Джоан Рэймонд Из архива врача
Не все научные прорывы начинаются с большой идеи. Иногда нужно просто оказаться в нужное время в нужном месте и задать правильные вопросы.
Когда ученый из Массачусетского технологического института Филипп Шарп, доктор философии, начал изучать структуру аденовирусов - они вызывают сопение и чихание при обычной простуде - он никогда не думал, что полностью изменит наше понимание генов, этих крошечных кусочков человеческого кода, состоящих из ДНК.
Гены завораживают ученых с тех пор, как Грегор Мендель в XIX веке годами возился в саду, выращивая сладкий горошек. Это садоводство и неустанные записи Менделя о том, чему он научился, позволили понять, что мы наследуем - у людей это такие черты, как вьющиеся волосы или голубые глаза, которые мы получаем от наших родителей.
Это также привело к пониманию того, что наши гены действуют как своего рода поваренная книга, предоставляя рецепты изготовления белков, которые помогают нашему организму работать.
Хотя за последние 200 лет мы многое узнали о наших генах, у современных ученых все еще остается много вопросов.
Форма грядущих событий
В 1960-х и 70-х годах, когда Шарп был молодым исследователем, наука была готова к новым открытиям в области генетики. Имея докторскую степень по химии, Шарп хотел сам исследовать гены. И он погрузился в работу.
То, что произошло дальше, стало прорывным моментом.
Когда ген активируется, или "включается", вся содержащаяся в нем информация превращается в белок, который выполняет определенную работу. В то время считалось, что все гены, включая гены так называемых высших организмов - например, человека - выглядят и действуют именно так.
Вскоре это мнение изменилось.
Нюх начинает революцию
Генная структура человека - это то, на что Шарп хотел получить ответы в течение многих лет.
Он решил сосредоточиться на аденовирусе, вызывающем чихание, который, благодаря своей простой структуре, идеально подходил для изучения. Шарп хотел узнать, где в нем расположены различные гены. Он считал, что это может дать ученым больше информации об эволюции.
Эксперты были убеждены, что больше знаний о том, как развивалась генетика, может дать ответ на любое количество медицинских вопросов.
Шарп был не одинок. Ричард Робертс, доктор философии, также занимался исследованием генетики в лаборатории Колд Спринг Харбор на Лонг-Айленде, частной исследовательской организации. Когда они объединили свои усилия, эта команда буквально изменила мир.
Мы знали, что учебники придется менять".
В серии экспериментов, проведенных в конце 1970-х годов, Шарп и Робертс показали, что не весь код в генах аденовирусов полезен. Некоторые просто находятся там, занимая место без какой-либо реальной цели. Его стали называть "нежелательной ДНК". Описывая присутствие этих двух видов кода, ученые сказали, что гены "расщеплены".
"Мы знали, что учебники придется менять, поскольку это было принципиально новое понимание биологии", - смеется Шарп, профессор института MIT. "Но мы не совсем понимали, что произойдет дальше".
Это оказалось открытием еще одного целого генетического процесса. Шарп и Робертс узнали, что организм удаляет "ненужную ДНК". То, что остается, объединяется - или сращивается - и дает клеткам информацию, необходимую для их работы.
Если хотите, это биологический "cut-and-paste".
Но как эти знания помогают бороться с болезнями? До ответа на этот вопрос оставалось еще несколько лет.
Сила сращивания
Когда сплайсинг был открыт, никто не мог понять суть процесса. Ученым нужно было найти способ воспроизвести его в лаборатории, чтобы изучить его более тщательно.
Именно тогда молодой студент Колумбийского университета взялся за работу.
"Я увлекся этим, поскольку это была граница", - говорит Адриан Крайнер, доктор философии.
Прошло 7 лет, но Крайнер нашел способ повторить этот процесс в лаборатории. Теперь, в результате его работы, мы знаем, что некоторые наследственные заболевания связаны с проблемами в процессе сплайсинга. Самый яркий пример - талассемия, вид анемии. В настоящее время проводится испытание генной терапии этого заболевания.
Его награда за это открытие? Работа с Робертсом в Колд Спринг Харбор, где Крайнер работает с тех пор.
"Рич Робертс был моим наставником", - говорит Крайнер, который сейчас является профессором молекулярной генетики Фонда Святого Джайлса в Колд Спринг Харбор.
В настоящее время в центре внимания Крайнера находится разрушительное заболевание - спинальная мышечная атрофия, или СМА. Она поражает нервы, которые контролируют мышцы и движения. Считается, что болезнь вызвана, да, проблемами со сращиванием генов.
Первые исследования были многообещающими, и сейчас Крайнер и другие исследователи тестируют препарат, который может устранить эти проблемы.
"Адриан [Крайнер] был одним из главных лидеров в науке, а также в переводе этой науки на возможное лечение... этой ужасной болезни", - говорит Шарп.
"Мне очень приятно и радостно осознавать, что работа, которую мы начали, продолжается".
Это еще далеко не конец
В 1993 году Шарп и Робертс получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие расщепленных генов.
"Сегодня мы делаем то, что было невозможно в 1977 году", - говорит Шарп, который является соучредителем биотехнологической компании Biogen (сейчас она называется Biogen Idec) и компании Alnylam Pharmaceuticals, занимающейся разработкой терапевтических препаратов на ранней стадии. "И единственный способ не добиться прогресса - это если мы выступим против прогресса и примем статус-кво. Я не думаю, что это когда-либо произойдет".
Шарп совершенно убежден, что если бы он и Робертс не открыли расщепленные гены в 1977 году, то другие лаборатории сделали бы это довольно быстро.
"Область была готова к этому открытию", - смеется он. "В течение нескольких месяцев после нашего открытия, куда бы я ни пошел, люди знали об этом, но они рассказывали мне о других генах, которые были сегментированы, а затем экспрессированы путем сплайсинга РНК".
"Я чувствовал себя немного устаревшим, но такова природа науки. Она всегда движется вперед".
