Нобелевскую премию по химии присудили за метод редактирования генома

Лауреатами Нобелевской премии по химии в 2020 году стали Эммануэль Шарпантье (Институт инфекционной биологии Общества Макса Планка) и Дженнифер Дудна (Калифорнийский университет в Беркли) «за развитие метода редактирования генома». Победители разделят пополам денежную премию в размере 10 млн шведских крон.

Нобелевский комитет оценил систему генетического редактирования как метод. В своем пресс-релизе комитет отмечает, что Шарпантье и Дудна в 2012 году открыли один из инструментов генной технологии: так называемые генетические ножницы CRISPR/Cas9. Посредством этой технологии ученые могут с высокой точностью изменять ДНК животных, растений и микроорганизмов. Эта технология оказала огромное влияние на науки о жизни, вносит вклад в новые методы лечения рака и может воплотить мечту о лечении наследственных заболеваний.

Открытие «генетических ножниц» случилось неожиданно. Во время исследований бактерии Streptococcus pyogenes Шарпантье обнаружила ранее неизвестную молекулу tracrRNA. В процессе работы она выяснила, что эта молекула является частью иммунной системы бактерий, CRISPR/Cas, которая обезвреживает вирусы, расщепляя их ДНК.

Шарпантье опубликовала свое открытие в 2011 году, тогда же она начала сотрудничать с опытным биохимиком Дженнифер Дудной. Вместе им удалось создать «генетические ножницы» бактерий в пробирке и упростить молекулярные компоненты «ножниц». Затем они экспериментально перепрограммировали их. В своем естественном виде «ножницы» распознают ДНК вирусов, но Шарпантье и Дудна доказали, что ими можно управлять так, чтобы они разрезали любую молекулу ДНК в заранее определенном месте. Там, где ДНК разрезана, можно переписать код жизни. Механизм CRISPR/Cas9 стал одним из самых значимых открытий в области генной инженерии.

С тех пор, как Шарпантье и Дудна в 2012 году совершили открытие, система CRISPR/Cas9 стала самым популярным методом генетического редактирования. Этот инструмент способствовал многим важным открытиям в области фундаментальных исследований. Со временем появились модификации системы: сейчас генетики могут не только вырезать последовательности из ДНК, но и редактировать РНК, а также заменять отдельные нуклеотиды без повреждения генома.

Ученые, в частности, смогли вывести культуры, устойчивые к плесени, вредителям и засухе. В медицине этот инструмент задействуют в клинических испытаниях новых методов лечения рака. Система применялась в скандальном появлении генетически измененных детей в Китае. До сих пор идут споры, в каких случаях этично и необходимо использовать CRISPR/Cas9. Возможно поэтому премию за систему присудили в области химии, а не в области физиологии или медицины.

Специалисты компании Clarivate Analytics, анализирующей цитируемость статей в научной базе данных Web of Science, прогнозировали присуждение Нобелевской премии по химии за исследования в области нанокристаллов. Хен Тэ Хван из Национального Университета Сеула разработал относительно недорогой метод создания нанокристаллов переходных металлов, которые можно применять, например, в качестве контрастного вещества при МРТ. Кристофер Мюррей из Университета Пенсильвании и Маунги Бавенди из Массачусетского технологического института придумали, как получать полупроводниковые нанокристаллы, или квантовые точки заданного размера.

Исследователи продолжают развивать методы их синтеза и применения в оптике и биомедицинской визуализации, а также занимаются усовершенствованием свойств нанокристаллов.

Еще одной парой кандидатов были Стивен Бухвальд из Массачусетского технологического института и Джон Хартвиг из Калифорнийского университета. Используя палладий как катализатор, они смогли присоединить аминогруппу к ароматическому кольцу. Этот способ был назван в честь его создателей – реакция Бухвальда-Хартвига. Это не первый метод связывания атомов азота и углерода, но большинство предшественников плохо работали с ароматическими соединениями. Реакция Бухвальда-Хартвига позволила синтезировать в лабораторных условиях многие природные алкалоиды.

И, наконец, премия могла достаться Макото Фудзите из Токийского университета, который специализируется в области супрамолекулярной химии комплексных соединений. Его работы посвящены самосборке органических молекул в крупные, скрепленные атомами металлов пористые комплексы – молекулярные контейнеры.

В 2019 году награду в этой номинации получили Джон Гуденаф (университет Техаса в Остине), Стэнли Виттингхэм (Университет Бингемтона, США) и Акира Ёсино (работает в корпорации Asahi Kasei и Университете Мейдзё).

По материалам ИА «Интерфакс», Газета.ру, RT.