Почему жирафы не умеют говорить? …и при чем здесь Innovators Under 35

Не это волновало молодую ученую из Киева Ольгу Дудченко, когда она работала над методом быстрой расшифровки генома млекопитающих. Но ученая неожиданно для себя нашла ответ и на этот вопрос. Ольга — одна из 35 лучших новаторов мира в возрасте до 35 лет по версии журнала MIT Technology Review, который опубликовал свой традиционный ежегодный рейтинг Innovators Under 35 за 2019 год, в котором названы имена 35 лучших молодых новаторов мира.

Nota bene: Innovators Under 35 — ежегодный рейтинг, публикуемый журналом MIT Technology Review, в котором названы 35 лучших новаторов мира в возрасте до 35 лет. Подкатегории наград меняются из года в год, но в основном сосредоточены на биомедицине, вычислительной технике, коммуникациях, бизнесе, энергетике и Интернете.

Среди ученых, предложивших уникальные разработки лечения болезней с помощью генной инженерии, две молодые женщины — биолог Ольга Дудченко из Киева и физик Ида Павличенко из Баку, до отъезда в США, окончили известные московские вузы — МФТИ и МГУ.

Далее судьба привела их обеих в американский штат Массачусетс: Иду — в Институт Вейсса в Бостоне, а Ольгу — сначала в Broad Institute в Кембридже, а потом в Медицинский колледж Бейлора и Университет Райса, где она создала лучший способ определения последовательности генома.

Секвенирование генома и DNA Zoo

Еще в 2001 году на лужайке перед Белым домом объявили, что ученые секвенировали геном человека. Современные машины для секвенирования генома работают очень быстро, считывая ДНК арахиса, баклажана или броненосца за два дня. Но то, что они выдают, — это миллиарды неорганизованных фрагментов кода ДНК. Ольга Дудченко придумала, как столь же быстро соединить их в правильном порядке, чтобы выявить фактический геном.

Исследовательница c Украины сочетает собственные методы и алгоритмы с уже известным Hi-C-методом, который показывает, какие фрагменты ДНК находятся физически близко друг к другу, что значительно облегчает их сборку.

А это, в свою очередь, открывает огромные возможности в плане изучения эволюции видов, их взаимодействия, а также позволяет защитникам природы сохранить гены вымирающих животных, а впоследствии, возможно, и восстановить их популяцию.

В конце 2018 года Ольга Дудченко и ее коллеги поделились первыми результатами своего «зоопарка ДНК» (DNA Zoo), показав сквозные последовательности хромосом для более чем 50 видов, включая гепарда, красную панду и бразильского дикобраза.

Теперь молодая ученая-генетик поставила задачу охарактеризовать геном каждого вида на Земле. «Зоопарк ДНК» (украинку называют его «главным зоологом») публикует новые данные каждую неделю.

Биография Ольги Дудченко, родившейся и окончившей обычную школу в Киеве, не менее интересна, чем то, чем она занимается.

«Я защитила кандидатскую диссертацию в 2012 году, — рассказывает Ольга. — Встал вопрос: что делать дальше? В Украине, как и в России, к сожалению, заниматься генетикой в то время было слишком сложно. Поэтому я уехала в США как постдок — это стандартная позиция после того, как защищаешь кандидатскую. Благо, что украинские и российские диссертации в области биологии, физики и математики признаются в США. Пришлось поменять научную область после переезда — из теоретической биофизики я перешла в генетику. Сначала попала в Кембридж, Массачусетс — Broad Institute. Потом мы всей лабораторией переехали в Техас. В 2018 году мы запустили проект DNA Zoo, который теперь и привлек внимание СМИ».

Руководитель лаборатории, в которой работала Ольга Дудченко, был одним из изобретателей Hi-C метода, демонстрирующего, как геном человека складывается внутри ядра в 3D. Если эти длинные молекулы выпрямить в одну линию, то они будут 1,83 м в длину. Вопрос был в том, в случайной ли форме они свернуты в такие маленькие объемы или есть какие-то закономерности. Эмпирическим путем Ольга и ее коллеги выявили определенный алгоритм молекулярной цепочки. Благодаря этому теперь даже сложные геномы человека и любого млекопитающего можно собирать за считанные дни. И это стало настоящим прорывом.

«Наши наработки показали: то, что было сделано за 3 млрд долларов в Human Genome Project, мы можем делать за тысячу долларов», — говорит Ольга Дудченко. — А другие организмы, которые имеют меньший геном, можно собрать и дешевле. Это и стало подспорьем для появления DNA Zoo. Особенностью нашей работы является то, что мы делимся данными о геномах без каких-либо ограничений и приглашаем всех к сотрудничеству. Как только геномы собраны, мы выкладываем их на сайт».

Сегодня в «зоопарке» ученых уже более ста геномов. Они собираются не ради праздного интереса. Так, например, расшифрованный геном комаров — переносчиков желтой лихорадки позволит ученым придумать, как контролировать их популяцию. В сельском хозяйстве с помощью генной инженерии можно сделать важные культуры более устойчивыми к каким-то заболеваниям.

Интересные факты, которые ученые выявляют в ходе расшифровки различных геномов, они выкладывают в комиксах на сайте и таким образом делают свою работу доступной для многих. Вот интересная история о жирафах. Оказалось, что из-за своего высокого роста они практически немые. У млекопитающих нерв, который отвечает за гортань, проходит в виде петли под аортой. Значит, у жирафа он должен был бы проходить от головы через всю шею и обратно, и для произнесения звуков понадобилось бы слишком много времени. Очевидно, природа посчитала, что это нерационально.

Но зато у жирафа в полном смысле слова большое сердце — оно в 30 раз больше нашего! В общем, жираф получился как-то не очень; девочка по имени Норма в книге Children’s Letters to God спрашивает Создателя, сделал ли Он жирафа таким намеренно или же это произошло случайно.

В проекте DNA Zoo как раз проводится исследование случайностей и закономерностей в геномах представителей фауны, и его возможной модификации. Что касается редактирования генома человека, Ольга Дудченко считает это возможным при соблюдении определенных этических ограничений.

PionEar — перспектива для лечения потери слуха

Разработка Иды Павличенко, сотрудницы Гарвардского института Вейсса и соучредителя стартапа под названием PionEar, также очень интересна и не менее важна. Она касается значительного усовершенствования трубок, которые врачи используют для борьбы с ушными инфекциями у маленьких детей.

На поверхности приспособления в ходе использования скапливаются биопленки, что приводит к распространению инфекций. Трубка Павличенко более устойчива к инфекциям за счет того, что она распознает жидкости и пропускает в ухо лекарства, но не пропускает воду во время мытья или плавания.

Ученая надеется, что ее инновация будет способствовать новому подходу к лечению потери слуха, от которой страдают 450 миллионов человек во всем мире.

Эти два вдохновляющих примера успешных и очень нужных ноу-хау молодых ученых еще раз доказывают: если вы по-настоящему увлечены своим делом, не жалеете для этого ни времени, ни сил, не имеет значения, в какой стране или семье вы родились, на каком языке говорили в детстве и сколько денег потратили ваши родители на ваше обучение.

Главное — верить в себя и не бояться выдвигать самые смелые гипотезы.

Поставьте лайк нашему проекту – www.ilike.boston. Мы постоянно отслеживаем и освещаем все самое интересное, происходящее в мире науки в Массачусетсе, Новой Англии и США в целом. Подписывайтесь на наши новости и звоните, если собираетесь в Бостон, Нью-Йорк или в путешествие по Америке.