Взломавшая код. Дженнифер Даудна, редактирование генома и будущее человечества - Уолтер Айзексон

воздействию электрического тока, в результате чего поры в клеточных мембранах открываются и ДНК получает возможность проникнуть внутрь. В аппарате для электропорации множество крошечных игл, смотреть на которые страшновато. Неудивительно, что такая техника не завоевала популярности, особенно у пациентов.

Одна из команд, сформированных Даудной в первые дни коронавирусного кризиса в марте 2020 года, сосредоточилась на решении проблем, связанных с доставкой ДНК-вакцин в клетки человека. Эту группу возглавили бывший студент Даудны Росс Уилсон, который теперь руководит собственной лабораторией, расположенной чуть дальше по коридору от лаборатории Даудны в Беркли, и Алекс Мэрсон из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. На одной из регулярных встреч с Даудной в зуме Уилсон показал фотографию прибора для электропорации, разработанного Inovio. “Они стреляют пациенту в мышцу из такого пистолета, – сказал он. – За десять лет в прибор внесли лишь одно видимое изменение – теперь иголки скрыты под пластиковым колпачком, чтобы пациенту было не так страшно”.

Мэрсон и Уилсон придумали способ доставлять ДНК-вакцину в клетки с помощью CRISPR-Cas9. Они совместили белок Cas9, направляющую РНК и сигнал ядерной локализации, который помогает комплексу проникать в ядро. В результате появился “шаттл” для доставки ДНК-вакцин в клетки. Оказавшись внутри, ДНК дает клеткам инструкции для производства белков-шипов коронавируса и тем самым подстегивает иммунную систему организма к противодействию реальному вирусу[528]. Это блестящая идея, которая могла бы найти применение в разных методиках лечения, но реализовать ее оказалось непросто. В начале 2021 года Уилсон и Мэрсон по-прежнему пытались доказать ее эффективность.

РНК-вакцины

И это снова приводит нас к нашей любимой молекуле, биохимической звезде этой книги – РНК.

Вакцина, которая испытывалась в моем клиническом исследовании, задействует самую базовую функцию, выполняемую РНК в центральной догме биологии, – ее работу в качестве матричной РНК (мРНК), которая переносит генетические инструкции от ДНК, хранящейся в клеточном ядре, в производственную зону клетки, где мРНК указывает, какой белок производить. В случае с противокоронавирусной вакциной мРНК приносит в клетку инструкции для создания фрагмента белка-шипа с поверхности коронавируса[529].

РНК-вакцины доставляют свои грузы в крошечных жировых капсулах, называемых липидными наночастицами, которые с помощью длинного шприца вводятся в мышцы плеча. Моя мышца после инъекции болела несколько дней.

РНК-вакцина имеет некоторые преимущества перед ДНК-вакциной. Главное, что РНК не нужно проникать в ядро клетки, где базируется ДНК. РНК работает во внешней зоне клетки, цитоплазме, где конструируются белки. Именно поэтому РНК-вакцине нужно просто доставить свой груз в эту внешнюю зону.

В 2020 году РНК-вакцины от COVID произвели две молодые инновационные фармацевтические компании: Moderna из Кембриджа (штат Массачусетс) и немецкая BioNTech, которая заключила партнерство с американской Pfizer. Я участвовал в клиническом исследовании вакцины BioNTech/Pfizer.

Компания BioNTech была основана в 2008 году супругами-учеными Угуром Шахином и Озлем Тюреджи. Они специализировались на противораковой иммунотерапии, которая стимулирует иммунную систему пациентов для борьбы с раковыми клетками. Вскоре компания также стала лидером в разработке препаратов, использующих мРНК в качестве противовирусных вакцин. В январе 2020 года, когда Шахин прочитал в медицинском журнале статью о новой коронавирусной инфекции в Китае, он отправил правлению BioNTech письмо, в котором отметил, что не стоит полагать, будто этот вирус придет и уйдет без проблем, как БВРС и ТОРС. “На этот раз все иначе”, – написал он[530].

BioNTech запустила проект Lightspeed, чтобы разработать вакцину на базе РНК-последовательностей, которые заставляют клетки человека производить варианты белка-шипа коронавируса. Когда появился перспективный вариант, Шахин позвонил Кэтрин Дженсен, руководившей исследованием и разработкой вакцин в Pfizer. Компании с 2018 года сотрудничали в сфере разработки противогриппозных вакцин с применением технологии мРНК, и Шахин спросил у Дженсен, не хочет ли Pfizer заключить подобное партнерство для разработки вакцины от COVID. Дженсен сказала, что собиралась позвонить ему с таким же предложением. Договор подписали в марте[531].

К тому времени подобную РНК-вакцину уже готовила Moderna, компания гораздо более скромных размеров, где работало всего 800 человек. Ее генеральный директор и сооснователь Нубар Афеян, родившийся в Бейруте армянин, который иммигрировал в США, в 2005 году заинтересовался возможностью вставлять мРНК в клетки человека, чтобы запускать производство необходимого белка. Он нанял несколько молодых выпускников гарвардской лаборатории Джека Шостака, который был научным руководителем Дженнифер Даудны, когда она училась в аспирантуре, и привлек ее внимание к чудесам РНК. Главным образом компания применяла мРНК для разработки персонализированных препаратов для лечения рака, но также экспериментировала с использованием этой техники для создания противовирусных вакцин.

В январе 2020 года, сидя в кембриджском ресторане на дне рождения одной из своих дочерей, Афеян получил срочное сообщение от исполнительного директора его компании в Швейцарии Стефана Банселя. Он вышел на мороз, чтобы перезвонить ему. Бансель сказал, что хочет запустить проект по применению мРНК для создания вакцины против новой коронавирусной инфекции. В тот момент в разработке у Moderna было двадцать препаратов, однако ни один из них еще не получил одобрения и даже не дошел до финальной стадии клинических испытаний. Афеян позволил Банселю приступить к работе, не дожидаясь разрешения всего совета директоров. Не имея ресурсов Pfizer, Moderna получала финансирование от правительства США. Энтони Фаучи, правительственный эксперт по инфекционным заболеваниям, поддержал идею. “Дерзайте, – сказал он. – О деньгах не беспокойтесь”. Всего за два дня Moderna создала нужные последовательности РНК для производства белка-шипа, а через 38 дней отправила первый ящик с ампулами в Национальные институты здоровья, чтобы запустить первую стадию испытаний. Афеян хранит фотографию этого ящика в своем телефоне.

Как и при создании препаратов на базе CRISPR, при разработке вакцины возникает сложность с ее доставкой в клетку. Moderna десять лет совершенствовала липидные наночастицы, крошечные синтетические капсулы, способные доставлять молекулы в клетки человека. Это дало компании преимущество над BioNTech/Pfizer: ее частицы были стабильнее и не должны были храниться при экстремально низких температурах. Moderna также использовала эту технологию для доставки CRISPR в клетки человека[532].

Наш биохакер вступает в игру

В этот момент на сцену снова вышел Джосайя Зайнер, гаражный ученый, который однажды ввел себе CRISPR. Он готов был в очередной раз примерить на себя роль проказника Пака. Пока остальные с нетерпением ждали результатов клинических испытаний генных вакцин, начавшихся летом 2020 года, Зайнер включил режим мудрого дурака и привлек к сотрудничеству пару единомышленников-биохакеров. Он планировал произвести и затем ввести себе одну из многих экспериментальных антикоронавирусных вакцин, которые находились в разработке. Зайнер хотел проверить две вещи: (а) выживет ли он и (б) появятся ли у него антитела для защиты от COVID.