібраний за кресленнями з Popular Mechanics?

— Ще як! Це був катамаран довжиною 2,5 м. Оскільки грошей у мене не було, я робив його з морської фанери за допомогою одних тільки ручних інструментів. Для човна я роздобув викинутий підвісний мотор 1948 року. Щоб зрозуміти, як діє цей мотор, я його розібрав по гвинтику, а потім зібрав знову з нуля. Катер я вивіз до затоки Сан-Франциско і ганяв на ньому зі швидкістю 40-50 км/год. Ось це була пригода!

Корисне нове життя

Чи можна вважати експерименти Крейга Вентера новим радикальним втручанням людини в еволюцію? На це запитання «ПМ» попросила відповісти відомого фахівця в галузі еволюційної біології, доктора біологічних наук Олександра Маркова.

«Єдине радикальне нововведення останніх експериментів Вентера полягає в тому, що вбудований в бактерію геном повністю синтезований — буквально від текстового файлу з послідовністю нуклеотидів до реального діючого геному, який вставлений в живу клітку. Однак створена Вентером ДНК побудована за аналогією з існуючими в природі.

По-справжньому ж радикально втрутитися в хід еволюції людство зможе лише тоді, коли навчиться проектувати геноми абсолютно нових живих істот. Сьогодні ми не здатні побудувати неіснуючий в природі геном, заздалегідь розрахувавши на основі послідовності нуклеотидів, який в результаті вийде організм. Для цього потрібно зовсім інший рівень розуміння співвідношення генотипу і фенотипу, ніж той, що ми маємо сьогодні. І поки конструювання нових істот неможливе, Вентер ставить більш реальні завдання — виведення штучних бактерій, які зможуть виконувати якусь просту і корисну функцію, наприклад, виробляти у великих кількостях якусь потрібну людині речовину. Для цього достатньо створити мікроба з мінімальним геномом, в який буде просто доданий ген ферменту, що каталізує необхідну нам реакцію «.