Не все научные прорывы начинаются с большой идеи. Иногда нужно просто оказаться в нужном месте в нужное время и задать правильные вопросы.
Когда ученый из Массачусетского технологического института Филипп Шарп, доктор философии, начал изучать структуру чего-то, что называется аденовирусами - они вызывают насморк и чихание при простуде - он никогда не думал, что полностью изменит то, как мы понимаем наши гены, эти крошечные частицы человеческого кода, состоящего из ДНК.
Гены очаровывали ученых с тех пор, как Грегор Мендель провел годы, возясь в саду, выращивая душистый горошек в 19в веке. Это садоводство и неустанное ведение Менделем записей того, чему он научился благодаря этому, позволили понять, что мы наследуем - в людях такие черты, как курчавые волосы или голубые глаза, которые мы унаследовали от наших родителей.
Это также привело к пониманию того, что наши гены действуют как своего рода поваренная книга, предоставляя рецепты для производства белков, которые помогают нашему телу работать.
Хотя за последние 200 лет мы многое узнали о наших генах, у современных ученых все еще остается много вопросов.
Грядущие события
В 1960-х и 1970-х годах, когда Шарп был молодым исследователем, наука была готова к новым прорывам в генетике. Имея докторскую степень по химии, Шарп хотел сам исследовать гены. Так что он нырнул.
То, что произошло дальше, стало прорывным моментом.
Когда ген активируется или «включается», вся содержащаяся в нем информация превращается в белок, выполняющий определенную работу. В то время считалось, что все гены, в том числе гены так называемых высших организмов, таких как человеческие, выглядят и действуют таким образом.
Это мнение должно было измениться.
Всхлип начинает революцию
Генная структура человека была тем, о чем Sharp искал ответы в течение многих лет.
Он решил сосредоточиться на вызывающем чихание аденовирусе, который благодаря своей простой структуре идеально подходил для изучения. Шарп хотел узнать, где в нем расположены разные гены. Он считал, что это может дать ученым больше информации об эволюции.
Эксперты были убеждены, что дополнительные знания о том, как развивалась генетика, могут ответить на любое количество медицинских вопросов.
Sharp был не одинок. Ричард Робертс, доктор философии, также занимался генетическими исследованиями в лаборатории Колд-Спринг-Харбор на Лонг-Айленде, частной исследовательской организации. Когда они объединили усилия, эта команда буквально изменила мир.
‘Мы знали, что учебники должны будут измениться’
В серии экспериментов в конце 1970-х годов Шарп и Робертс показали, что не весь код в генах аденовируса полезен. Некоторые просто там, занимая место без реальной цели. Его стали называть «мусорной ДНК». Описывая наличие этих двух видов кода, ученые сказали, что гены «расщеплены».
«Мы знали, что учебники должны будут измениться, поскольку это было революционным пониманием биологии», - смеется Шарп, профессор института в Массачусетском технологическом институте. «Но мы не знали, что будет дальше».
Это оказалось открытием совершенно другого генетического процесса. Шарп и Робертс узнали, что тело удаляет «мусорную ДНК». То, что осталось, объединяется или сращивается, чтобы дать вашим клеткам информацию, необходимую им для выполнения своей работы.
Биологическая копия, если хотите.
Но как эти знания помогают бороться с болезнями? До этого ответа оставалось еще несколько лет.
Сила сплайсинга
Когда был открыт сплайсинг, никто не мог до конца понять этот процесс. Ученым нужно было найти способ воспроизвести его в лаборатории, чтобы изучить его более внимательно.
Именно тогда молодой студент Колумбийского университета пошел работать.
«Я был очарован этим, так как это была граница», - говорит Адриан Крайнер, доктор философии.
На это ушло 7 лет, но Крайнер нашел способ повторить процесс в лаборатории. Теперь, благодаря его работе, мы знаем, что некоторые наследственные заболевания связаны с проблемами в процессе сращивания. Лучшим примером является талассемия, разновидность анемии. Генная терапия для него сейчас проходит испытания.
Его награда за это открытие? Работа с Робертсом в Колд-Спринг-Харбор, где с тех пор и работает Крайнер.
«Рич Робертс был моим наставником», - говорит Крайнер, ныне профессор молекулярной генетики Фонда Святого Джайлса в Колд-Спринг-Харбор.
Крайнер в настоящее время занимается разрушительной болезнью, называемой спинальной мышечной атрофией или СМА. Это влияет на нервы, которые контролируют мышцы и движения. Считается, что болезнь вызвана, да, проблемами сращивания генов.
Ранние исследования были многообещающими, и теперь Крайнер и другие исследователи тестируют лекарство, которое могло бы исправить эти проблемы.
«Адриан [Крейнер] был крупным лидером в науке, а также в применении этой науки для возможного лечения… этой ужасной болезни», - говорит Шарп.
«Это унизительно и приятно осознавать, что работа, которую мы начали, продолжается в том же духе».
Это 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 даже в 1977 году», - говорит Шарп, соучредитель биотехнологической фирмы Biogen (теперь она называется Biogen Idec) и компании Alnylam Pharmaceuticals, занимающейся ранними терапевтическими разработками. «И единственный способ, которым мы не добьемся прогресса, - это если мы повернемся против прогресса и примем статус-кво. Я не думаю, что это когда-либо произойдет».
Шарп вполне убежден, что если бы он и Робертс не открыли расщепленные гены в 1977 году, некоторые другие лаборатории сделали бы это довольно быстро.
«Поле было готово к открытию», - смеется он. «Через несколько месяцев после нашей находки, везде, где я был, люди знали об этом, но они рассказывали мне о других генах, которые были сегментированы, а затем экспрессированы сплайсингом РНК..
«Я чувствовал себя немного устаревшим, но такова природа науки. Он всегда движется вперед».