В XX веке ученые многое поняли об устройстве всего живого. Сначала были заново открыты законы наследственности Грегора Менделя. Мендель предположил, что отличия организмов обусловлены "факторами" — позже их назовут генами. К 1940-м стали подозревать, что наследственная информация записана в ДНК — длинной молекуле в ядре клеток, а в 1950-х определили ее структуру — двойную спираль. По легенде, один из авторов этого открытия, Фрэнсис Крик, воскликнул: "Мы разгадали тайну жизни!"
Но у жизни остались и другие тайны. Одна из них — как изменить ДНК. Ученые изобрели несколько методов, но все они были чересчур сложными и грубыми. А потом была открыта система CRISPR/Cas.
CRISPR — это участки в ДНК бактерий и архей с повторяющимися "словами". Оказалось, что эти участки нужны иммунной системе. Бактерии и археи, столкнувшись с вирусами и выжив, сохраняют в своей ДНК гены чужаков, передают их по наследству, а при встрече с чужаком сверяются с "картотекой". Cas же — это группа белков (их обозначают числами, например Cas9), которые по "ориентировке" разрезают генетический код вируса и устраняют угрозу.
В общих чертах все это было понятно и до Шарпантье с Дудной, но они выяснили, как в точности проходит этот процесс, а главное — усовершенствовали "ножницы", чтобы ими можно было легко и точно резать ДНК в лаборатории.
Статья с результатами работы Шарпантье и Дудны вышла в 2012 году. Вскоре разные команды ученых смогли с помощью CRISPR/Cas9 изменить ДНК в клетках мышей и человека. Технология позволяет как удалять участки генетического кода, так и вставлять новые последовательности. Ее уже используют для выведения новых сортов растений, изучения функций отдельных генов, а с началом пандемии стали разрабатывать CRISPR-тесты на коронавирус. "Генетические ножницы" настолько простые и дешевые, что вот уже несколько лет продаются наборы для лабораторных работ в школе: например, дети добавляют ген белка медузы в чашку Петри, и вскоре выращенная в ней культура начинает светиться.
Но, вероятно, главная надежда (и опасность) — редактирование ДНК человека. Технология CRISPR/Cas может избавить нас от тяжелых наследственных болезней и даже дать способности, которых у нас раньше не было. Дудна рассказывала, что как-то раз во сне ей явился Гитлер со свиным рылом и стал расспрашивать про "криспер". Первые генетически модифицированные дети родились в 2018 году в Китае. Из-за этого разразился скандал. Ученые и политики продолжают спорить, какие эксперименты допустимы, а какие нет, но нет сомнений, что изобретение Шарпантье и Дудны радикально изменит нашу жизнь, как двигатель внутреннего сгорания, электричество и интернет.
Марат Кузаев