Дженнифер Дудна: «Что, если бы можно было изменять геном микробов в их естественных сообществах?»

Дженнифер Дудна выступила на вебинаре из цикла «Женщины в науке», организованном GEN и Обществом Розалинды Франклин. Почему Дженнифер уходила из Беркли в биотехнологическую корпорацию и почему вернулась обратно; как они организовали тестирование на COVID-19 в университетском кампусе; в какой момент Дженнифер и ее команде пришла идея объединить две молекулы РНК в одну и над чем они работают сейчас — обо всем этом лауреат Нобелевской премии 2020 года рассказала в неформальной обстановке.

Цикл вебинаров «Женщины в науке» провели GEN и Общество Розалинды Франклин, Запись вебинара можно посмотреть по ссылке.

 

Дженнифер Дудна: Здравствуйте все!

Кевин Дэвис, ведущий вебинара и ответственный редактор журнала ABA: Сегодня ты в окружении близких друзей, решивших внезапно устроить тебе маленькую вечеринку. Более тысячи человек также смотрят нашу трансляцию онлайн. Итак, времени у нас немного, поэтому, чтобы потратить его с пользой давай мы сразу начнем засыпать тебя вопросами. И конечно же поздравляю тебя с Нобелевской премией по химии. Как прошел твой традиционный утренний звонок (звонок, оповещающий лауреата Нобелевской премии о ее присвоении. — PCR.news)? Как я понимаю, он был не из Швеции, а от журналиста, правильно?

Дженнифер Дудна: Он был от журналиста. Конечно, неловко, что я пропустила такой важный звонок, но что поделать. Мне позвонила Хейди Ледфорд из Nature, она задала вопрос и, в общем, вот как все произошло.

Кевин Дэвис: И ты потом пошла дальше спать? Или всё, начался новый рабочий день?

Дженнифер Дудна: Начался новый рабочий день.

Дженнифер Дудна выступает с лекцией в Тронхейме по случаю присуждения ей, Шарпантье и Виргиниюсу Шикшнису премии Кавли (2018) | flickr.com | NTNU – Norwegian University of Science and Technology | CC BY-SA 2.0


Кевин Дэвис: А что с самой церемонией? Видимо, это будет виртуальная церемония. В этом году введены ограничения, но, надеюсь, они [Нобелевский комитет] как-то восполнят это.

Дженнифер Дудна: И да, и нет. Я думаю, интересный положительный момент в том, что гораздо больше людей сможет принять участие в церемонии. Я думаю, многие из нас, кто посещал научные собрания в этом году, обнаружили, что в онлайн-формате в них стало участвовать намного больше людей. Все нобелевские лекции уже записаны, и они будут транслироваться. Я думаю, это будет происходить 8 декабря одновременно с небольшой праздничной церемонией в Стокгольме.

Кевин Дэвис: О, чудесно! Прежде чем передать микрофон Карле Шеперд, исполнительному директору общества Розалинды Франклин, я спрошу еще кое-что. Пару лет назад нобелевским лауреатом стала доступна одна из самых больших привилегий: вы получаете бесплатное парковочное место на территории кампуса Беркли.

Дженнифер Дудна: Как минимум, они сами так сказали.

Кевин Дэвис: Его еще нет?

Карла Шеперд Рубинген, исполнительный директор общества Розалинды Франклин: Все задерживается в эпоху COVID-19.

Кевин Дэвис: Ладно, ладно, ладно. Я догадываюсь, что вы, очевидно, пришли на вебинар, посвященный женщинам в науке. Я знаю о чем вопросы Карлы, даю ей слово.

Карла Шеперд Рубинген: Ваша победа — важный момент для женщин в науке. Эмманюэль [Шарпантье] сказала: «Я думаю, для женщин очень важно видеть четкий путь. То, что мы с Дженнифер получили сегодня премию, может послужить очень убедительным примером для молодых девушек». Как ты думаешь, какой месседж несет в себе премия?

Дженнифер Дудна: Конечно же мы с Эммануэль тем самым утром были невероятно горды за свой гендер. Мы были просто счастливы, что подаем пример для девочек и для всех, кто так или иначе мало представлен в областях STEM [наука, технологии, инженерия и математика], и показываем, что их работы тоже могут стать признанными. Знаете, есть вот это чувство праздника в науке, и оно возникает вне зависимости от того, где или кем она делается. Я думаю, что чувство само по себе очень важный месседж.

Карла Шеперд Рубинген: Один из интересных аспектов истории о CRISPR заключается в том, что за год до встречи с Эммануэль ты ушла из Беркли. Правда ли, что ты заняла руководящую должность в отделе биотехнологии компании Genentech, и вся эта интересная история могла бы не случиться, если бы не твое возвращение?

Дженнифер Дудна: А ведь некоторые из коллег, которые сейчас на связи, были со мной в лаборатории в это время и помнят все личные подробности. В принципе да, это был очень интересный опыт, потому что у меня была возможность присоединиться к одной из, может быть, самых известных биотехнологических компаний, занимающихся фундаментальными исследованиями. Для меня это была очень захватывающая возможность, и я, как вы знаете, ее использовала. Однако, когда я уже попала в компанию, я поняла, что скучаю по своим коллегам из Беркли, и мне очень не хватает того научного поиска и тех моментов открытий, которые мы в науке принимаем как должное.

Мои коллеги из Беркли с пониманием отнеслись к моему решению вернуться. Они были рады моему возвращению, к тому же лаборатория в то время никуда не переехала физически. Так что было несложно довольно быстро перебраться обратно. И, знаете, мои коллеги из Genentech тоже все понимали. Многие из них выходцы из академического сообщества, и поэтому они поняли сложности подобного культурного сдвига.

Карла Шеперд Рубинген: Совершенно очевидно, что отношения с коллегами занимают центральное место во всей науке, но особенно важную роль они сыграли в вашей работе над CRISPR. Итак, в 2011 году вы уже были исследователем высокого класса, с многочисленными предложениями и возможностями для коллабораций. Что вы увидели в Эмманюэль, когда впервые встретили ее? Это ведь должно было подготовить почву для трансатлантической коллаборации, то самое ощущение, что все сработает. И оно сработало.

Дженнифер Дудна: Мне понравилась ее жажда приключений. Ее желание понять секреты механизма CRISPR. Это было очень и очень интересно для нее. Мы обе разделяли эту страсть, но пришли к этой теме из разных областей и с разным бэкграундом, и я думаю, это и создало очень интересную возможность для совместной работы.

Знаете, за 26 лет работы в лаборатории я участвовала в почти бесконечном количестве коллабораций. И я могу сказать, что по крайней мере половина из них терпит фиаско, они никуда в итоге не приходят. Эммануэль и я, думаю, имели общее видение того, что мы хотим сделать вместе, с научной точки зрения. То же самое можно и нужно сказать про ребят из наших лабораторий, Мартина Йинека и Кшиштофа Хылиньского (соавторы знаменитой статьи Дудны и Шарпантье в Science 2012 года. — PCR.news), которые смогли очень быстро наладить научные связи, несмотря на расстояние в тысячи миль, и вместе начать заниматься наукой. О да.

Карла Шеперд Рубинген: Я думаю, что это действительно важное свидетельство научного сотрудничества и партнерства на уровне целого мира, и прекрасно, что есть возможность продемонстрировать это.

Кевин Дэвис: Дженнифер, у тебя была возможность поговорить с Эмманюэль за последние несколько недель, чтобы просто обменяться мнениями и поздравить друг друга?

Дженнифер Дудна: Да, пару раз. Знаешь, я думаю, она в том же вихре, что и я. Мы радовались той науке, которую мы сделали вместе, и обсуждали, какое она будет иметь значение. И то, как это будет воспринято другими, особенно подающими надежды, учеными. И совсем недавно у меня была отличная беседа с Кшиштофом Хылиньским. И снова о том же чувстве, которое, я думаю, разделяет Мартин. Мы говорили о радости фундаментальных открытий.

Кевин Дэвис: Давайте поговорим о большом проекте, который занимал доминирующую позицию в вашей жизни в этом году. Ведь это был не CRISPR, я имею в виду COVID-19. Расскажите нам немного о том, что вас побудило взять инициативу в свои руки и запустить такой очень важный проект, как центр диагностики прямо у себя в кампусе.

Дженнифер Дудна: Я твердо уверена, что ученые должны не только быть продуктивными, но и отвечать на запросы общества. Нам нужны ученые, которые должны быть готовы применить свои знания там, где это необходимо.

Итак, я расскажу, что там была за история с COVID-19. B марте, как и во многих из нас, во мне росло чувство того, что жизнь вот-вот изменится. Возможно, кардинально. Но я понятия не имела, что прямо настолько кардинально. Я собрала коллег в Беркли. Я была поражена количеством откликов: на небольшую встречу собралось 60 человек. Кто-то пришел лично, но в основном все собрались виртуально, чтобы обсудить, что мы как ученые можем сделать для решения проблем, связанных с пандемией, и все единогласно сказали, что самое важное из того, что мы можем сделать сейчас, — это организовать центр тестирования.

Никто из нас конечно же понятия не имел, как это сделать, как вообще управлять клинической лабораторией, но мы разобрались. Мы запустили эту лабораторию за три недели, и сейчас мы фактически проводим тесты для всего кампуса Калифорнийского университета в Беркли. Мы делаем это в сотрудничестве с несколькими партнерами, так что я действительно горжусь сложившейся командой. Это было необыкновенное приключение. Мы начали с управления лабораторией, в которой всю работу по R&D и запуску потока тестирования выполняли студенты-добровольцы и постдоки, а теперь в центре работает целая профессиональная команда, включая доктора (MD), который стал ответственным за клинический аспект нашей работы.

Кевин Дэвис: Тут я уточню, что ваш тест не на основе CRISPR, в нем используются старомодные относительно традиционные методы. Но, я думаю, многие зрители знают, что среди нескольких компаний, которые ты основала, есть и Mammoth Biosciences, которая разрабатывает диагностические тесты на основе CRISPR. Насколько ты оптимистично смотришь на то, что эта технология в итоге сможет обеспечить возможность тестирования на дому? Если не для этой пандемии, то хоть для следующей.

Дженнифер Дудна: Что ж, что касается дома, то сейчас сложно понять, дойдет ли до этого дело. Но изначально я эту возможность вижу. И это зависит от работы многих людей, я уверена, что кто-то из них сейчас нас слушает. Прилагаются большие усилия для применения CRISPR в качестве теста point-of-care (в местах оказания медицинской помощи), который мог бы обеспечивать тестирование в реальном времени. Очень вероятно, что это произойдет во время нынешней пандемии. Я думаю, совершенно очевидно, что нам понадобится надежное и широкомасштабное тестирование на COVID-19, по крайней мере, на следующие несколько месяцев. Очевидно, что если создать такой программируемый тест на основе CRISPR, а затем нацелить его на другие вирусы, он пригодится для обеспечения готовности к любой пандемии в будущем.

Кевин Дэвис: Отлично! Даю слово Джону Стерлингу, главному редактору Genetic Engineering and Biotechnology News.

Джон Стерлинг: Дженнифер, мои поздравления! Мне всегда интересно, как люди попадают в определенные области науки. Я встречал много ученых-медиков, которые стали заниматься своими исследованиями, потому что кто-то из их родственников или друзей болен. А вот ты выросла на прекрасных и чудесных Гавайях и гуляла по тропическим лесам. Что привлекло тебя в науке и перенесло через все эти годы туда, где ты находишься сейчас?

Дженнифер Дудна: Я думаю, была комбинация причин. Я, конечно, выросла в интеллигентной семье, но никто из моих родственников не был ученым. Мой отец любил разгадывать головоломки, читать о науке и говорить о науке. Так что мы многое знали, хотя никто не занимался наукой профессионально. Я любила математику. И также, я думаю, на меня сильно повлияла природа острова. Зная обо всех растениях и животных, которые возникли в том месте, я не могла не задаться вопросом, как это все устроено. И поэтому меня всегда интересовали вопросы «как», и я действительно хотела понять молекулярные механизмы того, что мы наблюдаем в биологии.

Джон Стерлинг: Ну это скорее касается интереса к фундаментальной науке в целом. У меня есть интересный вопрос о женщинах в науке от читательницы из Бразилии. Она пишет: «Мы — страна, где исторически женщины были лидерами, но сейчас это больше звучит как оправдания. Мы, женщины, все еще недостаточно представлены и недостаточно признаны. Что вы посоветуете женщинам, которые хотят преуспеть в фундаментальных науках, биотехнологиях и других областях, но при этом находятся в одной из развивающихся стран, где возможностей очень мало?» Она говорит, что, возможно, дополнительные стимулы поддержат их. Отличный вопрос. Можно ли им мечтать о присуждении Нобелевской премии?

Дженнифер Дудна: По моему опыту, наиболее успешными в науке людьми обычно оказываются те, кто сфокусированы, как лазер, на своих увлечениях и поэтому не позволяют никому отговаривать их от того, чем хотят заниматься. Те, кто хорошо меня знает, знают еще и о том, что у меня есть такая черта, как упрямство. И я думаю, что иногда оно бывало моей сильной стороной.

В науке так и должно быть, вы обязаны быть абсолютно привержены идее, чтобы довести дело до конца и увидеть, оправдаются надежды или нет. Это было со мной еще задолго до CRISPR. Были вопросы о биологических системах, которые меня интересовали, и было множество скептиков, которые утверждали, что это глупая идея либо что это никогда не сработает. И я все равно делала это. Я не всегда был права, но, по крайней мере, я отвечала на свои вопросы и удовлетворяла свою страсть.

Джон Стерлинг: Мой последний вопрос снова от читателя. Я знаю, что ты очень вовлечена в эту тему, потому что мы говорили о научных и медицинских значениях CRISPR. Вопрос такой: «Мне интересно, каковы этические последствия этой технологии и этические ограничения?»

Дженнифер Дудна: Я думаю, перед нами сейчас стоит интересная задача в этой области, потому что технология CRISPR открывает много возможностей, от применения в окружающей среде и сельском хозяйстве до, разумеется, медицины. Это очень увлекательно, но вместе с возможностями возникают важные вопросы и проблемы, которые мы просто обязаны решить. Под словом «мы» я имею в виду научное сообщество, потому что в конечном счете CRISPR затронет всех нас, и я считаю, что научное сообщество должно активизироваться. Я думаю, мы увидели это во всем многообразии применения CRISPR. Есть постоянная проблема в том, чтобы поддерживать этот разговор, поддерживать прозрачность и международное сотрудничество. 

Джон Стерлинг: Большое спасибо! Кевин, возвращаемся к тебе.

Кевин Дэвис: Есть ли у кого-нибудь из наших шести замечательных друзей, что рассказать более глубоко о пути Дженнифер? Блейк, Сэм, Ларсон, любые истории, которые у вас есть о Дженнифер, или вопросы к ней?

Сэм Штернберг, профессор Колумбийского университета, бывший аспирант Дженнифер: А у нас будет встреча выпускников лаборатории на Гавайях?

Дженнифер Дудна: О-о-о! Я коплю денежки на это!

Сэм Штернберг: Может быть, есть история. Когда лаборатории исполнилось 20 лет, мне повезло, как и Россу, который сейчас тут находится, работать в ней. Росс организовал конференцию только для нашей лаборатории. Я думаю, ты даже придумал для нее какое-то название, Росс.

Росс Уилсон, профессор Университета Калифорнии в Беркли, бывший постдок Дженнифер: Тихоокеанский симпозиум по исследованию РНК или что-то в этом роде.

Сэм Штернберг: Фантастическая поездка. Несколько дней мы очень много говорили о науке. Было весело. У всех был карт-бланш на презентацию чего угодно, что они хотели. У нас, безусловно, были разговоры, которые имели отношение к исследованию, но велись и разговоры и конкурирующих темах исследований. А потом мы совершили несколько походов к вулканическим кратерам. Культурное времяпрепровождение, танцы по вечерам, хорошая еда, хорошие напитки, хорошая природа, все для того, чтобы насладиться исследованиями. Это хорошее напоминание о том, что тяжесть научного труда должна быть сбалансирована сообществом людей, которым нравится проводить время вместе. И я должен сказать, что это та вещь, которую я заимствовал, запустив свою лабораторию.

Мне было так весело работать с Россом и Мартином, они одни из моих лучших друзей в науке. Я могу сказать, что на самом деле это не всегда так по умолчанию, я ведь вижу другие лаборатории. В моем институте и других корпусах на территории кампуса полно мест, где у лаборатории нет оформленного сообщества друзей и коллег. И я думаю, что это не происходит само по себе. Вам нужно построить лабораторию таким образом, чтобы культивировать это и подпитывать. Так что коллектив лаборатории — это то, о чем у меня осталось очень много хороших воспоминаний.

Рудольф Баррангоу, редактор The CRISPR Journal, бывший аспирант Дженнифер: Сегодня уже было сказано, что исследование было волнующим и захватывающим. Но когда до тебя дошло, что мы делаем то, что будет реальной жизнью, что это изменит мир? Был ли момент во времени, когда ты осознала, что CRISPR больше, чем мы думали?

Блейн Виденхефт, профессор в Университете Монтаты, бывший постдок Дженнифер: Могу я добавить к этому вопросу немного контекста сегодняшнего вебинара, организованного обществом Розалинды Франклин? Можно рассказать нашу версию истории фотографии 51 Розалинды Франклин (Рентгенограмма ДНК, сыгравшая ключевую роль в установлении ее структуры. — PCR.news). Я про рабочую фотографию, которую я просто оставил и был на полпути к выходу, когда на нее наткнулись вы с Мартином. Может быть, ты поделишься тем, что было за кулисами?

Дженнифер Дудна: Ага, Мартин сегодня с нами. Я думаю, поворотный момент был, когда мы могли увидеть, что у белка Cas9 есть много интересных применений в качестве инструмента, который режет ДНК при помощи РНК. Этот ключевой этап проекта был движим чистым любопытством.

Кажется, мы были в моем офисе. Мы с Мартином говорили о ваших данных, показывающих, какие компоненты механизма нацеливания Cas9 на определенные участки ДНК действительно работают, то есть речь шла о РНК. И это привело к идее, что две молекулы РНК можно объединить в одну. Мы подумали, что это круто и весело. Ух ты, мы достаточно разбираемся в этом всем, чтобы изменить дизайн. Если это получится, мы будем знать, что действительно понимаем, как эта штука работает. И к тому же создадим гораздо более простую двухкомпонентную систему для разрезания ДНК, которую можно было бы программировать.

Я думала об этом, еще когда выполняла свою дипломную работу в 1980-х годах. Я мечтала, что весь каталог рестриктаз от New England Biolabs будет сжат до одного белка. Теперь для этих целей можно рутинно перепрограммировать Cas9 при помощи одной гидовой РНК. Это делают ученые по всему миру, далеко за пределами нашей лаборатории. Cas9 используется как для внесения двуцепочечных разрывов, так и для генной инженерии для конструирования рекомбинантных белков.

Если у нас и есть фотография 51, то, думаю, я еще много раз покажу этот слайд на различных конференциях, потому что он мне нравится. Мне просто нравятся данные. Это были эксперименты, в ходе которых мы разработали пять различных гидовых РНК, нацеленных на определенные участки последовательности ДНК в плазмиде. Мы провели простейший эксперимент по разрезанию плазмидной ДНК с помощью этих гидовых РНК, которые запрограммировали сложные комплексы Cas9. И получили красивый гель, показывающий все эти фрагменты ДНК разного размера, которые получились при программируемом разрезании. РНК заключает в себе то на что способен этот белок.

Мартин Йинек, профессор ETH Zurich и бывший постдок Дженнифер: Да, думаю, я согласен. Вероятно, это был момент эврики, но потом настал настоящий ажиотаж. Затем мы смогли продолжить работу и провести эксперименты, которые показали, что в системе действительно есть программируемый белок. Конечно, направляя комплекс на определенное место на ДНК, мы ожидали, что он его разрежет, но этот эксперимент все равно стал для меня ключевым. С того момента мы были уверены, что эта технология изменит мир.

Кевин Дэвис: Технологии CRISPR, получается, чуть больше десятилетия. Можно сказать, приближается ее половое созревание. Какие самые интересные проекты происходят сейчас в вашей лаборатории? Каковы ваши ожидания от технологии? Я сейчас не только про вашу лабораторию, но и про все международное сообщество, которое использует CRISPR.

Дженнифер Дудна: Нам действительно нужно отойти от proof-of-principle. Демонстрация возможностей технологии в последние несколько лет, безусловно, была чрезвычайно увлекательной. Но теперь надо все больше думать о том, как сделать технологию доступной для людей, которые в ней нуждаются. И отличный пример этого — работа, проделанная с серповидноклеточной анемией. В каком-то смысле CRISPR идеально подходит для того, чтобы лечить болезни, внося исправления в конкретный ген. Фактически это и было сделано сейчас компанией под названием CRISPR Therapeutics, которую основала Эммануэль.

И вопрос, который, мы задаем себе, это как такую технологию можно сделать доступной для тех, кто в этом нуждается прямо сейчас. Сейчас стоимость CRISPR-терапии оценивается в миллион долларов на пациента. Это просто нерационально. В Институте инновационной геномики это в центре нашего внимания. Мы работаем над новыми способами доставки молекул CRISPR, над стратегиями, которые позволят, например, избежать трансплантации костного мозга пациентам.

Также мы изучаем новые белки из системы CRISPR, которые потенциально будет проще доставить, потому что они меньше по размеру либо легче проникают в определенные типы клеток или тканей из-за своих химических свойств. Так что это именно та область, на которой я сейчас сосредоточена.

Кевин Дэвис: Что изучается в вашей лаборатории? Нам очень интересно, что происходит прямо сейчас.

Дженнифер Дудна: Кроме работы над практическими задачами о стратегиях доставки, мы много работаем с Джилл Бэнфилд в Беркли. Она тот самый человек, который рассказал мне о CRISPR. Они продолжают работать над открытием новых систем CRISPR из различных микробных сообществ. Нам нравится идея редактирования геномов микробного сообщества. Надеюсь, когда закончится пандемия коронавируса, мы встретимся в наших лабораториях, чтобы вместе поработать над этими проектами.

Я думаю, это очень интересное направление на будущее. Что, если бы можно было изменять геном микробов в их естественных сообществах, будь то кишечник человека, почва или вода? Это полностью изменит весь подход к проведению микробиологических исследований, ведь тогда отпадет необходимость выращивать отдельные организмы в лабораториях для их изучения. Мы сможем проводить исследования в полевых условиях. Я думаю, это и есть то самое, над чем мы довольно тесно работаем с Джилл.

Кевин Дэвис: Что ж, нас засыпали вопросами из зала. Искренне поздравляем еще раз и желаем удачи в будущем, не только после вручения премии через несколько недель, но и в мире после пандемии, когда, ты сможешь снова увидеть своих друзей во плоти и возобновить эту прекрасную коллаборацию. Итак, Дженнифер, большое спасибо за то, что присоединились к нам.

Дженнифер Дудна: Спасибо всем, кто здесь присутствует, и моим коллегам, которые вышли на связь. Вы для меня целый мир, и вы делаете очень ценную работу. 

Добавить в избранное

Вам будет интересно