От гледна точка на инженер към биологията, професорът по генетика от Харвард Джордж Чърч е пионер в много от технологиите за секвениране и синтезиране – или, както той се изразява, четене и писане – ДНК, включително така наречените техники от „следващо поколение“, които ускориха повиши и намали разходите за секвениране. Неговата работа е отделила множество биотехнологични компании и той е директор на — и първият доброволен донор за — Проект за личен геном , която има за цел да секвенира и направи публични геномите на 100 000 души, за да подобри нашето разбиране за човешката генетика, биология и здраве. Също в списъка със задачи на Църквата? Принос към този на президента Обама Инициатива БРЕЙН и не толкова малкият въпрос за довеждането на вълнестия мамут обратно от изчезване .
Science Friday разговаря с Чърч за геномите и неприкосновеността на личния живот, защо възкресяването на изчезнали видове може да бъде благодат за екосистемите и времето, през което е оцелял на изцяло синтетична диета.
Научен петък: Проектът за личен геном събира много генетични данни, които изискват анализ. Как се справяте с предизвикателството?
Джордж Чърч: Нашата група и много други като нашата интерпретират много цели геномни последователности всеки ден. Основната пречка пред изследването не е изчислителната мощност, а получаването на споделена геномна и медицинска информация. В момента има всички тези силози [в арената за геномно секвениране] и броят на силозите расте, така че всеки силоз трябва да има свой собствен набор от геноми, за да осигури интерпретация. Ако не го споделят, значи статистическата мощност е ниска. Имаме нужда от решение, което ни позволява да споделяме тези генетични данни и данни за черти.
А проектът Personal Genome улеснява споделянето. Как се роди идеята за организацията с нестопанска цел?
През 2005 г. ние разработвахме технология, както обикновено, гледайки собствената си работа, и осъзнахме, че технологията се разраства бързо за период от месеци, от секвениране на бактериален геном към по-големи геноми. Ако щяхме да правим хора, трябваше да получим разрешение. Погледнах го и бях малко изненадан, че при статуквото изследователите обещаваха анонимност на своите обекти. Изглеждаше, че както последователностите на генома, така и чертите са силно идентифициращи личности, а данните също са лесни за избягване. Казах, нека проучим алтернатива на неискреното обещание, че можем да предпазим генетичната информация от повторно идентифициране, и вместо това да наберем кохорта, която конкретно разбира в какво се забърква. Това беше първата радикална мисъл в проекта за личен геном. Биоетиците го харесват, защото сме откровени с изследваните лица, а изследователите го харесват, защото могат да споделят данните.
Наистина искате голям набор от данни за всеки човек, вместо набор от данни, който е много плитък, само с няколко неща за всеки човек. Открихме, за наша приятна изненада, че винаги имаше повече доброволци от необходимото. Сега проектът за личен геном стана международен. Предполагам, че можете да го наречете вирусно разпространение в добрия смисъл на думата.
Секвенирането на целия геном може да се използва в персонализираната медицина, което включва приспособяване на лечения към индивиди въз основа на техния генетичен състав. Въпреки че идеята за персонализирана медицина съществува от известно време, много хора казват, че тя не е осъществена напълно. Как отговаряте на критиките, че вече е трябвало да се случи?
Някои хора имат много твърди идеи за това какво очакват да бъде бъдещето. Според мен вече се е случило. Персонализираната медицина основно означава молекулярна биология и имаме това от известно време. Има тези идеи за фармакогеномиката [използване на генетична информация за предписване на най-ефективните лекарства с най-малко странични ефекти] като „приложението убиец“ и мисля, че „приложението убиец“ всъщност е тестване на носител [тестване, за да се види дали някой носи ген за заболяване, което може да се предаде на неговото или нейното дете]. Тестване на носители провеждаме от 1991 г., с вече известния патент на Myriad [компанията за молекулярна диагностика] [на гените за податливост на рак на гърдата, BRCA1 и 2] – но сега тестваме стотици гени. Наистина не познавам никой на планетата, който планира да възпроизвежда, който не би могъл потенциално да се възползва от тестването на носител днес. Не е нужно да чакаме още едно десетилетие за персонализирана медицина. Имате налични стоки и услуги – те просто не се рекламират правилно, което е добре, защото обичайната критика е, че имаме поле, пълно с реклами. Е, това е анти-хайпът, защото персонализираната превантивна медицина [под формата на тестване на носители] действително работи, но не достатъчно хора знаят за това.
Вашата работа се простира отвъд човешките геноми – сега сте научен съветник на проект за премахване на изчезването, който планира да възкреси пътнически гълъби и вълнисти мамути. Как се включихте?
Знаех за пътническия гълъб, но не бях наистина обсебен от него, както направи Бен Новак [изследователският консултант, ангажиран със съживяването на птицата], един от студентите, които прекараха едно лято в моята лаборатория. Но когато стигнахме до темата, изведнъж щракна. Древното ДНК секвениране вече става широко разпространено. Следващата стъпка беше да видим дали разбираме какво ни казва древната ДНК чрез вмъкване на части от нея в съществуващи геноми. По този начин съчетах моите и тези на другите интереси към древната ДНК със синтетичната биология.
Защо да възкресяваме видове като вълнестия мамут и пътническия гълъб?
Мисля, че става дума за ключови видове и екосистеми. Някои хора смятат, че трябва да се фокусираме само върху живите. Но един от начините за фокусиране върху живите е осигуряването на ключови видове, които помагат на онези, които все още са живи, да оцелеят по-добре. [Ключовият вид е организъм, който играе непропорционално голяма роля в своята конкретна екосистема.] Мамутът и пътническите гълъби са може би най-типичният ключов вид в историята. Мамутът със сигурност беше най-големият в тундрата. Пътническите гълъби бяха най-голямото ято птици в историята — почти пет милиарда птици. Те са яли семена от кестени, бук и други дървета. Когато изчезнаха, тези огромни количества храна, които щяха да паднат от дърветата на земята, предизвикаха огромна експлозия на популацията на гризачи. Това предизвика експлозията на населението в кърлежите. Вероятно е, но не е доказано, че това е предизвикало експлозия в лаймската болест. Целта е да се помогне на екосистемите, които помагат на хората.
Съществува и целта на вдъхващи страхопочитание събития, като Армстронг да стои на Луната - да знаем, че усилията ни за опазване на околната среда не са обречени, където един по един видовете умират и никога не се връщат. Знаем, че това е нещо, което можем да спечелим. Тогава става въпрос за приоритети, а не за невъзможност.
Имате ли научен идол?
Израстването, Лутър Бърбанк, наистина ми хареса. Опитах се да повторя някои от неговите експерименти като дете, присаждане и така нататък. Той беше ботаник. Той изучаваше много плодни дървета, като ябълки и круши, и изследваше как можете да присадите едно дърво върху друго. Така че можете да се възползвате от дърво, което има устойчивост на инфекция в корените, но тогава друго дърво ще има добри плодове. Може би изопачавам това, защото по-голямата част от идолизирането ми на Лутър Бърбанк беше, когато бях дете - всичко това е спомен за деветгодишно дете, вероятно четящо научно-популярни книги. Джордж Вашингтон Карвър, не знаех много за него, но ми хареса идеята, че ще използва много различни фъстъци. Докато пораснах, започнах да харесвам Барбара Макклинток, Фред Сангър и Ед Луис, всички от които имаха много, много малки лаборатории - които, очевидно, не подражавах, но мислех, че е наистина впечатляващо колко много могат да направят, просто от тяхната внимателност.
Изглежда сте били привлечени от растенията отрано. Защо така?
Не исках да наранявам животните с експерименти, докато при растенията нямах нищо против да присадя клон. Просто мислех, че е най-голямата тръпка, когато мога да присадя клона от едно място на друго и няколко месеца по-късно беше напълно добре, с малък белег. Имах и две оранжерии, пълни с орхидеи. Майка ми беше адвокат и един от нейните клиенти не можеше да й плати, затова й плати в орхидеи. Научих много за орхидеите.
Сега сте веган. Как започна това?
Едно лято бях в изучаване на квантова физика в MIT и имах малко свободно време и се присъединих към изследване на диета. Беше не само веган, но и напълно синтетичен. Целта им беше да ме лишат от левцин и да видим какво ще стане. Разбира се, лишаването ви от незаменима аминокиселина като левцин обикновено не е добро нещо. Може да причини увреждане на мозъка, ако се прави в излишък. Така че вероятно е така и може би щях да бъда по-успешен, ако не бях участвал в това диетично проучване. Но във всеки случай се вдъхнових от него и научих много за храненето това лято.
Веганството е малко трудно за поддържане, когато пътувате, но фактът е, че с моя метаболизъм така или иначе нямам нужда да ям повече от веднъж на всеки няколко дни. Понякога ще пропусна всички хранения за един ден. Просто забравям за това, особено ако семейството ми не е наоколо. Съсредоточавам се върху една конкретна тема, по която съм обсебен, и ако няма нещо, което да ме прекъсне. Просто продължавам.
Как ви хрумват идеите?
Имаме необичайно лаборатория [в Харвард] това е много интердисциплинарно, с куп нови неща, върху които работим, върху които никой не работи никъде другаде по света. Лесно е да мислим за нови неща, защото вече жонглираме с куп топки и те се сблъскват по интересни начини. Тъй като ние решаваме проблеми, хората идват при нас с интересни проблеми, при които са свършили голяма част от работата – те са оформили това, което е важно – и ние просто трябва да разберем дали това всъщност е нисък плод или не, по отношение на технологиите.
Колко често се реализира една идея?
Мисля, че е доста рядко да не ходят никъде. Въпрос на време е. Понякога изпреварват времето си. Някои хора казват, че да изпревариш времето си е наистина готино, но всъщност не е готино. Това е разочароващо. Това, което трябва да направите, е да знаете колко дълго да го оставите на рафта - за да имате подготвен ум, където идеята е готова да скочи, щом липсващото парче от пъзела се появи.