Вставали и технические проблемы, во многом сводящиеся к вопросу о большем (за счет полового размножения) генетическом разнообразии человека по сравнению с микробами, по-старомодному размножающимися бесполым путем. Для секвенирования геномов бактерий мы в свое время отобрали идентичные клоны, которые обеспечили нас однородным образцом ДНК. В случае дрозофилы вариативность ДНК сводилась к минимуму за счет применения инбредных штаммов. Однако, когда дело дошло до генома человека, мы столкнулись с числом генетических вариаций, равным количеству людей на Земле.
Поскольку по своей структуре человеческая ДНК представляет собой двойную спираль из двух взаимодополняющих цепочек, то какую из них выбрать – не имело значения. В то же время имелось и определенное осложнение. Каждая из наших 23 пар хромосом образована 23 хромосомами от матери, включая Х-хромосому, и 23 от отца. 23-я пара хромосом включает хромосому Х и хромосому Y, причем женщины обладают двумя X-хромосомами, а мужчины – одной Х и одной Y-хромосомой.
Возникал вопрос: какую ДНК выбрать для секвенирования – мужскую или женскую? Преимущество образцов, взятых у мужчины, состояло бы в наличии и Х-, и Y-хромосомы, а недостаток – в том, что на долю каждой из них приходилось бы в два раза меньше ДНК, чем для каждой из 22 парных хромосом. При выборе ДНК женщины мы располагаем двойной дозой X-хромосом, но Y-хромосома отсутствует. Если изучать геном одного человека, кого выбрать: некоего усредненного субъекта или выдающуюся личность, скажем, президента Клинтона? С какой ответственностью и риском столкнется этот человек? Даст ли он свое согласие?
Уже на ранних этапах работы выяснилось, что наш выбор не имеет особого значения, поскольку с учетом огромного разнообразия геномов человека, и несомненно, с развитием соответствующей технологии очень скоро будет проведена масштабная работа по секвенированию многочисленных геномов других людей. В то же время большой научный и коммерческий интерес имело выявление последовательностей, связанных с заболеваниями, что означало необходимость обеспечить высокую степень генетического разнообразия образцов, то есть исследование ДНК нескольких доноров для расшифровки геномной последовательности, представляющей не конкретное лицо, а некий сплав геномов человечества, то есть усредненный геном.
Джин Майерс и члены его группы подсчитали, сколько доноров можно привлечь, учитывая имевшиеся у нас компьютеры. Для построения усредненной модели потребовалось ограничиться пятью, максимум шестью человеками. Мы решили составить смесь мужской и женской ДНК, отражающую определенное этническое разнообразие.
Использование образцов человеческой ДНК включало длительные и сложные процедуры получения «обоснованного согласия» (согласие на основе полной информации). Поскольку и Хэм, и я стремились начать работу как можно скорее, решение проблемы было очевидно. На всей нашей планете трудно было найти людей, которые бы осознавали риск, связанный с секвенированием и публикацией их геномов, лучше, чем мы сами. Ни Хэм, ни я не верили в примитивный генетический детерминизм, согласно которому человек целиком зависим от своих генов и любую судьбу можно точно предсказать, прочитав геном. В то же время нам очень хотелось узнать, каковы они, наши гены. Здоровью нашему ничего не угрожало. Правда, можно было ожидать нападок от недоброжелателей, если бы они узнали об использовании нашей собственной ДНК.
Итак, мы оба решили представить для библиотеки легко получаемый и богатый источник ДНК в виде спермы (и вскоре начали шутить о том, кому из нас понадобится большая пробирка, а кому – маленькая). В конце концов мы договорились использовать стандартные стерильные пробирки на 50 мл, а потом замораживали их содержимое. Хэм мог легко приносить образцы прямо на работу, не сообщая лаборантам об их источнике. Однако мое появление в лаборатории с пробирками, которые я вручал бы своим сотрудникам, могло вызвать определенные подозрения. Я нашел выход: экспресс-почта FedEx почти ежедневно доставляла нам коробки с замороженными реагентами от Applied Biosystems, и я брал одну из открытых коробок с сухим льдом, помещал туда мой образец и нес коробку в лабораторию, а большинство сотрудников считало, что образец поступил от Ханкапиллера или Уайта. Эту уловку пришлось повторять несколько раз, поскольку первичные эксперименты требовали большого расхода ДНК.
После того, как работа в Celera пошла полным ходом, вопрос о количестве ДНК для секвенирования встал, как мы и опасались, очень остро. Юристы давали самые разнообразные рекомендации. Для управления процессом я привлек Сэма Бродера, бывшего директора Национального института онкологии, а ныне главного медицинского специалиста компании Celera, и собрал комитет из известных ученых со стороны. Я сразу сообщил Сэму, что у нас уже имеется два образца ДНК, и что именно они используются на начальных этапах секвенирования, чтобы «запустить» программу Celera. Открыв страшную тайну, что в качестве доноров выступаем мы с Хэмом, я объяснил, что группа остальных доноров должна включать женщин и отличаться максимально возможным этногеографическим разнообразием. Вопрос о том, сообщать ли членам комитета об уже ведущемся секвенировании человеческой ДНК от двух доноров, я оставил на усмотрение Сэма. Он считал, что делать этого не стоит, а следует разработать процедуры, подобные тем, что мы с Хэмом уже использовали.
Посмотри мне в глаза
В популярных статьях и книжках о генетике нередко утверждается, что ДНК определяет все особенности организма, от восприимчивости к болезням до IQ (что бы под этим ни подразумевалось) и цвета глаз. На уроках по всему миру детей учат, что если один из родителей передает вам ген, отвечающий за доминантный признак, то именно этот признак вы и унаследуете. Таким образом, если у одного из родителей карие глаза (доминантый признак), то они будут и у всех его детей, а у пар с голубыми глазами (рецесивный признак) почти всегда рождаются голубоглазые дети.
Предположим, вы никогда меня не встречали и не видели моего портрета на обложке этой книги. Вы решили узнать, какого цвета у меня глаза, изучив мой геном. Хорошей отправной точкой может стать один из его томов, а именно хромосома 15. В ней вы обнаружите ген под названием OAC2. Этот ген действует в особых клетках, именующихся меланоцитами и образующих глазной пигмент меланин. Цвет моих глаз, как и любых других, зависит от распределения и содержания меланоцитов, хотя это и сложнее, чем принято считать{155}.
Согласно исследованиям, более 600 людей с нормальной пигментацией, маловероятно, что только этот ген определяет, окажутся ли глаза серыми или голубыми. (Люди с неголубым и несерым цветом глаз обладают парами оснований A/T или T/T в одном варианте и A/G или G/G в другом, либо сочетанием обоих вариантов.) В соответствии с этими данными мой геном указывает на то, что мои глаза с большей вероятностью будут голубыми/серыми: вместо «несерого/неголубого» варианта мой геном содержит два других варианта – один с парами С/С и А/А, а другой – с G/G и А/А. И действительно, глаза у меня голубые. На самом деле цвет глаз зависит от нескольких генов, и у голубоглазой пары изредка могут рождаться дети с карими глазами. Более того, несмотря на преобладание голубого и карего цвета глаз у представителей белой расы, они вполне могут иметь глаза серые, зеленые, темно-коричневые и всех промежуточных оттенков. Упрощенное и упрощенческое толкование генетической заданности цвета глаз в учебниках несправедливо по отношению к Природе.
Членов комитета волновали два серьезных вопроса. Во-первых, у доноров ДНК при оглашении их имен могут возникнуть проблемы с медицинской страховкой, если в их геноме обнаружатся гены, определяющие предрасположенность к каким-то болезням. Наличие мутаций, связанных с нежелательными чертами характера или расстройствами личности, также могло бы повредить донорам. В конечном итоге мы приняли правило, согласно которому, с целью избежать ответственности и защитить интересы наших доноров, Celera будет хранить в тайне их имена. Второй серьезный вопрос касался секвенирования геномов лиц различного этнического происхождения. Моя единственная встреча с членами комитета была связана именно с «расовой» проблематикой. Многие опасались, что полученные данные будут использоваться определенными кругами с целью оправдания расизма. Секвенирование генома пяти белых мужчин, которые якобы отражали все человечество, особенно если учесть, что на генетическом уровне все мы чрезвычайно похожи, казалось мне серьезной ошибкой. Услышав этот аргумент, комитет быстро согласился со мной. Дабы найти около 20 потенциальных доноров, мы поместили объявление в Washington Post, а также расклеили объявления вблизи Celera и Applied Biosystems. И свою ДНК нам тут же предложили два журналиста, один из которых впоследствии написал статью о поиске доноров для Celera{156}.
