CRISPR — інструмент генного редагування. Біологи створили його на основі захисної системи бактерій і змогли з його допомогою вносити зміни в ДНК рослин, тварин і людей. Ця технологія відкриває просто фантастичні можливості з редагування генів і впливу на власну еволюцію.

Ще 1987 року японські вчені виявили в геномі кишкової палички Escherichia coli незвичайні повторювані послідовності. Потім ті самі послідовності виявилися в геномі інших бактерій і архей. Їх назвали CRISPR (Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats), тобто короткі паліндромні повтори, регулярно розташовані групами. На це відкриття ніхто не звертав уваги аж до 2007 року, коли фахівці зі стрептококів встановили, що паліндромні повтори — частина імунної системи бактерій.

Для боротьби з вірусами бактерії створюють особливі ферменти. Перемігши вірус, бактерії розрізають залишки його генетичного матеріалу і зберігають всередині послідовностей CRISPR. Під час повторного нападу вірусу бактерія виробляє білки Cas9 із фрагментами генетичного матеріалу вірусу. Якщо ці гени збігаються з генетичним матеріалом агресора, білки Cas9 розрізають його і відбивають атаку.

У 2011 році біологи Дженніфер Даудна та Еммануель Шарпантьє, вивчивши механізм CRISPR, виявили, що для білка Cas9 можна створити штучну РНК. І тоді він шукатиме генетичні фрагменти, що збігаються із цією РНК, розрізатиме та подрібнюватиме її. Цей механізм однаково добре працює на вірусах, рослинах і тваринах. Даудна й Шарпантьє зрозуміли, що за допомогою цієї технології можна розрізати будь-який геном, причому вона дає змогу не тільки видаляти непотрібні гени, а й замінювати їх будь-якими іншими в будь-якому організмі.

У CRISPR безліч застосувань. Можна вивчати функцію різних генів, покращувати сільськогосподарські рослини, боротися зі спадковими захворюваннями. У довгостроковій перспективі CRISPR можна використовувати для створення успадкованих змін у людей, зробивши їх менш уразливими для вірусних інфекцій. Це може назавжди змінити людство як вид. Коли та в яких випадках потрібно редагувати гени, буде одним із найважливіших питань сучасності. Це особливо актуально на тлі пандемії коронавірусу та нових вірусних захворювань. Уже сьогодні CRISPR використовують для лікування раку, сліпоти, серповидноклітинної анемії. У 2020 році Дженніфер Даудна та її команда почали досліджувати, як CRISPR впливає на коронавірус.

Дженніфер Даудна — головна героїня книги Волтера Айзексона. Її ім’я назавжди пов’язане з вивченням CRISPR і вписане в історію науки. У 2020 році вона та Еммануель Шарпантьє отримали за свої дослідження Нобелівську премію з хімії.

Важливі ідеї книги.

Зміст дайджесту

1Вимушена самотність часто пробуджує в людині нові здібності2Уже на початку кар’єри Даудна намагалася використовувати нестандартний підхід під час проведення дослідів3Для вченого важливо знайти власну галузь, у якій він може зробити більше, ніж інші4Іноді прозріння приходять до вчених у результаті випадковості5Відкриття фундаментальної науки можна використовувати в практичних цілях6Повноцінна робота над відкриттям найкраще проходить на стику різних наук7Науковий світ — це не тільки спільні проєкти, а й конкуренція, і заздрість, й образи8Перш ніж широко впроваджувати відкриття, потрібно вивчити етичні наслідки його застосування9Завершальні коментарі
1

Вимушена самотність часто пробуджує в людині нові здібності

Дженніфер Даудна народилася 19 лютого 1964 року у Вашингтоні. Її батько, професор американської літератури, перевіз сім’ю на Гаваї, у місто Хіло, де йому запропонували викладацьку роботу, коли Дженніфер було 7 років. У школі, куди вона пішла в 1-й клас, усі діти були полінезійцями, які дивилися на неї як на білу ворону. Вони або ігнорували її, або дражнили.

Вона почувалася ізгоєм у повній ізоляції. З одного боку, це завдавало їй страждань, з іншого — загартувало її характер і пробудило цікавість до більш серйозних речей, ніж звичайні дитячі ігри. Через це пройшли багато творчих людей: Леонардо да Вінчі, Альберт Айнштайн, Стів Джобс. Дженніфер запоєм читала книжки й намагалася зрозуміти, як їй знайти своє місце у світі.

Поступово стосунки з однокласниками стали менш ворожими та відчуженими, хоча вона, як і раніше, не вписувалася в їхню компанію. Але коли вона була в третьому класі, сім’я переїхала в новий район, де класи були меншими. У її колишньому класі було 60 осіб, а в новому — 20. Вона знайшла собі близьку подругу Лізу Гінклі й разом із нею досліджувала схили лавових гір. Їй дуже подобалися математика та природничі науки, завдяки успіхам у них Дженніфер вдалося переступити через клас.

Дженніфер і Ліза могли виїжджати у велопоходи на цілий день, катаючись і гуляючи полями та горами. На схилах гір росли мох і гриби, пальми та персики. У печерах мешкали павуки без очей. Викликала цікавість Дженніфер і колюча ліана під назвою хілахіла. Її називали спляча трава, тому що коли її торкалися листя тут же згорталося. Дженніфер загадувалася над питанням, що змушує листя згортатися. У неї було багато запитань до світу.

Батьки Дженніфер дружили з професором біології Доном Геммсом, з яким вони часто вирушали на природу. Вони шукали гриби, на яких спеціалізувався Геммс. Він фотографував гриби й показував Дженніфер довідник, який їх описував. Разом вони сортували морські мушлі та класифікували їх.

У школі вона вступила до футбольної команди, де була півзахисником. Вона чудово підходила фізично для цієї ролі: витривала, довгонога, вона краще, ніж будь-хто інший, справлялася зі своїми завданнями.

Батько Дженніфер намагався прищепити доньці смак до читання, розгледівши в ній допитливий розум. Він підбирав їй книжки, й одного разу до добірки потрапила книга Джеймса Вотсона «Подвійна спіраль».

Книжка була біографічною: автор описував себе і свою роботу над структурою ДНК разом із біохіміком Френсісом Кріком. Була в книзі й жінка, структурний біолог Розалінда Франклін. Вотсон ставився до неї із часткою поблажливості, але на Дженніфер справило велике враження, що жінка теж може бути вченим. Звісно, їй було відоме ім’я Марії Кюрі, але після книги Вотсона Дженніфер замислилася про роль жінки в науці як про щось реальне. Крім того, її дуже вразили біологічні механізми, які керують усіма живими істотами. Вона зрозуміла, що біологічна роль будь-якої живої істоти визначається формою і структурою хімічної молекули. Атоми з’єднуються, створюючи молекули, і це явище вивчається на стику двох наук — хімії та біології.

Дженніфер вирішила обрати наукову кар’єру. Вона хотіла зрозуміти, як влаштована природа, і перетворити свої відкриття на винаходи.

Даудна згодом особисто познайомиться з Джеймсом Вотсоном, навіть буде з ним працювати й досить зблизиться. Його книжка відкрила для неї факт, що під красою природи таїться напружена робота молекул. Фактично, з молекул складалося все життя. Крім того, книга давала зрозуміти, що наука може бути не нудною, а веселою та кумедною. Багато що в ній нагадувало головоломку, де потрібно скласти шматочки докупи, щоб дістатися до таємниці. Крім того, Дженніфер зрозуміла, що і сліпі павуки в лавових печерах, і трава, яка згорталася від дотику, і людські клітини, які ставали раковими, пов’язані з роботою подвійної спіралі ДНК.

2

Уже на початку кар’єри Даудна намагалася використовувати нестандартний підхід під час проведення дослідів

Спочатку Дженніфер збиралася вивчати хімію в коледжі на Гаваях, але на початку 1980-х років жінок не дуже охоче зустрічали в науковій спільноті. Це їй намагався пояснити шкільний консультант, який відмовляв її вивчати хімію в коледжі, бо дівчата не повинні займатися наукою. Але Дженніфер уже прийняла рішення. Вона вступила до каліфорнійського коледжу Помона на відділення хімії та біохімії восени 1981 року.

Перший час у коледжі Даудна почувалася невпевнено. Вона була на рік молодшою за своїх однокурсників, закінчивши школу завчасно. Її батьки були небагатими людьми, а в багатьох студентів були власні машини. Їй же доводилося працювати неповний день і жити на зарплату та стипендію. Крім того, Дженніфер почала замислюватися, чи правильним було рішення вивчати хімію.

Даудна навіть радилася зі своєю вчителькою французької, чи не обрати цю мову своєю спеціальністю. Але та відрадила її, сказавши, що, на відміну від учителя французької, хімік може працювати на стику найрізноманітніших наук. І вона вирішила дотримуватися колишньої лінії. До того ж після першого курсу в літні канікули її взяв на роботу друг сім’ї, професор біології Дон Геммс, з яким вони колись здійснювали вилазки на природу. Він досліджував під електронним мікроскопом рух хімічних речовин усередині клітин і використовував власні методи, несхожі на строго регламентовані підходи в лабораторії коледжу. Крім того, у лабораторії Геммса вирішували творчі завдання: лаборанти мали самостійно робити відкриття, і це підкорило Даудну. Незабаром вона вже не шкодувала, що обрала хімію, але їй подобалося, коли вона перетиналася з біологією. Вона знайшла роботу в лабораторії професорки біохімії Шарон Панасенко, яка вивчала бактерії в ґрунті та способи їхнього спілкування, коли в ґрунті не вистачало поживних речовин. Панасенко припустила, що бактерії посилають одна одній хімічні сигнали про те, що збираються об’єднатися, й об’єднуються в комуну — плодове тіло.


Повний текст цього та інших дайджестів книжок з тем #психології, #бізнесу, #здоров'я, #науки, #філософії, #саморозвитку доступні підписникам клубу “Rozum.Love” Повний текст цього та інших дайджестів книжок з тем #психології, #бізнесу, #здоров'я, #науки, #філософії, #саморозвитку доступні підписникам клубу “Rozum.Love”

Повний текст цього та інших дайджестів книжок з тем #психології, #бізнесу, #здоров'я, #науки, #філософії, #саморозвитку доступні підписникам клубу “Rozum.Love”

Читайте тільки те, що заслуговує вашої уваги
ми вже відібрали 463 найкращих книжок та продовжуємо додавати нові щонеділі
Читайте тільки суть, без вступів, повторів та води
одна книга за ~30 хвилин
Читайте українською та вивчайте її нюанси
в кожному дайджесті по одному цікавому правилу рідної мови
Підтримуй українське!