Nuostabi istorija: Žmogaus genomo projekto istorija
Originalus straipnis: https://www.normalesup.org/~adanchin/populus/hgp.html
Antoine Danchin
Žmogaus genomo programa gimė iš politinės iniciatyvos, tačiau labai greitai tapo neatsiejama nuo ją supančių komercinių klausimų. Nuo 1995 m. dėmesio centre atsidūrė tas mokslininkų bendruomenės akies (ir proto) dyglys – Craigas Venteris. Tikrai dar ne kartą išgirsime apie šį „kortų kaladės džokerį“.
Po penkerių metų MIT buvo pradėta vykdyti sintetinės biologijos programa, o tuo pačiu metu Craigas Venteris atliko keletą tyrimų, kurie gali padėti aiškiai įrodyti, kad gyvoje ląstelėje genetinė programa yra atskirta nuo mechanizmo, kuris tą programą vykdo (sintetinės biologijos terminologijoje vadinamo „korpusu“). Ląsteles galima laikyti kompiuteriais, gaminančiais kompiuterius, o informaciją – tikrąja realybės valiuta.
2000 m. kovo 14 d. Tony Blairas ir Billas Clintonas paskelbė trumpą bendrą deklaraciją, kurioje jie „pritaria Žmogaus genomo projekto mokslininkų sprendimui greitai paviešinti pirminę pagrindinę informaciją apie žmogaus DNR seką ir jos variantus“. Deklaracija baigiasi mįslinga fraze, kurioje Blairas ir Klintonas „ragina kitus mokslininkus visame pasaulyje priimti šią politiką“ dėl greito paskelbimo. Savaime suprantama, kad valstybės vadovams įsikišti į mokslininkų sprendimus dėl paskelbimo yra neįprasta. Nors tai ir neatitinka logikos, deklaracija yra naudingas, nors ir griežtas priminimas, kad Žmogaus genomo projektas yra pagrįstas politine, o ne moksline iniciatyva.
Iš karto po to, kai Japonija buvo nugalėta atominėmis bombomis, JAV pradėjo vykdyti intensyvaus bendradarbiavimo su nugalėta šalimi politiką, siekdamos atremti augančią komunizmo grėsmę. Genetika užėmė centrinę vietą mokslinio bendradarbiavimo srityje. Be kitų tikslų, tai leido amerikiečiams nuraminti sąžinę, parodydami susidomėjimą Hirosimos ir Nagasakio gyventojų ateitimi. Tai paaiškina, kodėl JAV Energetikos departamentas (DOE), federalinė agentūra (atitinkanti ministeriją), atsakinga už JAV branduolines programas, labai greitai įsitraukė į mokslinius tyrimus, kurie iš pirmo žvilgsnio atrodo esantys gerokai už jos įprastos kompetencijos ribų. Pagrindinės tyrimų sritys buvo mutagenezės mechanizmai ir radiacijos poveikio genams nustatymas. 1947 m. tai paskatino Atominės bombos aukų komisijos (ABCC) įkūrimą, finansuojamą Atominės energijos komisijos (kuri netrukus tapo DOE). Genetika sudarė svarbią jos tyrimų dalį.
Radiacijos mutageninį poveikį 1927 m. atrado Hermannas Josephas Mulleris. Už šį darbą, kuris paskatino jį pateikti siaubingai pesimistines prognozes, 1946 m. jam buvo suteikta Nobelio premija. 1954 m. ABCC paskelbė Jameso Neelo ir Williamo Schullo ataskaitą apie pirmuosius genetinius tyrimų rezultatus, gautus išnagrinėjus daugiau nei 75 000 gimimų Hirosimoje ir Nagasakyje. Rezultatai buvo raminantys, tačiau jie apėmė tik pirmąją po bombos sprogimo gimusių vaikų kartą ir buvo pagrįsti dar tik pradine analize. 1954 m. buvo praėję vos metai nuo DNR molekulės struktūros ir replikacijos būdo atradimo. Po vienos kartos atlikti sudėtingesni tyrimai, kuriuose buvo analizuojamas baltymų judėjimas elektros lauke, neprieštaravo šiems ankstesniems darbams (1,2). Tačiau norint būti tikrai tikriems, kokių mutacijų galėjo sukelti radiacija, reikėjo išsiaiškinti, kas vyksta DNR sekoje, iki pat azoto bazių lygio.
Tačiau tuo metu politinė situacija pasikeitė neatpažįstamai. 80-ųjų viduryje šaltojo karo retorika užleido vietą susirūpinimui dėl naujo priešininko. Japonijos ekonominė galia kėlė grėsmę Amerikos lyderystei technologijų srityje. Federalinės agentūros buvo mobilizuotos skatinti naujų įmonių steigimą ir saugoti intelektinę bei pramoninę nuosavybę (3).
Nėra įmanoma tiksliai nurodyti Žmogaus genomo projekto pradžios datos. Kai kurie autoriai jo pradžią sieja su 1984 m. gruodžio mėn. Jutos valstijoje vykusiu Alta viršūnių susitikimu, kurį surengė Energetikos departamentas (DOE). Šio susitikimo, kuriame dalyvavo Jamesas Neelas, tikslas buvo aptarti, kokias strategijas reikėtų taikyti mutacijoms nustatyti Hirosimos ir Nagasakio kartose, atsižvelgiant į DOE viziją gyvosios gamtos mokslų srityje. Diskusijos metu daugiausia dėmesio buvo skirta naujausioms technologijoms, kurias Energetikos departamentas galėtų panaudoti, ir buvo apžvelgti įvairūs galimi mutacijų nustatymo modeliai. Tiesioginis susijusio DNR sekvenavimas jau buvo laikomas vienu iš akivaizdžiausių metodų. Pirminiai motyvai netrukus buvo pamiršti.
Iš tiesų, Žmogaus genomo projektas nebūtų buvęs įmanomas be veiksmingo DNR sekos nustatymo ir nuolatinės pažangos šioje srityje. Jis taip pat nebūtų buvęs įmanomas be sistemingo informatikos vystymo – tiek aparatinės, tiek programinės įrangos atžvilgiu. Tai dar vienas aspektas, kuriame JAV Energetikos departamento (DOE) indėlis yra akivaizdžiausias. 1975 m. vasarą Frederikas Sangeris iš Medicinos tyrimų tarybos (MRC) Kembridže paskelbė, kad atrado būdą, kaip nustatyti geno seką (jį sudarančią bazių grandinę), atkuriant DNR replikaciją mėgintuvėlyje. Iškart kelios laboratorijos Europoje, JAV ir Japonijoje ėmėsi automatizuoti šiuos metodus. „Fluorescencinis“ sekvenavimas, kurį 1986 m. pristatė Leroy Hood komanda Kalifornijos technologijos institute (Caltech), buvo reikšmingas žingsnis į priekį.
1981 m. Hood įkūrė bendrovę „Applied BioSystems“, kuri specializavosi molekulinės biologijos laboratorinės įrangos gamyboje. Ši bendrovė sparčiai plėtėsi, daugiausia dėl DNR sekvenatorių pardavimų, kol 1997 m. ją įsigijo „Perkin-Elmer“ – kaip tik tuo metu, kai į rinką buvo pateiktas jos kapiliarinis sekvenatorius „Model 3700“. Būtent šis sekvenatorius lėmė žymų sekvenavimo greičio padidėjimą visame pasaulyje. Ši technika, kurią imitavo kitos pasaulio šalys, buvo toliau tobulinama ir plėtojama tiek jos kūrėjų, tiek konkurentų. Dėl to nuo 1995 m. iki 1997 m. pabaigos laboratorijų našumas padidėjo dešimt kartų, o iki amžiaus pabaigos – dar dešimt kartų.
DOE tyrėjai prisidėjo prie dar vieno patobulinimo – „ląstelių rūšiuotojo“ metodų naudojimo, kai ląstelių mišinyje ląstelės, pažymėtos fluorescencine molekule, gali būti atskirtos nuo nepažymėtų ląstelių. Šis metodas buvo pritaikytas chromosomų rūšiavimui, todėl tapo įmanoma išgryninti žmogaus chromosomas ir sukurti specifinius DNR bankus kiekvienai chromosomai. Kadangi yra 22 chromosomos, plius dvi lyties chromosomos, tai reiškė žymų sekvenavimo projektų apimties sumažėjimą. Naudodamas šį metodą, Prancūzijos nacionalinis sekvenavimo centras Evry, netoli Paryžiaus, dabar baigia 14-osios chromosomos sekvenavimą, kuris, siekdamas šiek tiek mažiau nei 100 megabazų (1 megabaza = 1 milijonas bazių), sudarys Prancūzijos indėlį (tik 3 %) į tarptautinį projektą.
Ši pažanga nebūtų buvusi įmanoma be lygiagrečių kompiuterinės atminties ir skaičiavimo greičio tobulėjimų. Jau 1978 m. tapo aišku, kad kompiuterinė pagalba greitai taps būtina, kad mokslininkai galėtų sujungti sekas į ištisinį tekstą, kurį vėliau galėtų interpretuoti. Rockefellerio universiteto ir Europos molekulinės biologijos laboratorijos (EMBL) Heidelberge atliktas tyrimas paskatino idėją sukurti genų sekvencijų duomenų banką. Labai anksti tapo aišku, kad šios informacijos turėjimas yra gyvybiškai svarbus ir turi politinių pasekmių. Tarp Europos ir JAV vyko dažnos, kartais karštos diskusijos, siekiant nuspręsti, kur bus šie duomenų bankai ir kaip jie bus struktūrizuoti. Kas turėtų būti atsakingas už sekos kokybę – jos autorius ar duomenų bazė? Kas turėtų rengti anotacijas? Tai, be abejo, nėra nereikšmingas klausimas – netinkama anotacija prilygsta dezinformacijai. Deja, dabar aišku, kad didelės anotacijų klaidos per duomenų bankus išplito po visą mokslinę bendruomenę. Buvo įsteigti du bankai, kurie konkuravo tarpusavyje, bet taip pat palaikė ryšius – vienas Heidelberge, kitas, pirmasis „GenBank“, vienoje iš DOE laboratorijų, Los Alamos nacionalinėje laboratorijoje (LANL). Po Altos viršūnių susitikimo Robertas Sinsheimeris, tuometinis Kalifornijos universiteto Santa Kruze rektorius, pasiūlė šį projektą kaip prašymą skirti lėšų. Kitų metų gegužę (1985 m.) jis subūrė žinomų tyrėjų grupę šiai idėjai aptarti, tačiau jam nepavyko surinkti reikiamų lėšų. Nepriklausomai nuo to, Renato Dulbecco iš garsaus Salk instituto pasiūlė naudoti žmogaus genomo seką vėžio priežastims nustatyti. Jis šią idėją paskelbė žurnale „Science“ 1986 m. (4)
Ta pati idėja tuo pačiu metu buvo plėtojama Prancūzijos Žmogaus polimorfizmo tyrimo centre (Centre d'étude du polymorphisme humain, CEPH), kurį įkūrė Jean Dausset, siekdamas surinkti visą genetinį šeimų, kurių genealogija buvo gerai žinoma, planą. Danielis Cohenas, labai aktyvus tyrėjas Dausseto laboratorijoje, supratęs šio unikalaus rinkinio genetinio paveldo vertę, sukūrė pramoninio masto metodą, leidžiantį sekvenuoti didelius genomo segmentus. Galiausiai Charlesas DeLisi savarankiškai pasiūlė, kad šis projektas būtų vykdomas DOE (5). DeLisi, kuris dirbo prie biologijos skaičiavimo modelių Nacionaliniame vėžio institute, viename iš Nacionalinių sveikatos institutų (NIH), ėmėsi užduoties suprasti sekų reikšmę ir dirbo prie to su tyrėjais iš LANL.
Tuo metu DeLisi buvo vienas iš biologinių tyrimų projektų vadovų DOE, o tai leido jam įvertinti projekto išlaidas ir pateikti pirmuosius praktinius pasiūlymus. 1987 m. jis įtikino DOE 5,5 mln. dolerių, skirtų kitiems projektams, nukreipti į jo programą. 1988 m., Naujosios Meksikos senatoriaus Pete Domenici įtakoje, programa buvo svarstoma JAV Senate ir pateikta Baltuosiuose rūmuose vykstančioms diskusijoms dėl didelio masto mokslinių projektų. David Galas, molekulinės genetikos pionierius, netrukus tapo entuziastingu šios idėjos rėmėju.
Prancūzijoje Danielis Cohenas ir Jeanas Daussetas gavo preliminarią biudžeto eilutę, pagal kurią buvo galima ištirti projekto įgyvendinamumą, pasinaudojant CEPH žmogaus DNR bibliotekomis. Dar svarbiau, kad D. Cohen sugebėjo įtikinti mokslinių tyrimų ministrą, jog CEPH, turėdama privačią struktūrą, galėtų lengviau pradėti sekvenavimo programą nei viešosios įstaigos, jei gautų tiesioginę ministerijos pagalbą. Jau nuo 1989 m. CEPH ėmė samdyti mokslininkus ir inžinierius bei pirkti robotus ir pramoninę įrangą, kad galėtų pradėti didelio masto žmogaus genomo kartografavimą ir sekvenavimą. Tuo pačiu metu EEB skyrė „Eureka“ lėšas CEPH ir „Bertin“ – privačiai įmonei (bendradarbiaujančiai su dviem britų partneriais) – siekiant sukurti pramoninį reikalingos įrangos tiekėją. Šis projektas, pavadintas „Labimap“, turėjo tiekti oligonukleotidų sintezatorius, robotus ir reaktorius automatiniam plazmidų paruošimui, rinkinius didelio masto molekulinei hibridizacijai ir miniatiūrinius elektroforezės gelius sekvenavimui. Danielis Cohenas jau buvo aiškiai supratęs, kad genomo projektai turės plėtoti molekulinės biologijos metodus dideliu mastu. Būtų įdomu išanalizuoti visišką „Labimap“ nesėkmę, nes ji galėjo suteikti Europai tai, ką „Applied BioSystems“ ir „Perkin-Elmer“ suteikė JAV.
Pažanga buvo pernelyg lėta, kad tenkintų Danielį Coheną. Laimingas atsitiktinumas lėmė, kad Bernardas Barataud, energingas Prancūzijos raumenų distrofijos asociacijos (l’Association française contre les myopathies) pirmininkas, 1987 m. Prancūzijoje surengė netikėtai sėkmingą „Telethon“ renginį. Jis planavo kasmet surinktas lėšas skirti ambicingai žmogaus genetikos programai finansuoti. Cohen suprato, kaip tai galėtų pasinaudoti savo naudai, ir įtikino Barataud, kad žmogaus genomo sekvenavimas žymiai pagreitintų genetinių ligų identifikavimą. Barataud pasirinko Evry, esančią netoli jo gyvenamosios vietos, kaip vietą, kurioje būtų įrengtos reikalingos didelės laboratorijos. Pirmasis „Genethon“ buvo įkurtas 1990 m. pabaigoje, o pirmuosius prototipus „Labimap“ užsakymu pagamino Bertin. Netrukus paaiškėjo, kad, atsižvelgiant į užduoties mastą (reikia klonuoti milžinišką skaičių didelių chromosomų segmentų, o tai yra labai sudėtinga), žmogaus genomo sekvenavimas yra per ankstyvas. Taigi iš pradžių tiek Prancūzijoje, tiek kitur projektai buvo perorientuoti į genų kartografavimą (žymių, išsibarsčiusių palei chromosomas, lokalizavimą).
„Genethon“ vykdė tris pagrindines programas. Danielio Coheno vadovaujama programa – dirbtinių mielių chromosomų (YAC) bankų, kuriuose buvo saugomi atsitiktiniai žmogaus chromosomų fragmentai, kūrimas. Jeano Weissenbacho, tuomet dirbusio Pasteuro institute, vadovaujama programa – išsamaus fizinio žemėlapio sudarymas, o Charleso Auffray vadovaujama programa – išsamaus žmogaus komplementariosios DNR rinkinio sukūrimas. Tarptautinės bendruomenės nuostabai, 1992 m. pavasarį Danielis Cohenas JAV Cold Spring Harbor laboratorijos metiniame susirinkime pristatė pirmąjį išsamų 21 chromosomos žemėlapį, o tų pačių metų rudenį paskelbė pirmąjį ištisinį YAC sekos žemėlapį, kuriame buvo iki 1 megabazės žmogaus DNR. Šis žemėlapis, sudarytas naudojant INRIA kompiuterinę įrangą (kartu su Guy Vaysseix ir Jean-Jacques Codani), iškėlė Prancūziją į genomikos lyderių gretas. (6) Čia nėra vietos aptarti priežasčių, dėl kurių Prancūzijos pranašumas taip greitai žlugo, išskyrus tai, kad tai daugiausia buvo tam tikrų užkulisiuose veikiančių sprendimų priėmėjų rimtos mokslinės klaidos ir tuo metu vykdytų sumanių manipuliacijų ministerijų struktūroje rezultatas. (7, 8)
Tuo pačiu metu vyko arši kova dėl „GenBank“ – duomenų bazės, kurioje saugomi visi pasaulio DNR sekų duomenys ir kurią buvo perėmę Nacionaliniai sveikatos institutai (NIH) – nuosavybės, administravimo ir mokslinio valdymo. Kova vyko tarp Energetikos departamento (DOE), kuris buvo įkūręs „GenBank“ savo finansuojamoje Los Alamoso laboratorijoje, ir NIH, finansavusių Nacionalinį biotechnologijos informacijos centrą (NCBI). DOE nuėjo taip toli, kad finansavo konkurencinę duomenų bazę „Genome Sequence Data Base“ (GSDB). Šią duomenų bazę valdė Nacionalinis genomo išteklių centras – pelno nesiekiantis fondas, įsteigtas 1992 m. pabaigoje senatoriaus Domenici iniciatyva. Tai, kad duomenų įvedimas į skirtingas duomenų bazes nebuvo sinchronizuotas, o jų turimų duomenų ženklinimas buvo nenuoseklus, visame pasaulyje mokslininkus pastatė į beveik neįmanomą padėtį.
Akivaizdu, kad čia neįmanoma išsamiai aptarti šių galios kovų. Kaip dažnai būna, jos iškilo tada, kai dominuojantys veikėjai ėmė prarasti pozicijas. Taip nutiko ir Energetikos departamento (DOE) atveju, kuris susidūrė su branduolinės energetikos mokslinių tyrimų programų sulėtėjimu ir rizikavo netrukus likti be finansinių išteklių, jeigu nebūtų sugebėjęs pateikti federalinei vyriausybei ilgalaikės programos, kuri būtų brangi tiek darbo jėgos, tiek lėšų atžvilgiu. Taigi jo projektų vertinimas vyko įtemptos atmosferos sąlygomis, kurios nebuvo labai palankios tam nacionaliniam ir tarptautiniam bendradarbiavimui, kuris neabejotinai būtų lėmęs projekto sėkmę per daug trumpesnį laiką. Laimei, situacija pagerėjo 1997 m., kai DOE finansuojamas bankas tapo komercinis, baigdamas savo, kaip GenBank konkurento, veiklą. Neformali GenBank ir jo Europos bei Japonijos partnerių asociacija, kuri egzistavo nuo 1990 m. ir vėliau tapo oficialia, taip pat suteikė stabilumo. Europos pusėje buvo EMBL, iš pradžių Heidelberge, vėliau jo padalinyje Hinksone, į pietus nuo Kembridžo, ir Europos bioinformatikos institutas (EBI), o Japonijos pusėje – Japonijos DNR duomenų bankas (DDBJ) Nacionaliniame genetikos institute (NIG) Mišimoje. Iš esmės dabar visam pasauliui yra viena DNR sekos duomenų bazė su trimis prieigos taškais: NCBI, EBI ir NIG.
Iš tiesų ne 1980-ųjų pabaiga, o 1995-ieji metai tapo svarbiausiu lūžio tašku Žmogaus genomo programoje – ne dėl to, kad buvo įkurta „Žmogaus genomo iniciatyva“, o dėl to, kad į sceną įsiveržė pašalinis veikėjas. Šis lūžis kilo iš metodo, panašaus į tą, kurį naudojo Danielis Cohenas, tačiau buvusio sėkmingesnio. Tais metais Craigas Venteris ir jo kolegos iš Genomo tyrimų instituto (TIGR) netoli Vašingtono žurnale „Science“ vienas po kito paskelbė dviejų labai mažų bakterijų genomų sekas. Craigas Venteris nebuvo ypač susidomėjęs bakterijomis. Jis buvo dirbęs NIH tyrėju. Domėdamasis technologijų pažanga, jis labai anksti susidomėjo žmogaus genomo sekvenavimo iššūkiu, po to, kai 1990-ųjų pradžioje dalyvavo nustatant neurotransmiterio receptoriaus geną žmogaus 15-oje chromosomoje. Jis iš karto suprato, kad norint, jog tokio pobūdžio projektai būtų sėkmingi, turės pasikeisti mastas, kuriuo molekuliniai biologai buvo įpratę dirbti. Jie turėjo „mąstyti plačiai“, pramoniniu mastu. Craigas Venteris taip pat suprato, kad bendradarbiavimas su valstybinėmis institucijomis reiškia ilgą ir sudėtingą kovą su biurokratija net ir JAV, ir kad, jei jis nori greitos sėkmės, šis kelias yra visiškai neįmanomas. Jis turėjo nuo nulio sukurti specialiai pritaikytą organizaciją. Išmintingai, vietoj to, kad įkurtų tik vieną, jis kartu su savo kolega Williamu Haseltine'u įkūrė dvi. Venter turėjo vadovauti ne pelno siekiančiai organizacijai TIGR, o Haseltine – komercinei organizacijai „Human Genome Sciences“ (HGS), kuri turėjo pirmumo teises į visą TIGR darbą. Taigi TIGR gautų naudos ne tik iš HGS kapitalo lėšų, bet ir iš sutarčių, kurias ji sudarė su dviem senais konkurentais – NIH ir DOE.
Kregas Venteris taip pat intuityviai suprato, kad susidūrus su gausybe įvairių genomo sekvenavimo projektų bei visomis su jais susijusiomis kovomis ir egoistiniu elgesiu, buvo būtina labai greitai įsitvirtinti rinkoje ir užsitikrinti patikimo partnerio reputaciją. Po pirmojo Davido Galaso surengto susitikimo dėl mikroorganizmų sekvenavimo jis suprato, kad jam reikalinga galinga kompiuterinė infrastruktūra. Jis taip pat suvokė, kad TIGR pramoninio masto įranga reiškia, jog jis gali svarstyti galimybę sekvenuoti visą bakterijų genomą, jei jis nėra per didelis, naudodamas atsitiktinio fragmentavimo procedūrą, vadinamą „shotgun“ technika. Hamiltonas Smithas iš Džono Hopkinso universiteto Baltimorėje, esančio netoli TIGR, taip pat tai suprato. Jis buvo pasidalijęs Nobelio premiją su Werneriu Arberiu ir Danieliu Nathansu už restrikcinių fermentų atradimą – fermentų, kurie padarė įmanomą genetinės inžinerijos atsiradimą. Šie fermentai leidžia mokslininkams pjaustyti DNR tam tikrose vietose ir taip žongliruoti „iškirpimo ir įklijavimo“ metodais, kurie yra molekulinės biologijos pagrindas. Kaip bakteriologas ir biochemikas, Smithas buvo susipažinęs su patogenine bakterija Haemophilus influenzae, kuri gamina restrikcinius fermentus. Su jam būdingu įžvalgumu Craigas Venteris suprato, kad netrukus jis gali tapti pirmuoju, iššifravusiu visą genomą!
Taigi 1995 m. balandžio mėn. „Wellcome Trust“ surengtoje konferencijoje „Dormy House“ prie Oksfordo Kreigas Venteris paskelbė, kad jam ir jo maždaug keturiasdešimties žmonių komandai pavyko nustatyti visą H. influenzae genomo seką. Jis taip pat pranešė, kad praktiškai baigė nustatyti mažiausio iš visų žinomų gyvų organizmų genomo – Mycoplasma genitalium – seką. Nors tai buvo labai maži genomai, tai vis tiek buvo nemažas pasiekimas.
Tuo tarpu buvo rengiamas Žmogaus genomo projektas. Jame dalyvavo ne tik dvi pagrindinės JAV federalinės agentūros – Energetikos departamentas (DOE) ir Nacionaliniai sveikatos institutai (NIH) – bet ir daugelis kitų šalių iš viso pasaulio. Didžiojoje Britanijoje galingas privatus labdaros fondas „Wellcome Trust“ 1994 m. įkūrė Sangerio centrą Hinksone, į pietus nuo Kembridžo, kur vėliau buvo įsteigta EMBL filialas. Neformali tarptautinė asociacija „Žmogaus genomo organizacija“ kaip galėjo geriausiai paskirstė žmogaus genomo sekvenavimo užduotis, chromosomą po chromosomos, tarp laboratorijų visame pasaulyje, numatydama užbaigti iki 2005 m. pabaigos. Istorija apie galios kovas ir dramatiškus žygdarbius, kurie vienas po kito paliko savo pėdsaką programos organizavimo procese, užpildytų visą knygą. Žvilgsnis į komentarus beveik kiekviename „Science“ ir „Nature“ žurnalo numeryje per pastaruosius penkerius metus, taip pat į informaciją, pateiktą įvairiose interneto svetainėse, parodys ne tik kovą tarp federalinių agentūrų, bet ir tarp asmenybių tose agentūrose bei tarp šalių.
1998 m., vienu iš tų dramatiškų žingsnių, kuriuos jis taip puikiai moka atlikti, Kreigas Venteris dar kartą pakeitė genomikos veidą. Būtent jis yra netikėtos Blerio ir Klintono deklaracijos priežastis. 1997 m. birželio 24 d. Venter nutraukė TIGR ir HGS susitarimą. Jis tapo laisvas plėsti savo požiūrį į genomiką ir 1998 m. pradžioje paskelbė, kad kartu su „Perkin-Elmer“ įkūrė naują įmonę „Celera“ (lot. „greitas“), kurios tikslas – per trejus metus iššifruoti žmogaus genomą. Planas buvo naudoti „shotgun“ metodą, be išankstinio chromosomų atskyrimo, naudojant superkompiuterius fragmentams surinkti, pasinaudojant Gene Myerso išrastu greitaeigiu algoritmu. Sekvenavimas turėjo būti atliekamas naudojant kelis šimtus „Perkin-Elmer“ kapiliarinių sekvenatorių, o planuojamas genomo „apimtis“ buvo dešimtkartinis, t. y. 30 milijardų bazių. Greitas skaičiavimas rodo, kad šis skaičius nėra neįmanomas, bet jį pasiekti sunku. Viena mašina per tris valandas gali sekvenuoti 96 šablonus, nuskaitant daugiau nei 500 bazių (šios mašinos dabar paprastai nuskaito iki 650–700 bazių). Atsižvelgiant į prastos kokybės šablonus, tai reiškia 300 000 bazių per dieną arba 300 megabazių per trejus metus. Be to, Venteris pasiūlė įrodyti savo metodo įgyvendinamumą iki 1999 m. pabaigos sekvenavus visą (beveik 150 megabazų) genetikų mėgstamo tiriamojo objekto – vaisinės muselės Drosophila – genomą, bendradarbiaujant su Gerry Rubino grupe Berkelyje. Jiems tai pavyko. Verta dar kartą pabrėžti Venterio nepaprastai aiškų mąstymą. Jau seniai buvo aišku, kad drosophila genomas turėjo būti pasirinktas kaip modelinis organizmas. Ne tik šio vabzdžio genetika yra geriausiai žinoma pasaulyje, bet ir jo vystymasis, nors tai ir gali atrodyti keista, yra nepaprastai panašus į stuburinių, pavyzdžiui, pelių ar žmonių, vystymąsi. Taigi Venteris galėjo remtis iš drosophilos gautais duomenimis, kad nustatytų daugelį svarbiausių žmogaus genų, bent jau kaip pirmąjį apytikslį įvertinimą. Tuo pačiu metu, kai jis tobulino savo „shotgun“ technikos masto didinimą, jis galėjo ruoštis žmogaus genomo anotacijai. „Celera“ yra privati įmonė, ir jos tikslas akivaizdžiai yra pelno siekimas. Todėl Venter paskelbė, kad jis nedelsdamas neskelbs savo sekų viešai ir kad bet koks jo sekų naudojimas pelno tikslais bus apmokestintas autoriniais mokesčiais. Esant tokioms aplinkybėms, organizacijos, dalyvaujančios Žmogaus genomo projekte, Sangerio centras, kuris planavo parengti trečdalį sekų, bei Europoje ir Japonijoje dalyvaujančios grupės reagavo labai emocingai. Jie pradėjo nuo to, kad žymiai pagreitino sekos nustatymo darbus, siekdami iki 2000 m. vasaros parengti „darbinį projektą“ – nesusietos genomo „apžvalgą“, o iki 2003 m. – visą seką, t. y. dvejais metais anksčiau nei buvo numatyta iš pradžių. Netrukus konsorciumas paskelbė 22-osios chromosomos seką. (9) Jie taip pat pradėjo plačiai aptariamą viešą diskusiją dėl to, kad surinkdama sekas „Celera“ plačiai naudojo viešosios srities sekas, o tai, kad įmonė norėjo iš to gauti pelno, buvo laikoma piktnaudžiavimu. 2000 m. kovo mėn. Francis Collins ir Craig Venter susirašinėjimas buvo perduotas nacionaliniams laikraščiams, siekiant priversti Venter bendradarbiauti su viešuoju projektu ir nemokamai suteikti savo sekas tyrėjams visame pasaulyje. Būtent į šį susirašinėjimą daroma užuomina Blairo ir Klintono deklaracijoje.
Ką matome šio pernelyg trumpo pasakojimo pabaigoje? Sprogstamąjį vertybių, sudarančių mokslą, mišinį – žinoma, ne tik meilę žinioms, bet ir politinę konkurenciją, šlovės siekimą bei komercinio pasaulio įsikišimą. Iš pradžių tai buvo visiškai amerikietiškas žaidimas, įkvėptas kovos su komunizmu, o vėliau – su tikra ar įsivaizduojama Japonijos technologine viršenybe. Tai lėmė dvidešimties metų paramą novatoriškam privačiam verslui, vykdant politiką, kurią šiandien imituoja ir ši Atlanto vandenyno pusė. Dėl to dar labiau stebina Blairo ir Klintono deklaracija, kuri, atrodo, prieštarauja anksčiau nustatytai pozicijai, tarsi staiga laisvoji rinka ir jos pasekmė – intelektinės nuosavybės apsauga – būtų laikomos grėsme laisvai prieigai prie žinių.
Šiandien labiausiai paplitusi vertybė yra pelno siekimas. Yra sritis, kurioje „Perkin-Elmer“ tyliai kaupia pelną – tai sekvenatorių ir kitos laboratorinės įrangos pardavimas. Vien tik dėl to, kad „Celera“ sukėlė tokį susidomėjimą, šis projektas jau tapo milžinišku sėkmės pavyzdžiu. Šiuo požiūriu vertingos yra ne pačios genų sekos, o jų anotacijos, jų reikšmės atradimas ir iš to galintys kilti išradimai. Genų patentavimas neturi prasmės ne dėl moralinių priežasčių – juk mes patentuojame ginklus, o tai nebūtinai reiškia, kad pritariame jų naudojimui – bet todėl, kad jie nėra kažkas, kas buvo „išrasta“. Kita vertus, biologinės funkcijos supratimas gali padėti atrasti terapinį tikslą ir taip sukurti gydymo būdą. Taip pat žinojimas apie funkciją gali padėti atrasti diagnozės pagrindą, ir, taip, jo naudojimas galėtų būti patentuojamas. Laiko sutaupymas reiškia didesnę galimybę atlikti protingą genomo tekstų anotaciją, ir būtent tai daro „Celera“. Tų, kurie parengė Blairo ir Klintono deklaraciją, motyvacija nėra pagrįsta. Tai, ką iš tiesų reikia stebėti, yra tai, kaip žinios apie genomus bus naudojamos ateityje. Būtent čia glūdi tikroji moralinė problema, bet kas į tai kreipia dėmesį?
A. D.
Papildoma literatūra
• Nacionalinių sveikatos institutų (NIH) ir „Celera“ susirašinėjimo tekstai bei Blairo ir Klintono deklaracija
• Dėl genomo sekvenavimo mokslinių priežasčių žr. Antoine Danchin, „La Barque de Delphes“, Odile Jacob, 1998 m., atnaujinta ir adaptuota knygoje „The Delphic Boat. What genomes tell us“. Harvard University Press, 2003 m.
• Pagerbimas Hiroshi Yoshikawa
Nuorodos
(1) J. Neel, Physician to the Gene Pool : Genetic Lessons and other Stories, Wiley, 1994.
(2) W.J. Schull, Song among the ruins, Harvard University Press, 1990.
(3) L Roberts, « Watson versus Japan », Science, 246 , 576, 1989.
(4) R. Dulbecco, « A turning point in cancer research: sequencing the human genome », Science, 231 , 1055, 1986.
(5) C. DeLisi, « The Human Genome Project », American Scientist 76 , 488, 1988.
(6) P. Rabinow, French DNA, Trouble in Purgatory, The University of Chicago Press, 1999.
(7) Read the 6 issues published by the Groupement de recherche et d'études des génomes (GREG), La Lettre du Greg.
(8) A. Danchin, A brief history of genome research and bioinformatics in France. Bioinformatics. 16, 65, 2000.
(9) I. Dunham, N. Shimizu, B.A. Roe, S. Chissoe, et al . « The DNA sequence of human chromosome 22 », Nature, 402, 489, 1999.