2020 йилнинг кимё йўналиши бўйича Нобель мукофотини генларни таҳрирлашда ишлатиладиган CRISPR/Cas9 усулининг кашфиётчилари – Эммануэль Шарпантье ва Женнифер Дуднага насиб этди. Ушбу усул биология йўналишида, умуман, илм-фанда сўнгги йиллардаги энг шов-шувли воқеа бўлди. «Дарё» Meduza нашрининг генетик касалликларни реал даволаш технологиясига тўғридан-тўғри йўл очган кашфиёт ҳақидаги таҳлилий мақоласини таржима тариқасида тақдим этади.
Ушбу янги метод аллақачон рак касаллигини даволашда ўсимлик ва микроорганизмларнинг генлари билан ишлашнинг эски ва ишончсиз йўллари ўрнига қўллаб келинмоқда ва бу биокимёнинг революциясига сабаб бўлди. Умуман олганда, генларни таҳрирлаш илм-фаннинг айнан Нобель мукофотини кутиш мумкин бўлган йўналишидир. Қўмита аъзоларининг қароридаги энг қизиқ нарса, эҳтимол, совриннинг CRISPR иши учун берилгани эмас, балки уни кимга бергани ва кимга бермаганидир.
Узоқ кутилган CRISPR, яъни Cas9 ген таҳрирлаш тизими учун Нобель мукофоти ҳақида ёзиш қандайдир тушунарсиз тарзда ёқимли ҳисларни уйғотди. Худди мукофотни сизга беришмади ва янги технологияларда ўз қўлларингиз билан ишлашнинг имкони бўлмади (ушбу тизимларни ўрганишда жуда катта ҳисса қўшган кўплаб яқин ҳамкасблар бўлишига қарамай). Бироқ бу кашфиётнинг истиқболи ва унинг Science журналидаги мақоласидан Нобель қўмитасининг пресс-релизигача бўлган тезлиги одамни ҳайратда қолдиради.
Яна бир ҳис борки, уни тасвирлаш сал қийинроқ: бундан олдинроқ сиз CRISPR/Cas9 ҳақида асосий таҳлилий мақолани яримкинояли («ушбу ҳарфларни эслаб қолинг») сарлавҳа билан эълон қилиб, унда Нобелни эслаб ўтасиз ва тўрт йил ўтиб у Нобель мукофотини қабул қилиб олади. Эҳтимол, ҳақиқат шундан иборатки, бундай нарсалар илм-фан ривожига эргашувчиларга катта, тезкор, амалий аҳамиятга эга бўлган, шунингдек, шахсий ютуқларга бўлган унутилган эътиқодни – XIX аср руҳидаги нарсаларни сингдиради.
Илм-фан охирги ўн йилликда кўпроқ жамоавий, узоқ вақт олувчи ва ташкилий томондан қийин бўлган ишга айланиб қолди ва бу фақатгина физикада эмас, балки бошқа йўналишда ҳам шундай. Бир неча йил ичида шунчаки қарашлардан одамлардаги клиник синовларга ва бунинг ортида Нобелга эришиш бундай кам сонли истиснолар орасида ажралиб туради ва ёқимли ҳисларни уйғотади.
Аслида нима учун генни таҳрирлаш усули керак?
Массачусец технология институти профессори Эрик Ландер ўзининг муҳим тарихий тавсифида ёзади: «CRISPR сингари бутун биологияни тезда эгаллаб олган бошқа бир кашфиёт ҳақида эслаш қийин». Қандай қилиб бунчалик баландпарвоз гаплар келиб чиқаётганини тушуниш учун биологлар ўзларининг асосий объектлари бўлган тирик жонзот ва уларнинг генлари билан қандай алоқа қилишини тушуниб олиш керак.Агар исталган биология дарслигининг ДНК, РНК, оқсил синтези ва бошқа мураккаб молекуляр жараёнлар ҳақида сўз борадиган бўлимига қарасангиз, у ерда, одатда, жуда чиройли, ёрқин ва эслаб қолиш осон бўлган расмларга кўзингиз тушади: рибосома геннинг РНК нусхаси бўйлаб юриб, бир вақтнинг ўзида синтез қилинган оқсилни ўраб олади; бошмалдоқли қўлқопга ўхшаш ДНК-полимераза ДНК бўйлаб ҳаракатланади ва унинг янги нусхасини ишлаб чиқаради – шунга ўхшаш бошқа нарсалар.
Интуитив равишда айтоламанки, буларнинг барчаси олимларнинг моҳирлик билан ушбу тирик тизимни алоҳида найчага ажратиб олишлари ва жуда чиройли бўлган молекуляр машиналарнинг бир-бири билан қандай алоқада бўлишини жуда кучли микроскоп орқали текширишлари натижасида пайдо бўлган кўринади. Бироқ бизнинг қўлимизда батафсилроқ (ва яхшироқ) китоб бор экан, унда бу чиройли (ва ҳатто тўғри) чизмалар камроқ жой эгаллайди ва эритма, жадвалларнинг тавсифлари ва ҳар хил генларнинг оқ-қора доғли фотосуратлари, аксинча, кўпаяди.
Ҳамма гап шундаки, молекуляр биологлар анатом, зоолог ёки физиологлардан фарқли ўлароқ, нима билан ишлашини ўз кўзлари билан кўра олмайди (яқин-яқингача бу умуман иложсиз эди). Албатта, ҳужайрадан кўпроқ миқдорда ДНК ажратиб олиб, қуритиб, унда нима борлигини кўришга ҳаракат қилса бўлади (у оқ докага ўхшайди), аммо бундан ҳеч қандай маъно йўқ. Молекуляр биологлар қандай қилиб алоҳида оқсил молекуласи керакли ген ҳудудини топиб, унга киришиб, уни қандай фаоллаштириб юборганини кузатиши имконсиз.
Аммо буни тажриба орқали кузатиш мумкин, бунинг учун айнан ўша доғларнинг гендаги жойлашувини кузатиш керак бўлади. Организмнинг иши қандай ўзгаришини кўриш учун биологлар нозик пинцет ёрдамида ДНКдаги бир нечта «ҳарфларни» олиб, ўз қўллари билан ўзгартира олишмайди, лекин у буни найчада кўр-кўрона, табиатнинг ўзи эволюцияда ишлаб чиқарган воситалар ёрдамида амалга ошириши мумкин. Бундай воситани топиш, ундан қандай фойдаланишни тушуниш ва бу иш учун уни тўғри қўллаш эса алоҳида масала.
2012 йилда Дудна ва Шарпантье CRISPR/Cas9 «молекуляр қайчи»си ёрдамида ДНКни мақсадли кесиш технологиясини тақдим этишидан олдин ҳам, албатта, биологлар турли йўллар билан ДНК манипуляцияси билан курашиб, баъзи организмларнинг генларини таҳрирлаганди. Бу ҳеч бўлмаганда GMО ҳақида мунозаралар ушбу ишдан анча олдин бошланганидан тушунарли, аммо қандайдир тарзда бу организмларни яратиш керак эди, демак, бунинг учун воситалар бўлган эди.
Бироқ бу ерда энг муҳими тафсилотларда яширинган. Улар ўша пайтда мумкин бўлган ва имконсиз бўлган чегаралар жуда хира эди: масалан, агар геномни таҳрирлаш учун нимадир қилмоқчи бўлсангиз, бактериялардан баъзи бир ҳужайрали қўзиқоринларга ўтказилса, у ҳолда сиз барча керакли жиҳозлар арсеналини ўзгартиришингиз керак бўлади ва бундан нимадир чиқиши ҳақиқатдан узоқроқдир.
Энг кенг тарқалган генетик модификация – бактерияларнинг ўзгартирилиши шунчалик содда процедура бўлиб, уни ҳар қандай қизиққон ўқувчига бир неча соат ичида ўргатиш мумкин (ҳужайра + буфер + ДНК + термостатда бир ярим дақиқа, кейин эса музда шунча вақт). Агар бактериялардан, мисол, дрозофилларга ўтадиган бўлсак, ана унда мураккаб воситалар ва узоқ процедуралар керак бўлади. Сичқонни ўзининг генида инсоннинг ирсий касаллигига мос келадиган мутация қўшиш лабораторияда бир неча ой вақт оладиган вазифадир. Агарда бу иш инсон ҳужайраларида из қолдирмасдан қилишни хоҳлашса, биологияда бу вазифа худди астрономларники кабидек кўринади, аммо ушлашнинг иложи йўқ.
Умуман олганда, Нобель қўмитасининг катта формуласида «генларни таҳрирлаш» нимани англатишини тушуниш учун бу кашфиётдан олдин нима қилишни иложи бор бўлганини тушуниш керак. Бу жуда ҳам қийин, чунки бунда бутун молекуляр-биологик арсенал назарда тутилмоқда. Бироқ бу имконсиз эмас, амалий жиҳатдан буни қилиш мумкин. 2012 йилгача генларни таҳрирлаш минг хил восита ва катта тажриба талаб этадиган санъат даражасида бўлган бўлса, 2012 йилдан кейин тўғридан-тўғри технологияга айланди: ДНКнинг керакли бўлагини синтез қиласиз, бир-икки генетик тузатишлар киритиб, уни ҳужайрага жойлайсиз ва қарабсизки, таҳрирланган ген тайёр.
Бу қандай ишлайди?
Талаффуз қилиш қийин бўлган CRISPR/Cas9’нинг ортида ушбу воситанинг аббревиатура ётади. CRISPR – бу бактериал геномларда учрайдиган ғалати такрорланишлар, (инглизчада clustered regularly interspaced short palindromic repeats), яъни интервалгача бўлган кластерли қисқа палиндромик такрорланиш. Оддий тилда айтганда, бу маълум бир бактерия ёки унинг аждодлари дуч келган ва қандай қилиб йўқ қилишни биладиган вирусларнинг геномик картотекасидир.
Cas9 ушбу тизимнинг бир қисми бўлиб, у одатда бундай картотекалар ёнида жойлашган генларнинг бири бўлади, у аслида вирусларни йўқ қилувчи оқсилни кодлайди. Бу вирусларга ҳужум қилиш ва уларнинг ДНКларини йўқ қилиш учун картотекадан олинган қўлланма РНКларда фойдаланган фермент ҳисобланади. CRISPR тизими ўз вазифаси жиҳатидан ва маълум даражада тузилиши жиҳатидан юқори ҳайвонларда РНК-аралашув тизимига ўхшашдир, фақат иккинчиси тақдирнинг ғалати иродаси билан ўрганиш осонроқ бўлган бактериялар тизимидан илгари топилган.
CRISPR тизимлари турли бактериялар учун фарқ қилади ва аслида, улар нафақат бактерияларга, балки архейларга ҳам хосдир – айнан уларда у 1993 йилда испан тадқиқотчиси Франциско Мохико томонидан кашф этилган ва ўрганилган эди. Cas9 бу каби тизимларнинг барчасида эмас, балки уларнинг энг оддийларида (II тип) – кейинчалик геномик таҳрирлаш учун кенг қўлланиладиган тизимларда учрайди.
I типдаги тизим сал қийинроқ ва турфа хил бўлиб, унда кўплаб компонентлар мавжуд, аммо генни таҳрирлаш учун улар қўлланилмайди, бунга сабаб эса уларнинг ўта қийинлигидир. Шунга қарамай, ҳозирги кунда бизнинг инсоний муаммоларимизни ҳал қилиш воситаси сифатида қараладиган ушбу воситаларнинг барчаси одамлар билан боғлиқ бўлмаган тадқиқотлар давомида топилган ва бунинг учун, албатта, «саратон касаллигини даволаш» сўзи билан ёзилган аризаларга қараганда камроқ пул берилганини ҳам ёдда тутиш керак.
Ақл бовар қилмас илмий мусобақада ким ғолиб бўлди?
Бугун Нобель мукофотига сазовор бўлган иш, аслида, 2012 йилда бошланган эди. Аммо 1993 йилда Можиконинг биринчи мақоласи нашр этилганида ва 2012 йилда Шарпантье ва Дуднанинг мақоласи нашр этилганида уларнинг кашф этилиши учун жуда муҳим бўлган нарса содир бўлди, тафсилотларга тўхталмай буни айтиб беришнинг иложи йўқ. Маълумот ўрнида, кашфиётнинг бутун тарихи 2016 йилда МТI профессори Эрик Ландер томонидан батафсил таҳлил қилинган ва унинг шахсий қарашлари Дудна ва Шарпантьенинг кейинги изоҳлари билан тўғри келади.Энг асосийси, CRISPR тадқиқотлари билан боғлиқ воқеалар жуда тез содир бўлди: дастлаб, жуда узоқ вақт давомида ҳеч ким бактериал генларда ғалати такрорланишларга эътибор бермади. Кейинчалик, аста-секин келиб чиқиши рус бўлган француз биологи Александр Болотин, вирусолог Евгений Кунин, Danone учун йогурт ишлаб чиқаришда иштирок этган француз тадқиқотчилари ва бошқа кўплаб олимларнинг ишлари мавзуга танқидий эътиборни жалб қилди. Аста-секин бу мавзу қанчалик муҳим ва катта аҳамиятга эга экани аниқлашиб борди ва 2012 йилга келиб, ҳақиқий ақл бовар қилмас мусобақа бошланди. Вирусга қарши иммунитетнинг бактериал тизимидан универсал геномик қайчи яратишда биринчи бўлиш пойгаси шу қадар тезликда содир бўлдики, у том маънода кунлар ва ойлар давом этди.
2012 йил бошида муаммони ҳал қилишга икки гуруҳ яқинлашди: ҳозирги совриндорлар Дудна ва Шарпанте гуруҳи ва литвиялик биокимёгар Виргиния Шикснис гуруҳи. Охир-оқибат икки гуруҳ ҳам бир хил нарсани бажара олди: бактериал ферментни найчада зарур бўлакларга бўлишни ўрганди. Қуйида Эрик Ландердан иқтибос келтирамиз:
«Шикснис ўз мақоласини 2012 йилнинг 6 апрелида Cell журналида эълон қилди. Олти кун ўтиб эса журнал мақолани ўзаро келишувсиз рад этди (ортга назар ташлайдиган бўлсак, Cell муҳаррири мақола жуда муҳим деб айтган эди). Шикснис қўлёзмани қисқартирди ва 21 май куни Proceedings of the National Academy журналига топширди, у 4 сентябрь куни интернетда нашр этилди. Бу Шарпантье ва Дуднанинг мақоласига жуда қўл келди.
Шикснисдан 2-ой ўтгач (8 июнь), Science’га юборилган қўлёзма бир ойдан кам вақт ичида кўриб чиқилди ва 28 июнь куни интернетда нашр этилди. Иккала гуруҳ ҳам технологиянинг имкониятларини аниқ англади, Шикснис «бу кашфиётлар универсал дастурлаштириладиган РНК-бошқарувли ДНК эндонуклеазаларини ривожланишига замин яратмоқда», деб таъкидлаган бўлса, Шарпенте ва Дудна «РНК дастурлаштирилган геном таҳрири учун тизимдан фойдаланиш имкониятларини» таъкидлади.
Эрик Ландерни бу ерда холис деб бўлмайди: ушбу мақолада у нафақат АҚШдан узоқ бўлган литвалик олимнинг (яқинда тан олинган, ҳеч бўлмаганда Кавли мукофоти шаклида), шунингдек, у биринчи марта шунга ўхшаш тажриба ўтказган бўлажак ҳамкасби Фенг Жангни кейинги устунлигини ҳимоя қилди. Фақат синов найчаларида эмас, балки ҳақиқий тирик ҳужайраларда ҳам. Ажабланарлиси шундаки, буларнинг барчаси бир йилда содир бўлди: Жангнинг мақоласи 2013 йил январь ойида эълон қилинди.
Сколтех ва Ратгерс университети профессори Константин Северинов
«Расмий равишда, Шарпанте, Дудна ва ҳаммуаллифларнинг иши вирусларга қарши бактериал ҳимоя тизимидан дастурлаштириладиган нуклеазалар, яъни ДНК орқали керакли жойда тишлайдиган «қайчи» яратишда фойдаланиш мумкинлигини биринчи бўлиб кўрсатди. Бошқа барча технологиялар шундан келиб чиқди. Бу Нобель мукофоти учун етарли бўладими-йўқми, бу алоҳида мавзу. Албатта, бу ерда литвалик Виргиния Шикснис гуруҳи олимлари жуда ўхшаш тажрибалар ўтказгани ва жуда ўхшаш нарсаларни намойиш этгани билан боғлиқ баъзи бир фаразлар мавжуд.Яна уларнинг иши (кўриб чиқиш пайтида) ушлаб турилгани ҳақида баъзи бир хунук ҳикоялар мавжуд, аммо ким ва қандай қилиб – бу номаълум эди, шунинг учун Дудна ва Шарпантенинг асарлари биринчи бўлиб Science’да пайдо бўлди ва Шиксниснинг ишлари кейинчалик камроқ нуфузга эга журнал PNAS’да чиқди. Шу сабабли, мен бу ерда Фенг Жангни эмас, балки Шикснисни эътиборсиз қолдирмоқдаман (унинг устуворлигини Эрик Ландер ҳимоя қилади). Бироқ ҳақиқат шундаки, айнан Фенг биринчи бўлиб бу ишни тирик ҳужайраларда кўрсатиб берди».
CRISPR пойгасидаги тадқиқотчиларнинг турли гуруҳлари энди технология атрофидаги патент низоларида қатнашмоқда, аммо қандайдир объективликка эришиш ҳаракатлари муваффақиятсизликка учрайди. Ҳар бир томон аллақачон ўз фикрини билдирган ва воқеаларнинг мустақил иштирокчилари деярли доим сукут сақлашади. Евгений Кунин Meduza’га Нобель қўмитасининг бугунги эълонига изоҳ беришдан бош тортди, Александр Болотин «бу рўйхат жуда узун, мукофотланганлар кўп бўлади», деган сўзлардан бошқа ҳеч нарса айтолмаслигини билдирди ва Виржиния Шикснисдан изоҳ олишнинг имкони бўлмади. Яна бир истисно – Жорж Чэрч эди, у Фенг Жангга ўхшаш асарни 2013 йил бошида нашр этди. Science билан суҳбатда у бу танловдан жуда мамнунлигини айтди ва «Фенг Жанг шунчалик ижодий ғояларга тўлганки, келажакда у бир ёки иккита (Нобель мукофоти) олишига шубҳа қилмайман».
Рақобат ўз йўлига, аммо у асосий мақсаддан чалғитмаслиги керак – саккиз йил олдин инсоният генларни тузатиш учун ноёб воситага эга бўлган эди ва бу ким томонидан ва қачон ихтиро қилингани унчалик муҳим эмас. Охир-оқибат, бирор-бир олим Нобель мукофоти учунгина илм-фан билан шуғулланганини тан олмаган.
Изоҳ (0)