ДНК. История генетической революции - Джеймс Д. Уотсон

Кас Крамер с коллегами из Лейчестерского университета полностью распечатали всю последовательность человеческого генома. Каждая стопка книг с одноцветными корешками соответствует одной из хромосом. В каждой клетке человеческого тела зашифрована целая энциклопедия данных

Generation Genome – экспонат с выставки «Разгадывая код жизни», продюсировавшейся при участии Смитсоновского национального института естественной истории и Национального института генома человека

Как-то раз в конце 2005 года мне неожиданно позвонил предприниматель-биотехнолог по имени Джонатан Ротберг. Хотя мы с ним никогда лично не встречались, я кое-что знал о его достижениях. В начале 1990-х годов Ротберг основал в Коннектикуте биотехнологическую компанию. От Колд-Спринг-Харбора до Коннектикута было недалеко, достаточно переправиться на пароме через пролив Лонг-Айленд. Эта коммерческая организация под названием Curagen, как и многие другие биотехнологические предприятия того времени, пережила взрывной приток капитала и некоторое время оценивалась на рынке необоснованно высоко, пока не ушла в глубокое пике во время общего обвала рыночных котировок. Однако к 2005 году Ротберг основал уже новую компанию под названием 454 Life Sciences. Сначала я понятия не имел, что означали цифры 454, но потом стало понятно, что Ротберг занялся конструированием нового секвенатора ДНК. Как я потом понял, ему это удалось, поскольку в августе 2005 года я прочел в Nature статью, соавтором которой был Ротберг. В статье был описан новый секвенатор «454» – первый из так называемых секвенаторов нового поколения.

Позже я узнал, откуда взялось число 454. В 1999 году жена Ротберга родила недоношенного ребенка, сразу помещенного в инкубатор для новорожденных. Ротберг места себе не находил и в ожидании новостей брал в руки то одну вещь, то другую. Наконец он вытащил из брифкейса компьютерный журнал, на обложке которого красовался новейший высокомощный микропроцессор. Тогда его озарило: что будет, если применить в новой системе для секвенирования ДНК (которая могла бы прийти на смену системе Сенгера) два достижения компьютерной революции: миниатюризацию и распараллеливание. Он воображал, что когда-нибудь такая система помогла бы уменьшить беспокойство родителей и могла бы решить проблему ранней диагностики болезней у новорожденных.

Пару месяцев спустя Ротберг посетил меня в Колд-Спринг-Харборе.

Я увидел высокого, слегка растрепанного человека с копной непослушных темных вьющихся волос – примерно таков был и я в юности. Он обратился ко мне с совершенно необычным предложением, спросив, не хочу ли я послужить геномике в качестве подопытной морской свинки и стать первым в мире человеком, чья ДНК будет полностью расшифрована? Недолго думая, я согласился: не то чтобы я очень хотел быть первым в этом деле и тем более не горел желанием заглянуть в собственный геном; однако, думал я, такой проект мог бы очень пригодиться в просветительских целях.

Я согласился, чтобы мой геном отсеквенировали и выложили результаты в общий доступ, но поставил всего одно условие. Я хотел как можно больше узнать об одном гене из 19-й хромосомы, который называется APOE (аполипопротеин E). Нейрогенетик из Университета Дьюка по имени Аллен Розес (скоропостижно скончавшийся в 2016 году в Международном аэропорту им. Джона Кеннеди по дороге на конференцию) убедительно продемонстрировал, что редкая разновидность (аллель) этого гена под названием APOE4 повышает риск возникновения болезни Альцгеймера, особенно если человек унаследовал сразу две аллельные комбинации E4. Одна моя тетушка страдала болезнью Альцгеймера, и я, конечно, не хотел бы переживать по поводу моей предрасположенности к этому тяжелому заболеванию.

Примерно в течение года после визита Ротберга я ничего не слышал об этом проекте, но в конце 2006 года люди Ротберга вновь связались со мной, и мы договорились, что я сдам кровь для исследования. Технологии компании Ротберга серьезно усовершенствовались, а стоимость секвенирования тем временем значительно снизилась. Теперь у команды Ротберга был образец ДНК, нужный для запуска проекта, названного «Джим». В мае 2007 года я полетел в Хьюстон в качестве почетного гостя на презентацию своего генома. Хотя собственно секвенированием занимались 454 ученых, этот процесс был относительно тривиален по сравнению с требующей титанических усилий задачей, с которой столкнулись специалисты по биоинформатике и генетики, пытавшиеся осмыслить полученную информацию о миллионах оснований. Эту задачу Ротберг решал совместно с группой специалистов из Бэйлорского медицинского колледжа, во главе которой стояли генетики Ричард Гиббс и Джим Лапски, специалист по биоэтике Эми Макгуайр и биоинформатик Дэвид Уилер. На церемонии Ротберг вручил мне внешний диск для компьютера, где был записан весь мой генетический код. Хочу, чтобы читатели оценили масштаб исследования. Обратите внимание: когда мы говорим, что геном секвенирован, мы имеем в виду не «однократно секвенирован», а проанализирован как минимум 30 раз, только таким количеством исследований можно обеспечить относительно точное описание генома, дающее более-менее реальную информацию. В условиях клинического исследования необходимость повторов должна быть еще выше – примерно 45 раз. Кто-то из присутствующих поспешно обвязал этот диск тоненькой красной ленточкой, чтобы он выглядел как подарок. Мне грех было жаловаться: Ротберг оценил стоимость секвенирования моего генома примерно в один миллион долларов.

Первый из многих: в мае 2007 года основатель компании 454 Джонатан Ротберг вручает мне внешний жесткий диск, на котором записана вся информация о моем отсеквенированном геноме

На самом деле я был, мягко говоря, разочарован тем, что нашлось в моей ДНК, – вернее, тем, чего там не нашлось. Накануне за ужином группа Бейлора заранее показала мне самые интересные детали моего генома. Например, в моей ДНК оказался редкий вариант гена, кодирующего важный фермент под названием цитохром P450, – в этом заключалась причина того, что я плохо метаболизирую некоторые препараты, в частности тот, что мне прописывают от повышенного давления. Я действительно замечал, что из-за этих таблеток меня клонит в сон. Вооружившись такой генетической информацией, я решил снизить дозу и поступаю так по сей день. Это была побудительная к действию информация. В то же время я, конечно, обеспокоился, узнав, что у меня нашлись какие-то подозрительные аллели гена BRCA1, отвечающего за рак желудка, – это был серьезный повод для беспокойства о здоровье моих племянниц, также имеющих такие же маркеры. Однако впоследствии я узнал от Мэри-Клэр Кинг (той самой, которая в 1990 году картировала ген BRCA1 – об этом мы поговорим в главе 14 – и изучала функцию этого гена на сотняхсемей, члены которых страдали раком груди), что аллели в моей генетической последовательности – это всего лишь «безобидные ирландские полиморфизмы».