Представьте себе мир, где ученые смогут создавать устойчивые к жаре и засухе сельскохозяйственные культуры, которые будут процветать на потеплевшей планете, или микроорганизмы для связывания углерода, чтобы развернуть вспять процесс глобального потепления, или быстрые и безопасные средства для лечения разрушительных генетических заболеваний. Это утопическая картина будущего, преображенного с помощью CRISPR – технологии редактирования генов, которую в современных книгах расхваливают как «дающую невероятную мощь для контролирования эволюции», потрясающую перспективу «редактировать человечество» и возможность управлять «будущим человеческого рода»[292]. Но не все относятся к CRISPR с таким оптимизмом. Существуют и антиутопические варианты того, как может измениться мир, если безответственные люди или правительства используют CRISPR для создания стай боевых животных или полчищ управляемых сверхлюдей. Вдруг кто-то с помощью методов генной инженерии породит армию клонов, как в фильме «Звездные войны»?
С помощью CRISPR мы можем генетически модифицировать практически любой организм, будь то комар, кукуруза или человек. Хотя у многих людей CRISPR ассоциируется с генно-инженерной технологией, этот механизм был описан в качестве естественного процесса у бактерий, которые благодаря ему противостоят атакам таких вирусов, как бактериофаги, упоминаемые нами здесь снова и снова. Предположительно, война между бактериями и вирусами длится уже более миллиарда лет, и каждый раз, когда одна из сторон изобретает новый способ нападения, у другой появляется способ отразить атаку. То есть, по сути, CRISPR представляет собой систему, борющуюся с ДНК-вирусами, и это не что-то особенное, а всего лишь одна из множества форм защиты от фагов[293]. Но именно она была первой перенастроена для использования в генной инженерии. А феноменальные способности этой технологии обеспечиваются за счет РНК.
Система CRISPR для разрезания ДНК состоит из двух частей. Первая – белок Cas9 (сокращенно от CRISPR-ассоциированный 9). Это фермент, который работает как молекулярные ножницы, физически разрезая обе нити двойной спирали ДНК. Нам всем родители говорили, что не надо бегать с ножницами, и здесь существует та же опасность: ножницы для ДНК, если ими не управлять, могут причинить много случайных повреждений. И вот к делу подключается РНК. Я уже рассказывал про мою бывшую аспирантку Дженнифер Даудну, которая изучала секреты структуры РНК. В 2012 г. Дженнифер в соавторстве с Эммануэль Шарпантье сделали открытие, за которое получили Нобелевскую премию по химии в 2020 г. Они обнаружили, что, соединив фермент Cas9 с определенной «направляющей РНК», могут точно нацелить CRISPR-ножницы для разрезания любой генетической последовательности в нужном месте. Через несколько месяцев после того, как Даудна и Шарпантье объявили о своем открытии[294], несколько групп исследователей показали, что такое РНК-направляемое редактирование генома работает и в живых человеческих клетках. Это были команды Фэн Чжана в Массачусетском технологическом институте, Джорджа Чёрча в Гарварде и собственная лаборатория Дженнифер в Беркли[295]. Теперь пора было подумать о множестве других возможных применений CRISPR, например для инактивации онкогенов, вызывающих опухоли, или генов, кодирующих неправильно сворачивающиеся белки при болезни Альцгеймера либо при боковом амиотрофическом склерозе.
Как же именно РНК позволяет выделывать такие штуки? Мы уже неоднократно видели, что РНК – мастер по созданию комплементарных пар оснований и с помощью таких молекулярных соответствий нуклеиновые кислоты могут эффективно взаимодействовать друг с другом. Молекула РНК, связанная с белком Cas9, используя комплементарность, присоединяется к одной из двух нитей ДНК и таким образом с исключительной точностью определяет в геноме место для редактирования. До появления этой технологии методы редактирования определенных участков в геноме человека были дорогими, трудоемкими и настолько сложными, что это могли делать лишь несколько лабораторий в мире. Но сегодня после небольшой тренировки даже студенты могут собрать необходимые компоненты для системы CRISPR и за несколько недель стереть в гене неудачную мутацию или вообще его выключить. В моей лаборатории CRISPR употребляется так часто, что термин превратился в глагол – такой же, как «гуглить». «ЗаКРИСПРив» изменения в ген, мы можем посмотреть, как это проявится в культуре клеток, растущих в чашках Петри.
CRISPR активно осваивают не только у нас в лаборатории. Вокруг наиболее радикальных способов применения этой технологии пока еще ведутся дискуссии, что вполне разумно. Но уже около 7000 лабораторий в мире используют CRISPR[296], и в некоторых отмечены впечатляющие достижения. На подходе еще много новых открытий. Исследователи нередко используют эту технологию для внесения генетических изменений не только в отдельные клетки, но и на уровне целых организмов, например в мух дрозофил или в мышей. Ученые обычно избегают громких слов, тем не менее многие биологи описывают появление этой технологии как второе пришествие. И обычно называют происходящее «революцией CRISPR».
Чтобы понять энтузиазм ученых и по-настоящему оценить огромные перспективы системы CRISPR, надо начать с ее низменного происхождения. То, что мы сейчас называем CRISPR, впервые было обнаружено при изучении последовательности ДНК бактериальных геномов. Исследователи уже напрактиковались выявлять гены бактерий, кодирующие белок, то есть участки, которые содержат триплетные кодоны, начинающиеся со стартового кодона АТГ и заканчивающиеся одним из трех стоп-кодонов. Но ДНК CRISPR привлекла их внимание, поскольку это было нечто новое и необычное. Она содержала повторяющиеся палиндромные последовательности, читавшиеся одинаково как слева направо, так и справа налево, вроде фразы «А роза упала на лапу Азора»[297]. Между этими повторами располагались фрагменты последовательностей, которые, как выяснилось, имели не бактериальное происхождение, а были получены от фагов – вирусов, атакующих бактерии.
Казалось, бактерии помнят о предыдущих встречах с фагами. Позднее выяснилось, что эти повторяющиеся участки определяют место, куда поочередно вставляются новые образцы фаговых последовательностей[298], аналогично тому, как дополняется список контактов. Эти ДНК-участки получили очень длинное название – короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами (англ. clustered regularly interspaced short palindromic repeats), – которое исследователи, к счастью, и сократили до аббревиатуры CRISPR. Однако оставалось неясно, зачем они нужны.
Дженнифер Даудну в 2006 г. познакомила с CRISPR ее коллега из Беркли Джилл Бэнфилд. Первоначально Бэнфилд заинтриговали эти необычные наборы ДНК-последовательностей, а выявившиеся функциональные возможности оказались еще интереснее. Так, ученые, занимавшиеся производством йогурта, где используются полезные бактерии для сквашивания молока, обнаружили, что с помощью CRISPR пробиотические бактерии уничтожают нападающие вирусы[299]. Вскоре они и другие исследователи выяснили, что система CRISPR разрезает ДНК фага, чтобы ее уничтожить[300]. Как только бактерия заполучает фрагмент последовательности определенного фага в свой CRISPR-список, она становится невосприимчивой к атакам фагов этого типа. Как будто благодаря CRISPR бактерия могла кричать: «Мои предки уже встречались с тобой раньше, и ты очень плохой, поэтому я тебя уничтожу!» Система CRISPR немного похожа на человеческую иммунную систему, которая обучается за счет предыдущих встреч с инфекцией или вакцинации. Но CRISPR даже лучше, потому что у бактерий иммунитет встраивается в ДНК и передается из поколения в поколение. Бактерии уже рождаются в значительной степени вакцинированными.
Затем на сцену вышла РНК. Группа голландских исследователей под руководством Джона ван дер Оста обнаружила, что с участков CRISPR у бактерий транскрибируется малая РНК, которая каким-то образом управляет противовирусной защитой[301]. Но что же это за механизм? Разобраться в нем решила Дженнифер Даудна, поскольку она специализировалась на РНК, а РНК явно играла ключевую роль в CRISPR. Дженнифер в своей лаборатории решила заняться исследованиями по этому направлению. И вскоре она оказалась лидером в недавно сформировавшейся области науки[302].
В 2011 г. Дженнифер предположила, что CRISPR РНК (crРНК) обеспечивают специфичность этой противовирусной системы. Создавалось впечатление, что они выступают в роли указателей, определяющих, какая ДНК принадлежит фагу и какую надо разрезать, не затрагивая при этом бактериальную хромосому, в которой нет подходящей последовательности. Но если РНК занималась обнаружением той последовательности ДНК, которую надо разрезать, какой инструмент осуществлял само разрезание? Ясность была достигнута в результате сотрудничества Дженнифер с Эммануэль Шарпантье из Университета Умео в Швеции.
Эммануэль – хрупкая женщина, но когда она выходит на трибуну, то выступает так четко, внятно и разумно, что мгновенно завладевает вниманием любой аудитории. Дженнифер издалека восхищалась работами Эммануэль, а в 2011 г. на конференции в Пуэрто-Рико[303] им впервые посчастливилось встретиться. Когда они познакомились, Дженнифер отметила, что Эммануэль «говорит тихо, у нее тонкое чувство юмора и приятная непринужденность в общении»[304]. Радость от общения друг с другом часто предвещает удачное сотрудничество.
Эммануэль обнаружила, что при мутации белка Cas9 в бактерии, вызывающей стрептококковую ангину, бактерия перестает быть защищенной от нападения фагов – то есть система CRISPR больше не работает. Может быть, этот белок Cas9 и есть тот самый до сих пор не найденный фермент – ножницы, отвечающие за разрезание ДНК нападавшего вируса? И если так, то каким образом РНК, скопированные с образцов фаговых последовательностей (спейсеров), указывают место, в котором должны работать ножницы? Вопросы одинаково увлекали и Эммануэль, и Дженнифер, поэтому они договорились заняться ими вместе.
Чтобы проверить, действительно ли белок Cas9 выступает в роли ножниц для CRISPR, они решили выделить его в чистом виде и смешать в пробирке с возможными направляющими РНК. Затем туда добавили разные искусственно созданные ДНК. Какие-то из этих ДНК были копиями фаговых последовательностей, которые соответствовали направляющим РНК (то есть мишенями), а какие-то не соответствовали (контрольная группа). Если гипотеза верна, то в присутствии направляющей РНК фагоподобная ДНК будет разрезаться пополам, а контрольная ДНК останется нетронутой.
В лаборатории Дженнифер координацией исследований занимался Мартин Инек, скромный и очень талантливый постдокторант из Чехии. В лаборатории Эммануэль ту же работу выполнял польский аспирант Кшиштоф Чилински. По счастливой случайности оба они выросли вблизи чешско-польской границы[305] и говорили по-польски, что способствовало их частым беседам по Skype.
Первым делом надо было очистить белок. Кшиштоф отправил Мартину ген для белка Cas9, и Мартин немедленно приступил к работе. Он пытался заставить кишечную палочку вырабатывать нужный белок. Надо заметить, что вырабатывать белок в кишечной палочке на основе генов другой бактерии удается часто, но не всегда, поэтому Мартину и работавшему с ним студенту пришлось перебрать множество условий, прежде чем у них получилось оптимизировать процесс производства белка Cas9. Затем был проведен главный эксперимент: белок Cas9 смешали в пробирке с направляющей РНК, чтобы они могли связаться друг с другом, и добавили фагоподобную ДНК, в которой последовательность нуклеотидов соответствовала направляющей РНК, чтобы посмотреть, будет ли расщепляться эта и только эта ДНК.
И главный эксперимент… полностью провалился. ДНК-мишени вышли из реакции целыми и невредимыми.
Озадаченные коллеги устроили мозговой штурм. Возможно, гипотеза ошибочна и Cas9 вообще не был ферментом, разрезающим ДНК? Или в их смеси не хватает какого-то ингредиента? Эммануэль обнаружила вторую РНК, необходимую бактериям стрептококка для производства CRISPR направляющих РНК, ее назвали тракрРНК (сокращенно от «трансактивирующая CRISPR РНК»). Может быть, эта вторая РНК необходима белку Cas9 для расщепления ДНК?
Мартин попробовал новую смесь, где были как направляющая РНК, так и тракрРНК. На этот раз мишень оказалась аккуратно разрезана на два кусочка. Чтобы Cas9 и направляющая РНК вместе работали как генетические ножницы, им нужна была помощь тракрРНК: она играла роль большого пальца, удерживающего ножницы на месте, чтобы сделать разрез.
Важно, что расщепление целевой ДНК происходило с исключительной специфичностью[306]. Последовательности ДНК, не совпадающие с направляющей РНК, оставались нетронутыми, и неразрезанную ДНК можно было разрезать, просто сделав новую направляющую РНК, совпадающую по 20 нуклеотидам. Это было похоже на функцию «Поиск» в текстовом редакторе: введите строчку из 20 знаков – и программа выделит все места в тексте, где есть полное совпадение[307][308].
В бактериальной системе защиты CRISPR-Cas9 (слева) имеются направляющая РНК, которая распознаёт ДНК-последовательность фага (мишень), и тракрРНК, соединяющаяся с направляющей РНК и удерживающая белок Cas9. Затем Cas9 разрезает обе нити ДНК. В искусственно созданной форме CRISPR-Cas9, используемой для редактирования генома (справа), две отдельные РНК соединены и представляют собой единую направляющую РНК
Дженнифер и Мартин были не из тех, кто останавливается на достигнутом. Поэтому, когда они сели, чтобы посмотреть новые данные, Дженнифер поздравила Мартина с открытием, а затем переключилась на тему «Как это можно использовать?». Очевидно, смесь из двух отдельных РНК и белка для разрезания с помощью CRISPR отлично работала в пробирке и в бактериях. Но если предположить, что в перспективе эта технология будет использоваться в клетках человека, приходилось признать ее слишком сложной. Понадобится вводить в клетку три последовательности ДНК, чтобы клетка синтезировала три компонента: белок Cas9, направляющую РНК и тракрРНК. А затем затаив дыхание надеяться, что РНК-полимераза скопирует все три компонента на РНК, что мРНК, отвечающая за синтез белка Cas9, попадет на рибосому – и будет получен белок и, наконец, что все три компонента в итоге встретятся снова в ядре клетки, где в хромосоме их ждет ДНК-мишень. Возможно ли упростить эту систему?
Два опытных специалиста в области РНК быстро нашли ответ. Они поняли, как можно соединить направляющую РНК и тракрРНК в одну молекулу. Этот трюк был противоположным тому, что Дженнифер делала с рибозимом SunY, когда 25 лет назад была аспиранткой в лаборатории у Джека Шостака. Тогда она нашла способ собрать большую РНК из нескольких кусочков более удобного размера. Теперь, глядя на две CRISPR РНК, Дженнифер и Мартин поняли, как соединить их вместе, чтобы получить единую направляющую РНК. Когда этот динамичный дуэт – белок Cas9 и единая направляющая РНК – точно разрезал в пробирке свою ДНК-мишень, команда Даудна – Шарпантье сразу же обнародовала свое открытие[309] и оказалась в эпицентре захлестывающего, подобно цунами, внимания.
Если бы волшебные способности CRISPR ограничивались только разрезанием ДНК, это вызвало бы гораздо меньше интереса у научных лабораторий, а тем более у промышленности. Само по себе появление нового инструмента для разрезания ДНК не стало бы отдельной темой для разработки в биотехнологических компаниях. Но помимо открытия того факта, что РНК-направляемый Cas9 белок расщепляет ДНК с высокой точностью, были еще и другие аспекты.
Благодаря исследованиям сначала на дрожжах и других грибах, затем на дрозофилах и клетках млекопитающих ученые к тому моменту знали, что живые клетки не позволяют молекулам ДНК долго находиться в поврежденном состоянии. Целостность генома необходима для жизни. Очень и очень давно организмы нашли способ быстро восстанавливать поврежденную ДНК. Поэтому, когда экспериментатор с помощью CRISPR разрезает ген, в клетке запускаются механизмы восстановления. И в этот момент происходит редактирование генов[310].
Восстановление ДНК в эукариотических организмах, и в том числе у людей, происходит двумя разными путями. Первый – это выполненный, так сказать, на скорую руку процесс «экстренного восстановления», когда склеиваются концы сломанной хромосомы. Его научное название – негомологичное соединение концов, сокращенно NHEJ (англ. non-homologous end joining). «Соединение концов» говорит само за себя. «Негомологичное» означает, что двум концам не обязательно иметь комплементарные ДНК-последовательности, можно соединить любые два конца ДНК. Отличительная черта NHEJ – небрежность процесса соединения, в результате чего в месте ремонта могут теряться или вставляться несколько нуклеотидов. Иначе говоря, в результате этого процесса восстановленная ДНК часто оказывается с какими-то неприятными мутациями. Поэтому разрезание с помощью CRISPR и дальнейшее восстановление за счет NHEJ часто приводят к выключению гена из-за нарушения порядка нуклеотидов в цепи, кодирующей белок.
Чтобы показать, как это работает, обратимся снова к нашей любимой аналогии с текстами. Единая направляющая РНК находит нужную последовательность ДНК, подобно тому как функция «Поиск» находит последовательность знаков в документе. Мы вводим последовательность Тот наш кот, кодируемую ATГЦЦTTЦГ, и программа находит точное совпадение:
И снова стартовый кодон и стоп-кодон выделены курсивом. Теперь, когда направляющая РНК определила место действия, Cas9 разрезает здесь ДНК, как при нажатии Enter на клавиатуре. Текст разделяется разрывом строки:
Если теперь мы нажмем на Backspace, исходный текст будет восстановлен. Это похоже на восстановление ДНК с помощью NHEJ. Но помните, соединение по типу NHEJ неаккуратно: часто при склеивании концов по ошибке вставляется или удаляется одна-две буквы. Поэтому при образовании предложения возникнет опечатка – лишняя буква Т (отмечена подчеркиванием):
При вставке всего одной буквы предложение или ген теряет смысл. Такова цена быстрого и небрежного восстановления с помощью NHEJ.
Второй способ восстановления ДНК – гомологичная рекомбинация. Оборванный конец ДНК практически ищет поблизости совпадающую ДНК-последовательность – «гомологичную» часть – и затем подвергается рекомбинации с этой последовательностью, используя ее как шаблон для точного восстановления. Соответствующую последовательность ДНК можно найти на другой копии хромосомы, то есть хромосому, полученную от мамы, можно использовать в качестве образца для восстановления сломанной хромосомы, полученной от папы. Поскольку к гомологичной рекомбинации предъявляются более жесткие требования, чем к NHEJ, она происходит реже.
На первый взгляд кажется, что такое идеальное восстановление не пригодится для редактирования генов, да оно и не пригодилось бы, если бы просто восстанавливалась исходная последовательность ДНК. Но задолго до открытия CRISPR ученые обнаружили, что можно легко обмануть гомологичную рекомбинацию, введя[311] в качестве матрицы донорную ДНК, которая соответствовала бы участку вблизи места разрыва, но дальше находился бы дополнительный фрагмент. Дополнительный фрагмент при этом тоже копировался бы. Таким образом, ученые могли точно отредактировать ген. Или, более того, они могли ввести последовательность, которая вначале совпадает с геном, а затем в нее вставлен новый генетический элемент, так что получается совсем другой ген. До открытия CRISPR не существовало простого способа разрезать ДНК в нужном месте, чтобы обозначить место для рекомбинации. Но теперь с помощью технологии CRISPR это можно делать с поразительной точностью.
Чтобы представить себе, как работает гомологичная рекомбинация, отредактируем документ с помощью функций «Копировать» и «Вставить», добавив новые буквы, а затем сошьем предложение в прежний вид.
После того как CRISPR-Cas9 расщепляет ДНК в определенном месте, подключаются клеточные механизмы восстановления ДНК и занимаются редактированием гена. Негомологичное соединение концов (NHEJ) – быстрая и неаккуратная система ремонта, она обычно вставляет или удаляет небольшие фрагменты в месте починки. Гомологичная рекомбинация работает точно и при восстановлении использует информацию от донорной ДНК-матрицы. С помощью донорной матрицы можно ввести новые последовательности (пунктирная часть двойной спирали), чтобы исправить мутацию в геноме человека или добавить новый генетический элемент, если боковые участки в матрице совпадают с участками на ДНК-мишени
Вот информация на хромосоме:
А вот донорная матрица, которая начинается так же, как участок хромосомы, а затем содержит новую информацию:
В результате разрезания с помощью CRISPR и дальнейшей гомологичной рекомбинации предложение в хромосоме оказывается другим:
Теперь наш кот не ест суп или уху, а где-то ходит вместе с псом. Как функции «Копировать» и «Вставить» позволяют нам переписать предложение в документе, так РНК в CRISPR позволяет переписать код жизни.
Ажиотаж вокруг нового открытия, связанного с CRISPR, перекинулся по мосту через залив и добрался до Сан-Франциско. Еще до того, как статья Дженнифер и Эммануэль об их работе с CRISPR-Cas9 была опубликована в 2012 г., Дженнифер начала обсуждать с коллегами из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, как использовать снайперскую точность CRISPR-Cas9 для включения или выключения определенных человеческих генов, вообще не разрезая ДНК.
Почему система с использованием CRISPR без разрезания может оказаться полезным генетическим инструментом? Хотя направляющая РНК могла запрограммировать систему так, чтобы Cas9 рассекал двуцепочечную ДНК в определенном месте, исследователь все равно ожидал, что затем разрыв будет устранен с помощью существующих клеточных механизмов. Восстановление было в некоторой степени случайным, чаще всего оно происходило за счет неаккуратного NHEJ и лишь изредка путем точной гомологичной рекомбинации. Как мы уже видели, у починки с помощью NHEJ непредсказуемые и порой опасные последствия, а этого ученые хотели бы избежать. Если нет разреза, то нет ДНК-концов и нет NHEJ.
Несколько групп ученых изменили белок Cas9 так, что лишили его возможности разрезать ДНК, но не повлияли на его способности связываться с единой направляющей РНК. Для краткости они назвали свое творение мертвым Cas9. Далее они обнаружили, что к этому мертвому Cas9 можно прицеплять разные белки, чтобы доставить их в нужное место человеческого генома. Например, белки, способные активировать или подавлять гены.
Аналогия, конечно, странная, но представьте себе, что вы хотите отправить кому-нибудь цветы, используя ракетный комплекс с лазерным наведением. Сначала вы обезвредите боеголовку, чтобы ракета не могла взорваться (эта часть – мертвый Cas9). Затем можно использовать систему наведения ракеты (направляющую РНК), чтобы с абсолютной точностью доставить букет к порогу дома. Вы вводите координаты и, вместо того чтобы взорвать дом, поднимаете людям настроение. Суть в том, что, разработав высокоточную систему доставки, можно доставлять разный груз.
Скорость, с которой были созданы и опробованы новые изобретения на базе мертвого Cas9, поражала воображение. Статья Дженнифер и Эммануэль об исходной системе CRISPR-Cas9 была опубликована в журнале Science 28 июня 2012 г. А уже в декабре того же года совместная группа Калифорнийского университета из Беркли и из Сан-Франциско прицепила к мертвому Cas9 известные генные репрессоры и активаторы[312] и показала, что человеческие гены можно включать и выключать по команде. Другие исследовательские группы тоже быстро присоединились к созданию инструментов на базе мертвого Cas9[313]. Редко бывает, чтобы исследования продвигались такими темпами. Конечно, следует отдать должное таланту и трудолюбию этих ученых, но главным фактором была немыслимая прежде надежность направляемого РНК Cas9 механизма. Если в руках своих вы держите молнию, самое время поразить ею!
Дэвид Лю, химик и биохимик из Гарварда, использовал мертвый Cas9, чтобы создать особенно полезный способ редактирования генов. Его интересовало, как отредактировать однонуклеотидную мутацию в гене, которая может быть причиной, например, серповидноклеточной анемии и многих других наследственных заболеваний человека. При использовании методов CRISPR первого поколения нужно было добавлять донорную ДНК-матрицу с правильной последовательностью и надеяться, что ДНК восстановится с помощью гомологичной рекомбинации, а не NHEJ, то есть процесс был возможным, но неэффективным. Дэвид знал, что много лет назад ученые нашли «ферменты для редактирования оснований», которые могли заменять одну букву в ДНК-алфавите на другую. Он решил, что может соединить один из этих редактирующих основания белков с мертвым Cas9 и таким образом удалить однонуклеотидную мутацию в месте, точно указанном направляющей РНК. Так он мог бы контролировать процесс редактирования генов, а не надеяться, что клетка исправит ген сама с помощью механизма гомологичной рекомбинации.
Предположения Дэвида подтвердились. Он обнаружил, что направляющая РНК действительно может навести фермент для редактирования оснований на любое место в геноме, которое нужно было исправить, и фермент заменит одну букву, например, Ц на Т в ДНК, не создавая разрыва в двух нитях. Новая буква Т затем транскрибируется в У на мРНК (подчеркнута на схеме ниже). Так что триплетный кодон изменится и будет обозначать правильную аминокислоту.
Одна буква кажется незначительным изменением, но в некоторых случаях это может быть вопросом жизни и смерти.
Ныне захватывающее время для исследований с CRISPR, поскольку каждый год появляются новые достижения. Исходный способ редактирования генов, при котором комплекс Cas9 с направляющей РНК используют для разрезания ДНК рядом с определенным местом и донорная матрица ДНК вводится для гомологичной рекомбинации, всё еще широко применяют и постоянно совершенствуют. Развиваются и различные стратегии с мертвым Cas9, использующие преимущества наведения комплекса Cas9 с направляющей РНК, но без разрезания ДНК, и один из примеров развития такого подхода – созданный Дэвидом Лю редактор оснований. Другие ученые исследуют альтернативные CRISPR-системы, где используются белки, родственные Cas9, например фермент Cas12a[314], который, видимо, разрезает ДНК так, что она с большей вероятностью будет восстановлена за счет гомологичной рекомбинации, а не с помощью NHEJ. Нам повезло, что на основе CRISPR уже существуют разные инструменты; если один из подходов окажется неприменим для лечения, в нашем распоряжении есть запасные.
Итак, с помощью наших генетических ножниц можно вносить точные правки в геном, но что именно нам следует редактировать?
Первый, самый очевидный ответ – мутацию, повлекшую генетическое заболевание. Как мы уже знаем из этой книги, многие генетические заболевания человека вызваны определенной мутацией в гене. Первым таким заболеванием, причина которого была выявлена на молекулярном уровне, оказалась серповидноклеточная анемия[315]. При этом заболевании из-за мутации одной пары оснований в гене бета-глобина, кодирующего субъединицу белка крови гемоглобина, происходит замена аминокислоты валина на глутамат. Все остальное в субъединицах гемоглобина сохраняется без изменений, поэтому мутантные белки бо́льшую часть времени работают более или менее нормально, перенося кровь по кровеносным сосудам. Но внезапно – под влиянием стресса, обезвоживания, физических нагрузок или инфекции – мутантные белки группируются внутри эритроцита, и форма клетки из нормальной, похожей на блюдце, превращается в серповидную. Эти деформированные клетки слипаются друг с другом, забивают кровеносные сосуды, состояние человека ухудшается и может оказаться настолько тяжелым, что потребуется госпитализация. В больнице могут попытаться справиться с болью или даже сделать переливание крови, но вылечить такого пациента невозможно.
Среди других генетических заболеваний человека, для которых известно расположение вызвавшей их мутации, – бета-талассемия (как мы отмечали, это первое заболевание, для которого было показано, что причина его – в нарушении сплайсинга), болезнь Тея – Сакса, муковисцидоз и многие формы мышечной дистрофии. Как и серповидноклеточная анемия, эти заболевания неизлечимы. Мы говорили в предыдущих главах о препаратах на основе РНК, где используется миРНК или мРНК; они могут быть полезны для лечения названных заболеваний, но не обеспечивают окончательного выздоровления, поскольку не способны полностью удалить мутантный белок. Теоретически добиться полного выздоровления возможно, если отредактировать мутантный ген, вернув ему нормальное состояние. С помощью CRISPR такое генетическое редактирование уже делают у дрозофил и мышей. Почему не у людей?
Потому что ученым, занимающимся биомедициной, нужно еще многое обдумать, рассматривая редактирование генов с помощью CRISPR в качестве терапии. Прежде всего, с какого заболевания начать? Ведь для разработки лечения от какого-либо заболевания исследовательским группам требуются годы работы плюс инвестиции порядка миллиарда долларов, поэтому так важно правильно выбрать заболевание. Один из важных факторов – отсутствие других эффективных способов лечения данного недуга, чтобы успешное редактирование гена имело действительно огромное значение.
Кроме того, болезнь должна быть очень тяжелой или даже смертельной, чтобы соотношение между пользой и риском было как можно выше. Это также должно быть заболевание, для которого лечебный эффект проявится уже после частичного восстановления правильного белка, поскольку пока невозможно отредактировать ДНК во всех пораженных клетках организма. Отсюда следует, что клетки, в которых наблюдается мутация, должны быть хорошо доступны, поэтому наиболее подходящей мишенью представляются болезни крови. Можно взять кровь из организма человека, обработать ее и влить обратно. Вспомним для сравнения болезнь Альцгеймера, поражающую мозг. Безусловно, получить доступ к почти 100 млрд клеток внутри мозга человека – невероятно сложная задача.
Серповидноклеточная анемия отвечает всем перечисленным критериям. Это очень тяжелое заболевание, от которого пока не существует лечения. Нам точно известно, какую пару оснований в ДНК нужно заменить, чтобы исправить белок гемоглобина. А человеческая кровь – легкодоступная ткань. Поэтому не удивительно, что у большинства крупных биотехнологических компаний, занимающихся CRISPR, есть программа по серповидноклеточной анемии[316]. В каждой компании используется собственный подход, и для науки это хорошо: несколько ударов по одним воротам повышают шансы попасть в цель. Хотя технология редактирования оснований с помощью мертвого Cas9[317], разработанная Дэвидом Лю, кажется идеально подходящей для таких целей, у нее есть здоровые конкуренты[318].
Однако даже для создания лекарства от серповидноклеточной анемии нужно преодолеть значительные сложности. Наши эритроциты, по сути, маленькие мешочки, набитые гемоглобином, они утратили свою ДНК, поэтому у них нет гена бета-глобина, который можно было бы отредактировать. Эритроциты образуются из стволовых клеток крови в нашем костном мозге. У этих клеток еще есть все их гены, и в том числе мутантный ген серповидноклеточной анемии, который надо отредактировать. Хорошая новость здесь та, что стволовые клетки продолжают делиться и образовывать новые эритроциты, поэтому, если мы починим ген в стволовой клетке, пользу от исправленного белка получат все дочерние клетки. А проблема в том, что этих стволовых клеток мало и их сложно выделить, а забрав их у пациента, придется содержать их в лаборатории, где должен происходить процесс редактирования генов, и это очень сложно. Отредактированные стволовые клетки затем надо так подсадить обратно пациенту, чтобы они смогли остаться в костном мозге (этот процесс называется приживлением). Зато, поскольку это собственные клетки пациента, иммунного отторжения, которое случается при использовании донорского костного мозга, быть не должно. И, в отличие от обычной трансплантации костного мозга, может не потребоваться облучения.
В 2020 г. Виктория Грэй, мать четырех детей из Миссисипи, которой тогда было уже за 30, стала первым пациентом с серповидноклеточной анемией, получившим лечение с помощью CRISPR[319]. Грэй всегда жила со страхом перед внезапным приступом ужасной боли. Часто она настолько сильно утомлялась, что не могла ухаживать за собственными детьми и оставалась на ночь в отделении неотложной помощи, где ей делали переливание крови, приносившее лишь временное облегчение. Теперь, после лечения с помощью CRISPR, она впервые наслаждается здоровой жизнью. Такие истории, безусловно, обнадеживают, но для точной оценки полезности и безопасности лечения с помощью CRISPR нужны клинические испытания, которые сейчас еще продолжаются. В 2023 г. лекарство на основе CRISPR под названием «экса-цел» («Касгеви») вошло в историю, получив одобрение для лечения серповидноклеточной анемии и бета-талассемии сначала от регулирующих органов Великобритании, а затем от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в США[320]. Будем надеяться, что к этому многообещающему препарату вскоре присоединятся другие лекарства, прошедшие клинические исследования.
Если вы владеете такими всемогущими генетическими ножницами, то возникает вопрос: почему ваши усилия ограничены исправлением мутаций в соматических клетках, а точнее, в клетках уже рожденного организма? Почему вы не применяете это к эмбриональным клеткам? Не эффективнее ли лечить наследственные заболевания, исправляя ошибку еще до рождения человека? Хэ Цзянькуй, профессор Южного университета науки и технологий в китайской провинции Шэньчжэнь, рассуждал именно так. Он стал изгоем в научном мире после того, как в 2018 г. объявил, что использовал CRISPR для генетического редактирования эмбрионов двух сестер-близнецов. Надеясь создать у них невосприимчивость к ВИЧ-инфекции, Хэ Цзянькуй удалил у эмбрионов белок, который ВИЧ использует для проникновения в клетки человека. В итоге ученого уволили из университета и приговорили к трем годам тюремного заключения за «незаконную медицинскую практику». Сохранив невозмутимость на фоне общественного скандала, он тем не менее, как сам сказал в 2023 г. британской газете The Guardian, понимает теперь, что «слишком поторопился»[321].
Его действия нарушают сложившиеся в научном сообществе представления о границах допустимого, когда речь идет о CRISPR и других способах редактирования генов. Это временные границы, они могут и должны быть пересмотрены по мере накопления данных об эффективности и безопасности. Первое ограничение заключается в том, что работать можно только с соматическими клетками[322] и нельзя использовать эмбриональные клетки или клетки зародышевой линии, от которых происходят сперматозоиды и яйцеклетки. Генетические изменения в соматических клетках не могут передаваться следующему поколению, а изменения в клетках зародышевой линии могут. Дело в том, что, если «корректировка» генов вдруг произойдет в неправильном месте (нецелевое редактирование), такое исправление должно остаться только у пациента, которого лечат, и не стать бременем для будущих поколений.
Второе общепризнанное ограничение касается «улучшений». Примером может служить использование CRISPR для редактирования генов с целью получения более совершенного потомства – более высоких, сильных, быстрее бегающих, выше прыгающих, более красивых, на ваш взгляд, детей. При таком применении CRISPR может превратиться в опасный инструмент евгеники. Хотя об этичности таких улучшений можно спорить, большинство людей согласится, что возможности CRISPR надо в первую очередь использовать для лечения тяжелых заболеваний. Но и в этом случае существуют важные вопросы безопасности и эффективности, на которые надо ответить. И даже если мы согласимся не редактировать зародышевые линии и не заниматься улучшениями и договоримся о критериях безопасности, некоторые все равно продолжат сомневаться, имеем ли мы право изменять то, что уготовано нам самой природой.
Важно отметить, что лечение с использованием CRISPR – новейшее веяние в уже устоявшейся области генной терапии. По состоянию на январь 2023 г. в США было одобрено пять препаратов генной терапии[323], и ни один из них не использует CRISPR. Во всех случаях вводят работающую копию гена, чтобы компенсировать поломку в мутантном гене, но при этом невозможно проконтролировать, где в человеческом геноме окажется введенный ген. Например, при гемофилии В – редком нарушении свертываемости крови, вызванном низким содержанием участвующего в свертывании белка, – с помощью вируса вводят здоровые копии гена, кодирующего фактор свертывания. Эффективность такого вмешательства показана в клинических исследованиях. Компания CSL Behring, разработавшая этот препарат, запрашивает 3,5 млн долларов за однократное введение, установив тем самым новый рекорд самого дорогого лекарства в мире. Будем надеяться, что за счет повышенной эффективности и специфичности CRISPR-системы с направляющей РНК будущие препараты генной терапии станут безопаснее и дешевле.
Осознавая как возможность спасения жизней, так и существование подводных камней в генной инженерии, ведущие специалисты США в области биомедицины, права и биоэтики собрались 24 января 2015 г. в калифорнийском городе Напа, чтобы открыто обсудить наиболее взвешенные подходы к развитию направления. Эти авторитетные эксперты пришли к консенсусу, решительно запретив редактирование генов в зародышевой линии в ближайшем будущем, но допустили, что в дальнейшем будет разработано руководство для ответственного использования таких практик. Специалисты также подчеркнули важность поддержки исследований, обеспечивающих открытость их проведения, для оценки эффективности и специфичности применения технологий CRISPR на людях и не только и выступили за организацию публичных обсуждений в целях информирования общественности о рисках и преимуществах CRISPR[324]. Главной задачей собравшихся, которую разделяют и многие другие представители научного сообщества, было не допустить потери общественного доверия к технологии CRISPR. Такая утрата доверия возможна, если страх и неопределенность насчет возможных рисков окажутся сильнее преимуществ, которые можно получить при ответственном и регулируемом использовании новейшего инструмента.
Использование CRISPR для лечения людей не единственная область применения этой технологии, где большие возможности встречаются с большими проблемами. Также неоднозначно применение CRISPR с целью возможного изменения окружающей среды. Один план, вызвавший особенно сильное воодушевление и одновременно озабоченность, касается очень неприятного комара.
Малярия – огромная проблема здравоохранения; от нее ежегодно умирает более полумиллиона детей, преимущественно в Африке и Юго-Восточной Азии. Мы знаем причину происходящего: виноват микроскопический паразит под названием плазмодий, которому для поддержания жизненного цикла необходим определенный вид комаров, а именно малярийный. Плазмодий попадает в малярийного комара, когда тот кусает зараженного человека. Затем плазмодий размножается внутри комара. В следующий раз, когда комар кусает человека, плазмодий передается с укусом и продолжает свой инфекционный цикл.
В борьбе с малярией используют различные методы здравоохранения. Малярийные комары активны ночью, после того как люди ложатся спать, поэтому москитные сетки над кроватями обеспечивают существенную защиту. Осушение болот и других открытых водоемов помогает снизить численность комаров. Но был предложен и гораздо более радикальный подход: искоренить малярийных комаров как вид. В принципе, это возможно сделать с помощью нашей РНК-направляемой CRISPR-системы[325].
Метод называется «генный драйв CRISPR». Он заключается в создании комбинации Cas9 и единой направляющей РНК, которая метит в ген комара, необходимый для фертильности (способности к размножению) самки. Этот ген есть и у самцов, и у самок, но работает он только у самок. Идентифицировать такие гены оказалось несложно: комары состоят с дрозофилами в некотором родстве, а у дрозофил в ходе многолетних исследований были выявлены гены, необходимые для фертильности самок, сходные с такими же по функции генами комаров. Когда малярийному комару вводят фрагмент ДНК, кодирующий белок Cas9 и единую направляющую РНК, нацеленную на ген, связанный с фертильностью, система CRISPR собирается внутри комара и разрезает ген фертильности. Пока все довольно просто, но теперь скажу про нечто действительно необычное. Так вот, вводимая ДНК сделана таким образом, что она используется в качестве донорной матрицы для гомологичной рекомбинации, и в результате последовательности, кодирующие Cas9 и единую направляющую РНК, вставляются в ген фертильности комара. Таким образом, одна и та же вставка выполняет сразу две задачи: выключает ген фертильности у самок и встраивает механизм, необходимый для передачи этого генетического выключателя потомкам.
В итоге все самки, родившиеся от комара-самца, несущего такой генный драйв, становятся бесплодными, а самцы остаются способными к размножению и передают дальше по наследству эту CRISPR-систему, встроенную в их ДНК. CRISPR распространяется по всей популяции до тех пор, пока доля бесплодных самок не возрастет настолько, что популяция вымрет.
Исследований генного драйва CRISPR достаточно, чтобы уверенно утверждать, что он действительно работает в природе. Конечно, учитывая огромное преимущество, которым будет обладать комар, устойчивый к технологии CRISPR, вероятно, появятся комары-мутанты с таким признаком. Тем не менее, если несущих CRISPR комаров выпустить в природу, они скорее всего уничтожили бы популяцию малярийных комаров, и потенциально это предотвратило бы ужасную смерть от малярии для сотен тысяч детей ежегодно.
Преимущества подобного вмешательства очевидны. А как насчет рисков? Они менее понятны. Рассмотрим вопрос, который недавно обсуждался в авторитетном издании Proceedings of the National Academy of Sciences USA: «Генный драйв на основе CRISPR – идеальное решение для биоконтроля или глобальная угроза для природы?»[326] Возможные экологические последствия от выпуска в естественную среду системы с генным драйвом оценить непросто. На первый взгляд кажется, что стрекозы, птицы, летучие мыши и пауки, питающиеся взрослыми комарами, или рыбы, питающиеся личинками комаров, могут пострадать, если популяция малярийных комаров будет уничтожена. Но экологи, изучавшие роль малярийных комаров в цепи питания, считают такое развитие событий маловероятным, поскольку все эти хищники охотно поедают также комаров других видов и иных насекомых[327].
Передаваясь от комара к комару, CRISPR-система в редких случаях может промахиваться, минуя ген-мишень и вставляясь в итоге куда-то еще в геноме комара. И последствия такого случая предсказать очень сложно. Скорее всего, потомство уже не будет бесплодным, а истребление комаров окажется менее эффективным. Существует даже вероятность, что такая ошибка каким-то образом поможет распространению гена, повышающего приспособленность комара, и это еще сильнее усугубит ужасную проблему.
Подобные катастрофичные сценарии можно было бы игнорировать, как почти нереальные, если бы не предыдущий печальный опыт человечества по внедрению чужеродных видов в окружающую среду. В 1935 г. один ученый, работавший в рамках правительственной программы, размножил и выпустил в Австралии жабу-агу для борьбы с жуком, поедающим сахарный тростник, и первоначальные 102 выпущенные жабы расплодились, образовав популяцию, превышающую миллиард особей. Эти огромные жабы ядовиты, и любое местное животное, которое их съест, скорее всего, погибнет. Еще пример: производители тростникового сахара завезли на Гавайи для борьбы с крысами яванского мангуста, но вместо крыс мангуст нашел более доступную пищу – птенцов и черепашьи яйца. Аналогичным образом в Новой Зеландии выпустили горностаев из Англии для борьбы с другим завезенным видом – кроликом, но горностаи начали уничтожать местных птиц, в том числе символ Новой Зеландии – киви. В 1930-х и 1940-х гг. Служба охраны земельного фонда США доплачивала фермерам за выращивание пуэрарии[328] – растения родом из Японии, которое сажали для предотвращения эрозии почв и создания декоративных изгородей, но она разрослась столь стремительно, что буквально похоронила под собой некоторые леса в южных штатах.
Эти и многие другие случаи, когда внесение чужеродных видов в новую среду повлекло непредвиденные последствия, вынуждают нас задуматься, прежде чем выпускать генетически модифицированных комаров с генным драйвом CRISPR в пораженные малярией районы Африки. Более того, даже если генный драйв сработает против комаров, как и предполагалось, неизбежно возникнет желание распространить эту технологию для уничтожения таких инвазивных видов, как пуэрария, черные крысы, моллюск речная дрейссена и улитка гигантская ахатина. Каждый из этих проектов привлекателен, но содержит свой набор возможных подводных камней, которые надо тщательно рассмотреть.
Это ставит нас в трудную ситуацию. Уничтожение малярийных комаров практически уничтожило бы малярию, предотвратило бы миллионы случаев заболевания и полмиллиона смертей в год, в основном среди детей. Поэтому генный драйв CRISPR выглядит чрезвычайно привлекательным. Кажется, что окружающая среда прекрасно обойдется без малярийного комара, поскольку существует множество комаров других видов, которые продолжат процветать. Но, но, но… Не зная наверняка, не следует нажимать на курок. Поэтому в 2016 г. Национальные академии наук, инженерии и медицины США после года изучения этой проблемы пришли к выводу, что, прежде чем внедрять генный драйв CRISPR, необходимы дополнительные исследования[329].
Пока судьи еще не определились насчет генного драйва CRISPR, стоит подумать, как помочь планете, применяя эту технологию редактирования генов не так инвазивно[330]. Совершенно очевидно, что климат на Земле меняется. В период 2014–2023 гг. мы пережили восемь самых жарких лет за всю историю наблюдений[331]. Из-за длительной засухи на западе США уровень воды в крупнейших водохранилищах страны Мид и Пауэлл упал до исторического минимума. Повышение температуры океана приводит к обесцвечиванию коралловых рифов, потому что кораллы теряют водоросли, служащие пищей для них и других морских обитателей. Здоровые коралловые рифы не только красивы, но и важны для всей экосистемы, поскольку здесь живет до четверти всех морских обитателей.
Какое отношение к этому имеет редактирование генов с помощью CRISPR? Изменяя гены или вставляя новые в геном, можно помочь организму выживать и процветать в более жарком и засушливом мире. Конечно, при наличии достаточного запаса времени благодаря дарвиновской эволюции коралловые рифы, сельскохозяйственные растения и многие другие виды из зоны риска, вероятно, смогут адаптироваться к изменениям климата без дополнительной помощи. Но изменение климата происходит так быстро, что случайные мутации и естественный отбор за ним не успевают. Может понадобиться помощь, чтобы спасти эти организмы от вымирания. Поэтому ученые используют CRISPR, чтобы повысить у культурных растений устойчивость к жаре и засухе. Конечно, агрохимические компании корректировали гены растений и до открытия CRISPR, но скорость, эффективность и специфичность правки с помощью CRISPR с направляющей РНК быстро сделали эту технологию очень популярной. Ученые даже пытаются модифицировать морские кораллы так, чтобы они могли жить в более теплой воде и не обесцвечиваться. Здесь CRISPR имеет еще более выраженные преимущества. Не существует отдельной области «генетика кораллов», нет технологий, которые раньше использовались бы для этих целей, поэтому то, что редактирование CRISPR работает на кораллах, как и на всех других организмах, на которых его пробовали, означает, что сейчас это единственный доступный инструмент для изменения генома у кораллов[332].
Существует еще один способ использовать CRISPR для решения проблем климатического кризиса – производить более совершенное биотопливо. Когда мы обогреваем наши дома, ездим на автомобилях и вырабатываем электричество, чтобы заряжать наши мобильные телефоны, мы все еще в основном используем ископаемое топливо. В 2022 г. в США около 80% всей потребляемой энергии было получено при сжигании нефти, угля и природного газа и только 20% – от солнечных, ветряных и атомных электростанций[333]. При сжигании ископаемого топлива образуется углекислый газ, создающий сильный парниковый эффект, из-за которого наша планета нагревается. Но если бы мы использовали растения или водоросли для производства биотоплива, система была бы ближе к равновесию: пока растения живут, они в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ из атмосферы, а это компенсирует выделение углекислого газа при сжигании полученного из них топлива. Сначала эти расчеты вызвали энтузиазм, и правительство поддержало проекты переработки кукурузы в этанол, который смешивали с бензином для образования более «зеленого» топлива. Но у этого варианта есть свои проблемы, среди которых – сокращение производства кукурузы как продукта питания, а также то, что энергия, необходимая для выращивания и переработки кукурузы, в значительной степени сводит на нет преимущества, полученные от фиксации углерода[334]. Водоросли на той же единице площади производят в 20 раз больше топлива, чем кукуруза, могут выращиваться на землях, непригодных для сельского хозяйства, и использовать соленую воду, а не пресную, необходимую для полива кукурузы[335]. И здесь редактирование генов с помощью CRISPR имеет большое значение. У водорослей нет эволюционной предрасположенности быть суперпроизводителями этанола, но их геном можно перепрограммировать так, чтобы значительно увеличить синтез этого биотоплива[336].
Метан – газ, который используется в газовых котлах и газовых плитах, – значительно усиливает глобальное потепление, если попадает в атмосферу, а не сжигается. Упоминание одного из основных источников выбросов метана всегда вызывает улыбку: это отрыжка и пуканье у коров. Удивительно, но 40% ежегодных выбросов метана выделяется скотом, а точнее бактериями в его пищеварительной системе. Вполне вероятно, что, отредактировав гены с помощью CRISPR, можно переключить эти бактерии с выделения метана на фиксацию углерода в виде более безопасных молекул, например сахара или жира[337].
Еще один способ уменьшить количество парниковых газов в атмосфере – ускорить то, чем растения все время занимаются, а именно превращение углекислого газа в сахар и кислород в процессе фотосинтеза. Институт инновационной геномики Дженнифер Даудны[338] запустил масштабную программу по усилению присущей растениям и почвенным бактериям способности поглощать углекислый газ из воздуха и накапливать углерод. Ученые используют генетическое редактирование с помощью CRISPR, чтобы повысить у растения интенсивность фотосинтеза и увеличить возможность корневой системы накапливать углерод[339]. С помощью этого подхода можно, вместо того чтобы просто устранять последствия изменения климата, фактически обратить вспять сам ход климатической трансформации. Удастся ли CRISPR с направляющей его РНК спасти планету? Время покажет.
С глубоким изумлением исследователи обнаружили, что у бактерий миллиарды лет существовала система CRISPR. Теперь, когда она открыта, ученые могут перестроить ее так, чтобы вырезать или изменять определенные участки ДНК в геноме человека, и это вызывает не меньшее изумление. Но если взглянуть на те же факты под другим углом, мы увидим, что РНК выполняет старые трюки. При любом способе применения CRISPR направляющая РНК использует комплементарность, чтобы доставить редактирующий механизм в определенное место сложно устроенного генома. Затем связанный с ней белок – а им может быть каталитически активный Cas9, мертвый Cas9 или другой представитель этой компании – совершает какие-то действия с определенной ДНК-последовательностью.
Ранее мы уже сталкивались с этим механизмом, говоря про РНК-интерференцию и про теломеразу: РНК определяет место, а когда оно найдено, белковый фермент катализирует какую-либо реакцию. Отчасти редактирование генов с помощью CRISPR получило такое стремительное развитие, потому что эта система соответствовала схеме, уже описанной ранее в процессе исследования РНК. Ученые получили принципиально новые ножницы, но при этом уже знали, как с ними работать.