Век генетического чуда

Инструменты редактирования генов, такие как CRISPR, позволяют нам программировать жизнь на самом фундаментальном уровне. Но это поднимает некоторые насущные вопросы: если мы можем создавать новые виды с нуля, что мы должны строить? Должны ли мы изменить человечество в привычном нам понимании? Хуан Энрикес предсказывает возможное будущее генетического редактирования, исследуя огромную неопределённость и возможности этого следующего рубежа.

Разрешите мне начать с Роя Амары.

Рой считает, что значимость
большинства новых технологий

вначале переоценивается,

а затем в долгосрочной перспективе
недооценивается,

потому что мы к ним привыкаем.

«Это действительно удивительные дни».

Помните эту замечательную песню
Пола Саймона?

В этой песне были две строчки.

Что же тогда считалось удивительным?

Замедленное воспроизведение

и междугородные телефонные разговоры.

Потому что, конечно же, было привычно,
что оператор может вас прервать

и сказать: «Междугородный звонок.
Хотите повесить трубку?»

А теперь делать звонки во всему миру —
самое обычное для нас дело.

Что ж, нечто похожее, возможно,
происходит сейчас

с чтением и программированием жизни.

Но перед тем, как я поясню это,

давайте просто поговорим о телескопах.

Первоначально произошла
переоценка значимости телескопов.

Вот одна из ранних моделей Галилео.

Люди считали, что от религий
просто ничего не останется.

(Смех)

Теперь мы уделяем
не так уж много внимания телескопам.

Но, конечно же, телескопы,
запущенные 10 лет назад,

как вы только что слышали,

могли взять этот «Фольксваген»,
отправить его на Луну,

и вы смогли бы увидеть,

как фары этого «Фольксвагена»
включаются на Луне.

Такая разрешающая способность

позволяет увидеть маленькие пылинки,
плавающие вокруг дальних звёзд.

Представьте себе на секунду,

что это звезда на расстоянии
миллиарда световых лет,

и перед ней вы видите пылинку.

Так обнаруживаются экзопланеты.

Замечательно то, что телескопы,
производимые сейчас,

позволяют увидеть свет
от одной свечи на Луне.

Если разделить их пластинкой,

на таком расстоянии
можно увидеть две отдельные свечи.

Такое разрешение нужно

для того, чтобы получить
изображение пылинки,

движущейся вокруг звезды,

и увидеть, есть ли у неё
сине-зелёный ореол.

Если у неё будет сине-зелёный ореол,

это будет означать,
что жизнь распространена во Вселенной.

Сине-зелёный ореол у далёкой планеты

будет означать,
что там происходит фотосинтез,

там есть вода,

а шансы увидеть планету с фотосинтезом,
если она такая единственная,

почти равны нулю.

Такое событие изменило бы
наше время отсчёта.

Будет время до и после того,
как мы были одни во Вселенной, —

не сравнить с открытием
какого-то там континента.

Если задуматься об этом,

у нас появляется способность
отобразить большую часть Вселенной.

Это и есть время удивительного.

Мы принимаем это как должное.

Нечто похожее происходит сейчас с жизнью.

Мы слышим о жизни понемногу
то здесь, то там там.

Мы слышим о CRISPR,
слышим то об одной технологии,

то о другой.

Но суть в том,
что жизнь оказывается кодом.

Воспринимать жизнь как код очень важно,
потому что это означает,

что так же, как вы можете
написать предложение

на английском, французском
или китайском

и скопировать предложение,

отредактировать его

и распечатать его,

вы начинаете получать возможность
делать это с жизнью.

Это значит, что мы начинаем
учиться тому, как читать этот язык.

Этот язык, конечно же,
используется и этим апельсином.

Как же этот апельсин выполняет код?

Он не использует нули и единицы,
как компьютер.

Он висит на дереве и в один день:

«Шлёп!»

Это и значит: выполнить.

AATCAAG: сделай мне маленький корень.

TCGACC: сделай мне маленький стебель.

GAC: сделай мне немного листьев.
AGC: сделай мне немного цветов.

А затем GCAA: сделай мне ещё апельсинов.

Если я редактирую предложение
на английском в текстовом редакторе,

я могу переходить
с одного слова на другое.

Если я редактирую что-то в этом апельсине

и вставляю GCAAC, используя CRISPR
или другую методику, о которой вы слышали,

то этот апельсин становится лимоном,

или грейпфрутом,

или мандарином.

Если я изменю одну из тысячи букв,

вы станете человеком,
сидящим рядом с вами сегодня.

Будьте осторожны, выбирая место.

(Смех)

Вообще-то, это было очень дорого.

Как это было с междугородными
телефонными разговорами.

Но цена на это падает

на 50 процентов быстрее,
чем предполагает закон Мура.

Вчера Veritas объявила
о первом секвенировании полного генома

за 200 долларов.

Когда вы смотрите на эти системы,

там много того, что не имеет значения,
а потом вдруг нечто, имеющее значение.

Я покажу вам это просто в виде картинки.

Это большое открытие.

У нас есть 23 хромосомы.

Прекрасно.

Давайте начнём с варианта телескопа,
но вместо телескопа

будем использовать микроскоп

для увеличения
самой маленькой из хромосом,

Y-хромосомы.

Она имеет треть размера X.
Она рецессивная и мутантная.

Но подождите,

это всего лишь мужчина.

Если смотреть на это,

это всё равно что смотреть на страну

при разрешении 400 пар оснований,

и потом вы увеличиваете до 550,
и потом до 850, и при увеличении

вы начинаете различать
всё больше и больше генов.

Затем, при увеличении до уровня штатов,

вы начинаете видеть,
у кого есть лейкемия,

как они заболели лейкемией,
какой у них именно вид лейкемии,

с какого места что-то сместилось
и на какое место.

Потом вы приближаетесь на уровень
просмотра изображений улиц в Google.

Вот что вы получаете
при раке прямой кишки

у конкретного пациента
при построчном разрешении.

То есть мы собираем информацию

и просто производим ещё более громадное
количество информации.

Это одна из самых больших
баз данных на планете,

и она растёт быстрее, чем мы создаём
компьютеры для её хранения.

Вы можете создавать
невероятные изображения,

используя эту информацию.

Вы хотите понять, что такое чума

и почему есть чума бубонная
и другие типы чумы?

Вот схема чумы.

Некоторые её типы абсолютно смертельны
для людей, некоторые — нет.

Заметьте, кстати, чем отличается
эта схема от схемы туберкулёза?

Вот разница между туберкулёзом
и разными видами чумы,

и вы можете сыграть в детектива с этим,

потому что вы можете взять
определённый вид холеры,

которая затронула Гаити,

и вы можете посмотреть,
из какой страны она пришла,

из какого региона

и, возможно, какой солдат привёз её
из африканской страны на Гаити.

Уменьшим масштаб.

Это не просто масштабирование.

Это одна из самых замечательных карт,
когда-либо созданных людьми.

Они взяли всю имеющуюся
генетическую информацию

о всех видах

и создали древо жизни на одной странице,

которое можно увеличивать
и уменьшать в масштабе.

Тут видно, как оно выглядело изначально,
как оно изменялось, расширялось,

насколько велик этот геном —

всё на одной странице.

Это своего рода Вселенная жизни на Земле,

и она постоянно обновляется и дополняется.

Когда вы смотрите на это, действительно
важное изменение состоит в том,

что старая биология была реактивной.

Было много биологов с микроскопами

и увеличительными стёклами,
и они наблюдали за животными.

Новая биология — опережающая.

Ты не просто наблюдаешь — ты создаёшь.

Это действительно большое изменение,

потому что это позволяет нам делать так.

Я знаю, вы очень
заинтересовались этой картиной.

(Смех)

Мы потратили всего лишь четыре года
и 40 миллионов долларов,

чтобы создать это изображение.

(Смех)

Мы извлекли весь
генетический код из клетки —

не один, не два гена,
а весь генетический код клетки,

построили совершенно новый
генетический код,

поместили его в клетку,

нашли способ заставить клетку
выполнить этот код

и создали совершенно новый вид.

Итак, это первая в мире
синтетическая форма жизни.

Что же нам делать с этим?

Это изменит мир.

Я опишу вам три краткосрочные
перспективы изменения мира.

Во-первых, мы увидим
новую индустриальную революцию.

Я имею это в виду буквально.

Так же, как Швейцария, Германия и Британия

изменили мир с помощью машин
вроде той, что вы видите в этом вестибюле,

создали мощь,

так же, как ЦЕРН меняет мир,

используя новые инструменты
и наше представление о Вселенной,

так и программируемые
формы жизни изменят мир,

потому что, когда вы сможете
программировать клетки так же,

как вы программируете компьютерный чип,

вы сможете создать почти что угодно.

Ваши компьютерные чипы
могут производить фотографии,

музыку, фильмы,

любовные письма,
могут производить таблицы.

Это просто пробегающие там
единицы и нули.

Если вы сможете
передавать ATCG через клетки,

эти программы сами
построят для себя материальную часть,

а, значит, расширение
будет происходить очень быстро.

Если вы оставите
мобильный телефон у кровати,

ничто не может привести к тому,

что у вас окажется
миллиард мобильников к утру.

Но если вы сделаете то же самое
с живыми организмами,

их может стать очень много.

Одна из возможностей —

производить топливо,
близкое к углеродно-нейтральному,

в коммерческих масштабах к 2025 году,

как это делаем мы с Exxon.

Но вы также можете для производства
масел или белков

вместо 100 гектаров земли
сельскохозяйственного назначения

использовать эти баки,

причём производительность
будет в 10–100 раз больше,

чем с одного гектара.

Вы можете также хранить данные
либо создать все в мире вакцины

в этих трёх баках.

Или же вы можете хранить большую часть
информации ЦЕРНА в этих трёх баках.

ДНК — очень мощное устройство
для хранения информации.

Второе изменение:

наблюдается начало взлёта
теоретической биологии.

Медицинские факультеты — одни
из самых консервативных мест на земле.

Они преподают анатомию таким же образом,

как они это делали сто лет назад.

«Добро пожаловать, студент.
Вот тебе труп».

Медицинские факультеты

не очень-то склонны
создавать новые кафедры,

поэтому это происходит очень редко.

Исаак Кохане создал кафедру
на основе информатики, данных и знаний

на Гарвардском медицинском факультете.

В некотором смысле

в биологии появляется
достаточное количество данных,

позволяющее ей
следовать по стопам физики,

которая была наблюдательной наукой

и занималась экспериментами,

а затем начала становиться теоретической.

Это происходит,

потому что есть
очень много медицинских записей

и данных о людях:

есть их геном, их виром,

их микробиом.

По мере того как
эта информация накапливается,

становится возможным предсказывать.

В-третьих, всё это доходит до потребителя.

Ваши гены тоже могут отсеквенировать.

Это приводит к возникновению
таких компаний, как 23andMe.

Такие компании будут давать вам

всё больше данных,

и не только о ваших родственниках,

но и о вас и вашем организме,

и они будут сравнивать данные

и прослеживать их во времени,

и это будут очень большие базы данных.

Но это также начинает влиять
на ряд других бизнесов

очень неожиданным образом.

Обычно, когда вы рекламируете что-то,

вы бы не хотели,

чтобы потребитель пошёл
с вашей рекламой в туалет

и помочился на неё.

Если вы, конечно, не IKEA.

Потому что, когда вы
вырываете этот листок из журнала

и мочитесь на него,
он посинеет, если вы беременны.

(Смех)

И они дадут вам скидку
на детскую кроватку.

(Смех)

Когда я говорю о расширении
возможностей потребителей,

и это касается не только биотехнологий,

я имею в виду именно расширение.

В Synthetic Genomics
мы сейчас начинаем производить

настольные принтеры,

позволяющие проектировать клетку,

распечатывать её

и выполнять в ней программу.

Мы сейчас можем печатать вакцины

в реальном времени
с момента взлёта самолета

до его приземления,

мы отправляем 78 таких машин в этом году.

Это не теоретическая биология.
Это печатная биология.

Разрешите мне поговорить
о двух долгосрочных трендах,

которые постепенно появляются.

Во-первых, мы начинаем изменять виды.

Вы слышали об этом, не так ли?

Мы изменяем деревья. Мы изменяем цветы.

Мы изменяем йогурт,

сыр, всё что угодно.

Это, конечно же, приводит нас
к интересному вопросу:

как и когда мы должны изменять человека?

Многие из нас считают:

«О нет, мы не должны менять человека».

Кроме, конечно же, случая,
когда у ребёнка есть ген Гентингтона

и он обречён на смерть.

Или же если человек
является носителем гена муковисцидоза —

в этом случае он хочет
изменить не только себя,

но и своих детей и внуков.

Это сложные дебаты,
и они будут продолжаться.

Приведу вам один пример.

В данный момент в Национальных академиях
идут дебаты по поводу того,

что у нас есть возможность
применить генный драйв к комарам,

с тем чтобы погибли все комары,
являющиеся переносчиками малярии.

Одни люди говорят:

«Это слишком сильно повлияет
на окружающую среду. Не делайте этого!»

Другие люди говорят:

«Это одна из болезней,
убивающих миллионы людей ежегодно.

Как вы можете говорить мне, что я не могу
защищать детей у себя в стране?»

Почему же эти дебаты такие сложные?

Потому что, как только
вы разрешите это в Бразилии

или в Южной Флориде —

комары не соблюдают границ, —

вы принимаете решение за весь мир,

когда вы выпускаете
генный драйв на свободу.

Этот замечательный человек
получил Нобелевскую премию,

и после её присуждения

он задумался о том,

как зародилась жизнь на этой планете

и насколько вероятно,
что она есть и в других местах.

Он пошёл к своим аспирантам

и сказал им:

«Создайте жизнь, но без современных
реагентов или инструментов.

Создайте вещества, имевшиеся здесь
три миллиарда лет назад.

Вам нельзя использовать лазеры и прочее.

Он дал мне склянку с тем,
что он создал три недели назад.

Что же он создал?

То , что он создал, выглядело
как мыльные пузыри из липидов.

Он построил предшественника РНК.

Он вставил предшественника РНК в клетку

и потом заставил клетки делиться.

Возможно, мы не так уж далеки —

может быть, через десять или двадцать лет

нам удастся создать жизни с нуля

из протовеществ.

Второй долгосрочный тренд:

мы жили и живём в цифровом веке,

мы начинаем жить в веке генома

и биологии, и CRISPR,
и синтетической биологии,

и всё это объединится в век мозга.

Мы приближаемся к моменту,

когда мы сможем перестраивать
большую часть нашего тела,

так же, как если вы ломаете кость
или обжигаете кожу, они заживают.

Мы начинаем учиться,
как отращивать наши трахеи

или как отращивать наши мочевые пузыри.

И то, и другое было имплантировано людям.

Тони Атала работает
над 32 разными органами.

Главным будет мозг,

потому что это вы,
а всё остальное — просто упаковка.

Никто не будет жить
дольше 120, 130, 140 лет,

пока мы это не исправим.

Это самая интересная задача.

Это следующий рубеж,
наряду со следующими вопросами:

«Насколько распространена
жизнь во Вселенной?»

«Откуда мы появились?»

и другими подобными вопросами.

Разрешите мне закончить
апокрифичной цитатой Эйнштейна.

[Есть только два способа прожить жизнь.

Первый — будто чудес не существует.
Второй — будто кругом одни чудеса.]

Это ваш выбор.

Вы можете думать о плохом,
вы можете думать о страшном,

и, конечно же, в мире много страшного.

Но сфокусируйте 10 процентов
вашего мозга на этом,

или 20 процентов, или 30 процентов.

Но просто помните,

мы действительно живём в век чудес.

Нам повезло жить сегодня.
Нам повезло видеть всё это.

Нам повезло общаться с такими людьми,

как те, кто производят
все эти вещи в этой комнате.

Так что спасибо всем вам
за всё, что вы делаете.

(Аплодисменты)