Ричард Престон - Война с вирусом Эбола [Как геномические исследования помогают сдержать распространение эпидемии]

На следующее утро Гаер поехал на машине в Массачусетский технологический институт, взяв с собой пробирки с РНК вируса Эбола. Там в лаборатории Института Броуда, вместе с коллегой по имени Сеара Винники и еще двумя другими исследовательскими группами, он подготовил РНК к расшифровке. Работа заняла четверо суток, на протяжении которых Гаер и Сеара почти не спали. В результате все четырнадцать образцов были собраны в одну кристально-прозрачную каплю водного раствора, содержавшую примерно шесть квинтильонов [6] 10 в 18-й степени. обрывков ДНК, каждый из которых был зеркальным отражением «своего» фрагмента РНК из проб сыворотки. Большая часть таких обрывков представляла собой фрагменты человеческого генетического кода, но среди них присутствовало примерно двести миллиардов обрывков кода вируса Эбола. Кроме того, в капле в количестве многих миллиардов присутствовали также фрагменты геномов бактерий и других вирусов, то есть всего того, что могло оказаться в крови людей, у которых брали пробы. Такая капля получила название библиотеки.

Каждый фрагмент ДНК в капле водного раствора был помечен уникальным кодом — короткой последовательностью из восьми букв ДНК. Такая метка позволяла определить, от кого именно из четырнадцати человек, кровь которых анализировалась, он получен.

— Каждый из фрагментов, помеченных таким кодом, можно рассматривать как своего рода книгу, — сказал Гаер. — Книгу с обложкой и стандартным международным номером [7] 10-значный номер, присваиваемый книге перед публикацией, обозначает страну, место издания, издателя и т. п. . Она коротка, так что читатель легко усвоит ее содержание. Конкретную книгу можно найти по ее стандартному международному номеру, вот почему эта капелька называется библиотекой. Книги в ДНК-библиотеке переплетены так, что всю ее можно загрузить в прибор-секвенсор — аппарат, позволяющий определить последовательность аминокислот и других мономеров в биополимере (ДНК или РНК). Прибор прочтет все эти книги.

Капля водного раствора содержит гораздо больше книг, написанных на языке ДНК, чем имеется в Библиотеке конгресса США. В капле все книги свалены в одну кучу, а содержание каждой к тому времени еще было неизвестно.

В пятницу, 13 июня, Гаер принес единственную микропробирку с библиотекой-каплей жидкости на регистрационную станцию Генетической платформы Института Броуда. Платформа представляет собой анфиладу помещений с секвенсорами, машинами, предназначенными для секвенирования [то есть установления последовательности нуклеотидов — А. А.]. ДНК. Каждая машина представляет собой белый ящик-параллелепипед размером с холодильник, но не стоячий, а лежачий, и стоит миллион долларов. На Платформе машин более пятидесяти, и они расположены рядами. Шесть техников круглосуточно обслуживают эти приборы, которые заняты чтением букв ДНК, содержавшейся в пробах сыворотки крови. Недавно эти же машины прочли геномы кролика, целоканта [8] Сохранившаяся до нашего времени кистепёрая рыба. Единственный современный род — латимерия, в котором известно два вида. До недавнего времени считалось, что кистепёрые рыбы вымерли около 70 млн лет назад. По-видимому, близкие к ним формы стали предками земноводных. , возбудителя малярии и комара, переносящего это заболевание; паразитического дрожжеподобного грибка из рода Candida; вируса Эпштейна-Барр и еще несколько человеческих генов, среди которых есть и имеющие отношение к развитию рака, аутизма и шизофрении.

Используя пипетку, техник отобрал примерно десятую часть капли, привезенной Гаером — столько содержится в капельке тумана в пасмурный день, — и поместил в проточную ячейку — плоскую прозрачную стеклянную камеру со щелевидным пространством между верхними и нижними стеклами. Капелька такой жидкости с полной библиотекой кодов, полученных из сыворотки четырнадцати человек, болевших лихорадкой Эбола, растеклась по каналам проточной ячейки, расположенной на входе в машину «Illumina HiSeq 2500», одного из наиболее быстродействующих секвенсоров в мире.

Следующие сутки секвенсор работал в автоматическом режиме, прокачивая через проточную ячейку различные жидкости, в то время как на нее были направлены лучи лазеров. На ее поверхности сотни миллионов фрагментов ДНК собрались в сотни миллионов микроскопических окрашенных точек. В процессе обработки цвет каждой точки менялся, камера делала снимки меняющегося поля точек, и эти данные сохранялись. Через сутки машина закончила чтение библиотеки, принесенной Гаером, то есть всех помеченных фрагментов ДНК. Собранные данные отправили в вычислительный центр Института Броуда, где компьютеры собрали все эти фрагменты в законченный генетический код, упорядочив книги библиотеки, прежде сваленные в одну кучу, и расставив буквы всех ее книг в должном порядке. В воскресенье 15 июня Гаер и Сабети узнали о завершении компьютерного этапа работы. Его результатом стали двенадцать полных геномов вирусов Эбола — тех самых, которые были получены из крови четырнадцати человек (от двух из этих четырнадцати собрать геномы компьютеры оказались не в состоянии). После этого группа Сабети занялась анализом полученных данных с целью выяснить, как геном вируса Эбола изменяется во времени.