ДНК. История генетической революции
Шрифт:
Конкуренты Genentech действовали иначе, именно этот подход применяется сейчас. Однако использование ДНК из человеческих клеток привело к бюрократическим трудностям, иными словами, они вскоре увязли в бюрократическом болоте. В их методе было задействовано одно из самых удивительных открытий, которыми к тому моменту могла похвастаться молекулярная биология. Оказалось, что иногда может нарушаться ключевой догмат, регулирующий передачу генетической информации и синтеза новых белков. В 1950-е годы ученые открыли группу вирусов – это так называемые ретровирусы, у которых есть РНК, но отсутствует ДНК. Вирус иммунодефицита человека, вызывающий СПИД, как раз относится к этой группе. Дальнейшие исследования ретровирусов показали, что они способны преобразовывать свою РНК в ДНК после внедрения в клетку-хозяина. После инфицирования клетки-хозяина ретровирусом в цитоплазме начинается синтез вирусного ДНК-генома с использованием вирионной РНКв качестве матрицы. Такой «трюк» обеспечивает особый фермент – обратная транскриптаза, превращающая РНК в ДНК. Ретровирусы используют для репликации своего генома механизм обратной транскрипции: вирусный фермент обратная транскриптаза (или
Клонирование кДНК для инсулина (ген без интронов) ознаменовало рождение био-чистый человеческий инсулин технологий
Обратная транскриптаза подсказала компании Biogen и другим компаниям красивый способ синтеза собственного человеческого инсулина для внедрения в бактерии – инсулина без интронов. Сначала выделяется матричная РНК, синтезируемая геном инсулина. Поскольку матричная РНК уже прошла «редактирование», в ней нет интронов, присутствовавших в ДНК, с которой она скопирована. Сама РНК не слишком полезна, поскольку в отличие от ДНК эта молекула хрупкая и способна стремительно распадаться; кроме того, система Коэна – Бойера нацелена на внедрение в бактериальные клетки именно ДНК, а не РНК. Таким образом, нужно было сделать ДНК из отредактированной матричной РНК, применив для этого фермент обратную транскриптазу. В результате получался фрагмент ДНК без интронов, но содержащий всю ту информацию, которая нужна бактерии для производства человеческого инсулина, – очищенный ген инсулина.
В итоге компания Genentech выиграла гонку, хотя с минимальным отрывом. Команда Гилберта, использовавшая метод с обратной транскриптазой, успешно клонировала крысиный ген инсулина, а затем «заставила» бактерию продуцировать крысиный белок. Оставалось только повторить такой же процесс с человеческим геном. Однако на этом этапе компания Biogen попала в бюрократическую мясорубку. Для клонирования человеческой ДНК команде Гилберта требовалось найти собственный карантинный корпус P4, помещение с максимальным уровнем защиты, таким же, какой требуется для работы со смертоносным вирусом Эболы. Ученым удалось уговорить британских военных допустить их в Портон-Даун – лабораторию, расположенную к северо-востоку от села Портон, рядом с городом Солсбери в графстве Уилтшир, которая являлась и является резиденцией Лаборатории оборонной науки и техники Министерства обороны Великобритании и Агентства общественного здравоохранения Англии.
Стивен Холл написал книгу о гонке за клонирование инсулина, в которой, в частности, описывает почти сюрреалистические унижения, которые приходилось сносить Гилберту и его коллегам.
Уже при входе в лабораторию P4 начинались настоящие мытарства. Ученые полностью раздевались, после чего натягивали казенные белые длинные трусы, черные резиновые ботинки, голубую униформу вроде пижамы, бежевый больничный халат, застегивающийся сзади, две пары перчаток и голубую пластиковую шапочку, напоминающую шапочку для душа. Затем всё быстро промывалось в формальдегиде. Всё. Все приборы, все бутылочки, вся лабораторная посуда, всё оборудование. Все научные рецепты, написанные на бумаге, также проходили такую мойку; так что ученые складывали бумагу по листику в пластиковые пакеты Ziploc и надеялись, что формальдегид туда не просочится и не превратит бумагу в бурую рассыпчатую массу вроде пергамента. Все документы, полежавшие в лаборатории на воздухе, после работы требовалось уничтожать, поэтому гарвардские специалисты даже не могли пронести в лабораторию блокноты для заметок. Миновав бассейн с формальдегидом, ученые спускались по короткой лестнице в саму лабораторию P4. Такая же гигиеническая канитель (в том числе душ) повторялась и перед выходом из лаборатории.
И все это только для того, чтобы клонировать фрагмент человеческой ДНК. Сегодня, когда паранойя отступила, а информированность повысилась, такая процедура имеет место только в технически устаревших лабораториях, где проводятся занятия с начинающими изучать курс молекулярной биологии студентами. Увы, вся эта история закончилась для Гилберта и коллег провалом, поскольку им так и не удалось клонировать ген инсулина. Неудивительно, что они кляли кошмар, пережитый ими в P4.
Команда Genentech не сталкивалась с такими регламентными препятствиями, но с технической точки зрения ученым было не менее сложно заставить E. сoli производить инсулин на основе химически синтезированного гена. Для бизнесмена Суонсона проблемы лежали не только в научной плоскости. С 1923 года на инсулиновом рынке США работал практически единственный производитель-монополист – компания Eli Lilly. К концу 1970-х годов это было предприятие с капиталом в три миллиарда долларов, которому принадлежало 85 % рынка инсулина. Суонсон понимал, что Genentech нечего противопоставить такому тяжеловесу, как Eli Lilly, даже если производить генно-инженерный человеческий инсулин – продукт, принципиально превосходивший по качеству «животноводческий» инсулин Lilly. Он решил заключить сделку и предложил на партнерских условиях приобрести исключительные права на инсулин Genentech. Так, пока ученые-партнеры вкладывали все силы в работу лаборатории, Суонсон улаживал дела в переговорной комнате. Он не сомневался, что представители Lilly согласятся; даже такой гигант едва ли мог позволить
Однако Суонсон не один выступал с таким предложением, и компания Lilly уже финансировала одну из конкурирующих программ. Официальный представитель Lilly даже был откомандирован во французский Страсбург, чтобы курировать многообещающий проект по клонированию инсулина, основанный на методе Гилберта. Однако когда из Калифорнии пришли известия, что Genentech достигла цели первой, в Lilly приняли решение немедленно переключиться на эту компанию. 25 августа 1978 года Genentech и Lilly подписали соглашение уже на следующие сутки после окончательного экспериментального подтверждения получения рекомбинантного инсулина. Биотехнический бизнес больше не сводился к постройке воздушных замков. Компания Genentech вышла на рынок в октябре 1980 года. Всего за несколько минут стоимость акций компании выросла с 35 до 88 долларов за штуку. На тот момент это было самое стремительное удорожание в истории Уолл-стрит. Бойер и Суонсон внезапно обнаружили, что им досталось по 66 миллионов долларов на каждого – прямо Марк Цукерберг и Питер Тиль своего времени.
Традиционно в академической биологии был важен лишь приоритет открытия: кто совершил его первым. Вознаграждение измерялось в личных одобрениях, а не в наличных деньгах. Были, конечно, и исключения. Так, Нобелевская премия – это серьезная денежная награда. Однако мы, в принципе, занимались биологией из любви к биологии. Наше скудное академическое жалованье вряд ли могло послужить серьезным стимулом к работе.
С появлением биотехнологий все изменилось. В 1980-е годы произошли такие перемены в отношениях между наукой и бизнесом, которые были невообразимы еще десятью годами ранее. Биология превратилась в новый большой рынок, а вместе с деньгами туда пришли и новый менталитет, и новые осложнения во взаимоотношениях.
Во-первых, основатели биотехнологических компаний, как правило, были университетскими профессорами – неудивительно, что исследования, лежавшие в основе коммерческой составляющей, они обычно начинали в своих вузовских лабораториях. Так, именно в одной из лабораторий Цюрихского университета Чарльз Вайсман, один из основателей компании Biogen, клонировал человеческий интерферон – лекарство от рассеянного склероза. С тех пор это стало основной статьей доходов компании – в 2013 году этого препарата было продано на три миллиарда долларов. В Гарвардском университете Уолли Гилберт предпринял попытку (в конечном итоге неудачную) пополнить ассортимент Biogen рекомбинантным инсулином. Поэтому вскоре назрел ряд логичных вопросов. Допустимо ли, чтобы профессора обогащались за счет работ, выполняемых на базе университетов? Не спровоцирует ли коммерциализация науки неразрешимые конфликты интересов? А перспектива наступления новой эры промышленной молекулярной биологии раздувала тлеющие угли недавних дискуссий о безопасности: когда на кону большие деньги, насколько строго будут готовы соблюдать требования безопасности первопроходцы этой новой индустрии?
Изначально Гарвард попытался основать собственную биотехнологическую компанию. Поскольку двое «звездных» биологов-молекулярщиков университета, Марк Ташне и Том Маниатис, обладали солидным интеллектуальным ресурсом и не испытывали недостатка в венчурных капиталах, бизнес-план, казалось, был практически готов: компания станет основным игроком на рынке биотехнологий. Однако осенью 1980 года эти планы потерпели крах. Когда вопрос вынесли на голосование, преподавательский состав отказался от участия «Честного Гарварда» в мутных коммерческих делах – как известно, наука делается в белых перчатках. Было о чем беспокоиться: предприятие могло породить конфликты интересов на биологическом факультете. Ведь если бы в университете таким образом возник источник прибылей, разве удалось бы и далее подбирать преподавателей исходя строго из их академических достоинств – либо теперь пришлось бы учитывать, какую пользу кандидат мог бы принести фирме? В конце концов, Гарварду пришлось уступить и удовлетвориться 20 % акций в новой компании. Истинная цена этого мероприятия прояснилась шестнадцать лет спустя, когда компания была продана фармацевтическому гиганту Wyeth за 1,25 миллиарда долларов.
Как только Ташне и Маниатис решили продавливать свою идею любой ценой, возник новый букет проблем. Хотя мораторий на исследования рекомбинантной ДНК в Кембридже, организованный мэром Велуччи, уже был в прошлом, неприятие работ с ДНК сохранялось. Ташне и Маниатис аккуратно дистанцировались от броских высокотехнологичных наименований вроде Genentech или Biogen и назвали свою компанию Genetics Institute, рассчитывая вызвать ассоциацию с менее грозными временами изучения дрозофил, а не с с миром ДНК. По тем же причинам новоиспеченную компанию они решили основать не в Кембридже, а в соседнем городке Соммервилле. В мэрии Соммервилля разгорелись жаркие дебаты, продемонстрировавшие, что влияние Велуччи вовсе не ограничивалось одним лишь Кембриджем. Genetics Institute отказали в праве на ведение бизнеса в Соммервиле. К счастью, совсем рядом с Кембриджем, на другом берегу реки Чарльз, раскинулся Бостон, оказавшийся более гостеприимным. Новая фирма открылась в пустом здании на территории бостонского округа Мишн-Хилл (ранее там располагалась больница). Со временем становилось все очевиднее, что рекомбинантные технологии не представляют никакой опасности ни для здоровья, ни для окружающей среды и антибиотехнологический фанатизм Велуччи не выдерживает никакой критики. Через несколько лет компания Genetics Institute перебралась в Норт-Кембридж, городок, расположенный вниз по шоссе от университетского Кембриджа, ранее отказавшегося от компании при ее рождении.