Нобелівська премія CRISPR вшановує двох великих вчених - і залишає безліч інших

Марк Ціммер, Коледж Коннектикуту

Техніка редагування генів CRISPR отримала Нобелівську премію з хімії 2020 року. Визнання цієї дивовижної технології прориву цілком заслужене.

crispr

Але кожна Нобелівська премія може бути присуджена не більше як трьом людям, і саме тут цьогорічний приз стає справді цікавим.

Рішення про присудження премії Дженніфер Дудне та Еммануель Шарпентьє включає геополітику та патентне право, і воно протиставляє фундаментальну науку проти прикладної науки.

Редагування листів у книзі життя

CRISPR - це потужний інструмент редагування генів, який переніс молекулярну біологію від друкарської машинки до епохи текстового процесора. Можна сказати, це як Microsoft Word для книги життя. CRISPR дозволяє досліднику знайти не просто ген, а дуже конкретну частину гена та змінити його, видалити або додати повністю чужорідний ген. Генетичні модифікації, які раніше робили складні біологічні лабораторії, тепер робляться за кілька днів із значно меншими витратами.

Історія CRISPR починається в 1987 році, коли молекулярний біолог Йошізумі Ісіно та його співробітники виявили дивний паліндромний ділянку ДНК в кишковій паличці, часто досліджуваній шлункові бактерії. Ніхто не міг уявити, якій меті це служило.

До 2002 року методи секвенування ДНК були дешевшими і поширенішими, і дослідники виявили повторювані послідовності Ішино майже у половини всіх бактерій та більшості одноклітинних архей, які були секвенувані. На цей момент було достатньо частин головоломки для Франциско Мойхіки з Університету Аліканте та Рууда Янсена з Утрехтського університету, щоб запропонувати чудову абревіатуру: CRISPR - для кластерних регулярно рознесених коротких паліндромних повторень.

Приблизно через п’ять років у Національному центрі біотехнологічної інформації в Бетесді, штат Меріленд, Євген Кунін встановив дивну функцію ДНК як систему захисту бактерій, що складається з двох частин. Перший - це ділянка ДНК, яка виконує роль альбому переможених ворогів. Коли бактерія долає ворога, вона вирізає частину генетичного матеріалу переможених загарбників і поміщає її в альбом. Ці генетичні постріли кухоль розділені повторюваними ділянками ДНК, які збігаються однаково вперед або назад. Ці паліндромні біти ДНК є PR в CRISPR.

Другий компонент системи захисту від бактерій - це зброя пошуку та знищення. Кожен постріл генетичної кружки має пов'язаний з ним білок пошуку та знищення, який називається білком, асоційованим з CRISPR (Cas). Ці білки Cas циркулюють усередині клітини, і коли вони стикаються з ділянкою генетичного матеріалу, що відповідає їхній генетичній цілі, вистріленій кухоль, вони вбивають загарбника.

Потрібно було 20 років і багато досліджень, щоб виявити і зрозуміти ці білки.

Потім у 2007 році данська компанія з харчових продуктів та напоїв Danisco підтвердила гіпотезу Кооніна про те, що CRISPR - це система захисту від бактерій. Сьогодні більшість виробників йогуртів та сирів включають послідовності CRISPR у свої культури, щоб захистити свою продукцію від загальних вірусних спалахів. За словами Родольфа Баррангу, який провів це дослідження в компанії Danisco USA: "Якщо ви їли йогурт або сир, швидше за все, ви їли клітини, піддані CRISPR".

Використання потенціалу CRISPR

Дженніфер Дудна, біохімік з великим досвідом роботи з РНК в Університеті Каліфорнії, Берклі, розпочала співпрацю з CRISPR у 2006 р. На засіданні Американського товариства з мікробіології в Сан-Хуані, Пуерто-Ріко, вона зустріла Еммануель Шарпентьє, доцентом лабораторія медицини молекулярних інфекцій Швеції в Умео, яка працювала над певним асоційованим з CRISPR білком, який називається Cas9.