Гендерно-фундаментальная премия

Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна – открыватели геномных ножниц. Фото Reuters

Нобелевская премия 2020 года по химии получилась чисто женская. Мужчины оказались несколько в стороне от магистрального развития фундаментальной биохимии второго десятилетия ХХI века. Даже после эпохальной расшифровки структуры ДНК и генетического кода, а затем и прочтения первого генома человека ученые были вынуждены в своих манипуляциях с генами полагаться на классические вещества-мутагены и селекцию нужных кандидатов. Увы, это не оставляло надежды на прямое изменение генов в нужном направлении светлой мечтой будущего.

И вот, Нобелевскую премию по химии в этом году присудили за генетическое редактирование, революционизировавшее фундаментальную науку. Две женщины-биохимики, Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна, создали технологию молекулярных ножниц, обеспечившую человечество необычайными возможностями манипулирования геномами.

Премия 2020 года «устремлена» в будущее, поскольку несколько предыдущих «освящали» методы и лекарства, доказавшие свою неэффективность к моменту награждения. История гласит, что Шарпантье обратилась к американской коллеге как к признанному специалисту по бактериальным РНК. Француженка занималась антибиотико-резистентным гноеродным стрептококком (Streptococcus pyogenes), против которого не помогали даже очень мощные антибиотики, например ванкомицин. Кокки не только вызывают нагноение ран, но их развитие может приводить к сепсису и даже в отдельных случаях к растворению тканей, за что врачи прозвали их «пожирателями плоти» (flesh-eaters). В марте 2011 года Шарпантье опубликовала статью с описанием кокковых РНК, которые являются копиями многочисленных палиндромов в бактериальной ДНК.

В статье ученой говорилось об обнаруженных ею «гроздьях»-кластерах, регулярно распределенных в микробном геноме коротких палиндромов, или повторов ДНК-последовательностей. Выговорить такое было невозможно, поэтому она предложила называть их сокращенной CRISPR – Clustered Regularly InterSpaced Short Palindromic Repeats. Уникальность открытия в том, что «криспры» повторяли в микробной ДНК память о пережитых вирусных инфекциях в виде сохраненных вирусных последовательностях. При встрече с вирусными врагами молекулярная память извлекается и вирусная атака прерывается.

Эммануэль родилась в городке Жювизи, что к югу от Парижа. Биохимию изучала в университете Кюри в Сорбонне, после чего работала в парижском Институте Пастера, где занималась молекулярными механизмами антибиотиковой резистентности. На два года уехала за океан в Рокфеллеровский университет в Нью-Йорке. Затем вернулась в Европу, где в Венском университете занялась гноеродным кокком.

С австрийцами не совсем получилось, поэтому она приняла приглашение университета в г. Умеа на севере Швеции, где провела пять лет, а затем переехала в Берлин. Там и натолкнулась на «свои» палиндромы. Но дальше разобраться в них технических возможностей не хватало.

Дудна родилась в 1964 году в Вашингтоне. В семь лет оказалась в гавайском г. Хило, в университет которого пригласили ее отца – специалиста по английской литературе. Мама, бывшая учительница, получила там магистерскую степень по истории Азии. Дженнифер увлекалась в школе математикой и химией.

После окончания Помона-колледжа в калифорнийском г. Клермонт она интенсивно занималась биохимией и в 1989 году защитила диссертацию в Гарварде по специальности биохимия и молекулярная фармакология. В составе трио ученых показала, что ДНК на концах теломер – концевых участков хромосом – синтезируется на матрице РНК, повторяя «обратный» синтез раковых вирусов. (Теломеры в измененных клетках не укорачиваются в отличие хромосомных концов в нормальных.)

Дудна сохранила свою позицию в Гарварде, но вслед за мужем отправилась в 2002 году на другой конец страны в Беркли, пригород Сан-Франциско.

Неудивительно, что француженка Шарпантье знала о работах Дудны, у которой за плечами было 20 лет изучения РНК. Они встретились на конференции в Пуэрто-Рико и пошли по булыжным улочкам осматривать историческую часть города. Тогда-то и родился нобелевский дуэт ученых, которые разобрались в молекулярной машинерии генетического редактирования. В Беркли они смогли выделить ничтожно малые молекулы РНК-гидов, которые, подобно ищейкам, выискивают таргетные последовательности в генах. Это открытие сделало возможным адресное подведение фермента каспазы к данной последовательности ДНК, после чего она «переваривается» (подвергается расщеплению).

Первая совместная статья двух исследовательниц с описанием возможности генетического редактирования у кокков, имеющих «собственный» антивирусный иммунитет, вышла в июне 2012 году. Это стало потрясением для биологии, которая не могла заподозрить подобного у клеток, не имеющих даже ядра. Через семь месяцев в Гарварде обнародовали результаты исследования ген-редактора, но уже в клетках с ядром (эукариотических). Обе стороны предусмотрительно запатентовали свои достижения, что стало предметом многолетних патентных споров. Буквально накануне присуждения нынешней премии журнал Science начал свой рассказ о вроде бы завершении патентной баталии предсказанием, что Дудне и Шарпантье «грозит» Нобелевская премия и многомиллионные доходы от внедрения результатов их работы…