Кіріспе

Америка генетигі: Джордж Макдональд Черч (George McDonald Church; 1954 жылғы 28 тамызда туған) – американдық генетик, молекулалық инженер, химик, сериялық кәсіпкер және жеке геномдар мен синтетикалық биология саласындағы пионер. Ол Гарвард медицина мектебінің генетика профессоры, Гарвард университеті мен Массачусетс технология институтының денсаулық сақтау ғылымдары және технологиясы профессоры, сондай-ақ Гарвард университетінің Биологиялық шабыттанған инженерия институтының (Wyss Institute) негізін қалаушы мүшесі. Гарвардтағы зертханасы арқылы Черч 50-ге жуық биотехнологиялық компанияның құрылуына мүкіндік берді. 2018 жылы Гарвардтағы Черч зертханасы бір жылдың ішінде 16 биотехнологиялық компанияны жекелендірді. Черч зертханасындағы ғылыми-зерттеу және технологиялық жетістіктер «келесі буын тізбектеу (NGS)» әдістерінің және компанияларының баршасына дерлік әсер етті немесе тікелей үлес қосты. 2017 жылы Time журналы оны әлемдегі ең ықпалды 100 адамның тізіміне енгізді. 2022 жылы Fierce Pharma оны биофармация саласындағы ең ықпалды тұлғалардың бірі деп таныды және адамзат тарихындағы барлық уақыттағы ең танымал 8 генетиктің қатарына қосты. 2023 жылдан бастап Черч Атомдық ғалымдар бюллетенінің демеушілер кеңесінің мүшесі болып табылады.

Ерте өмір және білім

Чич 1954 жылғы 28 тамызда Флорида штатының Тампа қаласындағы МакДилл әуе күштері базасында дүниеге келді және Флорида штатының жақын маңдағы Клирвотер қаласында өсті. Ол 1968 жылдан 1972 жылға дейін Массачусетс штатының Андовер қаласындағы Phillips Academy дайындық интернат мектебінде орта мектепте оқыды. Содан кейін Дьюк университетіне түсіп, екі жылдың ішінде зоология және химия мамандықтары бойынша бакалавр дәрежесін алды. Осының салдарынан Чич Дьюк университетінің аспирантуралық академиялық саясатына сай келмеді және 1976 жылдың қаңтарында дипломдық бағдарламадан шығарылды. Оған: "[Біз] Дьюктегі сіздің жетіспеушіліктеріңізге себеп болған проблемалар сізді жемісті мансапты іздеуден тоқтатпайды деп үміттенеміз" делінді. Бұл жұмыс екі тізбекті ДНҚ-ның кіші жолағы мен белоктардың β-талшықтары арасындағы молекулалық өзара әрекеттесудің алғашқы моделі туралы Чичтің жетекші автор ретінде жарияланған "Процесс" есебін қамтитын жарияланымдарға әкелді. 1977 жылы Чич Уолтер Гилберт басшылығымен Гарвард университетінде аспирантураға қайта оралды және 1984 жылы ашытқы митохондриялық және егеуқұйрық иммуноглобулин гендерінің интрондарындағы жылдам қозғалатын генетикалық элементтерді зерттей отырып, биохимия және молекулалық биология саласында Ph.D. дәрежесін қорғады.

Мансап

Докторлық жұмысын аяқтағаннан кейін Черч 1984 жылы алты айды Биогенде өткізді – бұл Гилберттың бұрынғы Гарвард тобының көп бөлігін көшірген өнеркәсіптік зертхана. Одан кейін ол Калифорния университетінің Сан-Франциско қаласындағы Өмір ғылымдары зерттеу қорынан докторантурадан кейінгі стипендия алды, оның жетекшісі Ұлттық ғылым академиясының мүшесі және егеуқұйрық ашқан Гейл Р. Мартин болды – олардың әдісі егеуқұйрықтың эмбриондық сақтау жасушаларын алуға мүмкіндік берді. 1986 жылы Черч Гарвард медицина мектебінің профессорлық-оқытушылық құрамына ассистент-профессор ретінде қосылды, сондай-ақ Гарвард-MIT денсаулық сақтау ғылымдары және технология факультетінің мүшесі атанды. Ол Гарвард университетінің Биологиялық шабыттанған инженерия институтының (Wyss Institute) негізін қалаушылардың бірі болды. Черч геномдық деректердің артықшылықтарын бүкіл әлемдегі миллиондаған адамдарға жеткізу мақсатымен Veritas Genetics және оның Еуропалық және Латын Америкалық еншілес компаниясы Veritas Intercontinental-ды бірлесіп құрды. 2012 жылы Черч адам геномын тізбектеу технологиялары мен ДНК синтезі мен құрастыруға қосқан үлесі үшін Ұлттық инженерлік академиясының мүшесі болып сайланды. 2018 жылы Черч Nebula Genomics жеке геномдық компаниясын құрды, ол толық геномды тізбектеу қызметін ұсынады. Компания өз блокчейнін жеке өмірдің құпиялығы мен қауіпсіздігін арттыру және геномдық және жеке деректері үшін адамдарға тегін тізбектеу мүмкіндігін ұсыну мақсатымен дамытып жатқанын мәлімдеді. Бірақ, оған қарамастан, генетикалық деректерден бастап адамдарды қайта анықтау мүмкіндігі әлі де сақталады (ДНК өзі бірегей идентификатор болып табылады), құқық қорғау органдары іздеу ордерлерін шығаруы немесе деректерді талап етуі мүмкін, және бұл технологияны іске асыру қиын болғандықтан, деректер бұзылуына да осал болуы мүмкін. 2021 жылы Черч HLTH. network (бұрынғы Shivom) компаниясының негізін қалаушылардың бірі болды – бұл денсаулық сақтау саласындағы блокчейн стартапы, ол әлемдегі алғашқы жаһандық геномдық деректерді бөлісу және талдау нарығын құрды. HLTH. network "жаһандық денсаулық деректері үшін әлемдегі алғашқы базалық протокол" болуды мақсат етеді.

Джордж Черч регенез институты: Қытайдың BGI тобымен ынтымақтастық

2007 жылдан бері Чёрч АҚШ Қорғаныс министрлігі Қытайдың әскери компаниясы деп таныған BGI Group компаниясының ғылыми кеңесшілер кеңесінде қызмет етеді. 2017 жылы BGI «Джордж Черч Регенез институтын» құрды, бұл Чёрчтың зертханасы мен Қытайдағы BGI-дің шамамен он қызметкері арасындағы ғылыми ынтымақтастық. BGI Group компаниясының атқарушы директоры доктор Сюнь Сюй былай деді:
«Профессор Джордж Черч гендік өңдеу және геном синтезі саласындағы шығармашылық жетістіктерімен осы саладағы аңызға айналған тұлға. Қытай Ұлттық Ген банкінің жоғары технологиялық платформасының қолдауымен BGI мен профессор Чёрч арасындағы ынтымақтастық қазіргі кездегі қиындықтарды еңсеру және технологияны одан әрі жетілдіру үшін ең жақсы ресурстар мен таланттарды біріктіретін болады». 2020 жылдың 18 ақпанында Чёрч құрған жеке геномдық компания Nebula Genomics, BGI компаниясымен серіктестікке келгенін хабарлады; Nebula Genomics-ке декодтау үшін жіберілген сілекей үлгілері компания тарапынан Гонконгтағы BGI зертханаларына секвенирлеу үшін жіберіледі. Nebula Genomics бұл серіктестіктің мақсаты геномды толық секвенирлеудің құнын төмендету екенін мәлімдеді (олар геномды толық секвенирлеуді 30 есеге 299 долларға ұсынады), себебі әдетте оның құны көптеген адамдарға қолжетімсіз.

Зерттеу

Чёрч геномдарды тізбектеу және мұндай деректерді түсіндіру, синтетикалық биология және геномдық инженерия салаларындағы, сондай-ақ ми қызметін картаға түсіруді және «функционалдық коннектомды» құруды ұсынатын нейроғылымның жаңа саласындағы кәсіби еңбектерімен танымал. Чёрч жеке геномика және синтетикалық биологияның мамандандырылған салаларын қадағалаушы ретінде белгілі. Ол осы салаларда, сондай-ақ жасыл және табиғи өнімдер химиясынан жұқпалы агенттерді тексеруге және отын өндірісіне дейінгі басқа да коммерциялық кәсіпорындарды бірлесіп құрды, оның ішінде Knome, LS9 және Joule Unlimited (сәйкесінше, адам геномикасы, жасыл химия және күн отыны компаниялары).

Чирк және геномиканың негізі

Уолтер Гилбертпен бірге Черч 1984 жылы алғашқы тікелей геномдық тізбектеу әдісін жариялады. Бұл басылымда қатты фазаға сұйықтықтарды суретке түсірумен ауыспалы түрде циклдік қолдану, сондай-ақ бактериялық клондаудан аулақ болу стратегиялары сипатталған, бұл стратегиялар қазіргі доминантты Келесі буын тізбектеу технологияларында әлі де қолданылуда. Бұл технологиялар 2005 жылы геномдық масштабта тізбектеуге әсер ете бастады. Черч 1984 жылы Адам геномдық жобасын бастауға да көмектесті. Ол молекулалық мультиплекстеу және штрих-код таңбаларының кеңінен қолданылатын тұжырымдамаларын ойлап тапты, ал оның геномы ең алғаш тізбектелген бес адам геномының бірі болды. Черч медициналық жазбалары мен геномын зерттеушілерге ашық түрде қолжетімді етуге алғашқы болып батылдық танытты. Оның Гарвардтағы зертханасынан «Genome Therapeutics Corp.» компаниясына автоматтандырылған тізбектеу және бағдарламалық жасақтаманы беру нәтижесінде 1994 жылы алғашқы бактериялық геном тізбегі және алғашқы коммерциялық геном (адам патогені Helicobacter pylori) пайда болды. Черч 1995 жылы нанопоралық тізбектеуді ойлап тапты, ол қазір коммерциялық түрде қолжетімді (мысалы, «Oxford Nanopore Technologies»), бірақ бұл форма Черчтің бастапқы патенттерге жасаған үлесімен сәйкес келмейді. Геномдарды түсіндіруге және бөлісуге көмектесу үшін Черч 2005 жылы «Жеке геном жобасын» (PGP) бастады, ол әлемдегі жалғыз ашық қолжетімді адам геномдары мен белгілері туралы деректер жиынтығын ұсынады. Сонымен қатар, Черч өзінің ДНК-сын NFT арқылы жариялауға және оны сатудан түскен пайданы «Nebula Genomics» жүргізетін зерттеулерді қаржыландыруға жұмсауға ниетті екенін мәлімдеді. 2022 жылдың маусым айында нарықтық жағдайларға байланысты, бастапқы жоспарланған ДНК NFT-лерінің орнына оның суреті бар 20 NFT жарияланды. Бұл жобаға қарама-қарсы пікірлер айтылса да, ол 15 000 адамның генетикалық деректерін генетикалық зерттеулерді қолдау үшін пайдалануға бағытталған күш-жігердің бір бөлігі болып саналады. NFT-ні пайдалану арқылы жоба генетикалық деректерін ұсынатын пайдаланушылардың өз үлестері үшін тікелей төлем алуын қамтамасыз етуді көздейді.

Синтетикалық биология және геномдық инженерия

Church 1997 жылдан бері жалпы гомологтық рекомбинация (recA және lambda red) немесе тізбекке қатысты нуклеазалар арқылы "геномдық инженерия" технологияларын бірлесіп дамытты. Ол Мултиплексті автоматтандырылған геномдық инженерияны (MAGE) бірлесіп әзірледі және Дженнифер Додна мен Эммануэль Шарпентьер ашқан CRISPR/Cas9 әдісін жетілдірді, осы әдіс ашытқыдан адамға дейінгі геномдарды инженериялауға қолданылды. Оның зертханасында CRISPR-ді адам индуцирленген плюрипотентті тамырлық жасушаларда (hiPS) қолдану – дәл гендік терапияға үміткер. Оның тобы генетикалық кодты геномдық деңгейде өзгертуге алғашқылардың бірі болды. Бұл өнеркәсіптік маңызы бар микробтың (E. coli) 4,7 миллион базалық жұп геномында қауіпсіз және өнімді штамм жасау мақсатымен жасалды; бұл штамм белоктарда белокты құрамайтын аминқышқылдарын пайдаланады және метаболизмі мен генетикасы бойынша басқа түрлерден оқшауланған. Ол ДНК-ның бірнеше жаңа қолданыстарын ойлап тапты, соның ішінде қара материяны анықтауға арналған құралдар – әлсіз өзара әрекеттесетін массивті бөлшектер (WIMP), қатерлі ісікке қарсы "нанороботтар" және дәстүрлі дискілерге қарағанда миллион есе артық тығыздықпен цифрлық деректерді сақтау стратегиялары. Полимеразамен бірге ДНК фотондар, нуклеотидтер немесе иондардағы өзгерістерді сезіну және сақтау үшін қолданылуы мүмкін. Олар "функционалды коннектома" деп атаған нәрсеге қол жеткізу үшін қолданылатын нақты эксперименттік әдістерді, сондай-ақ жоба барысында дамытылуы тиіс жаңа технологияларды, оның ішінде микроэлектроника немесе синтетикалық биологияны пайдалана отырып, нейрондық белсенділікті анықтау және басқару үшін сымсыз, минималды инвазивті әдістерді ұсынды. Мұндай әдістердің бірінде ферменттер арқылы өндірілген ДНК нейрондық белсенділіктің "магнитофон таспасы" ретінде қызмет етеді.

Гендік терапия, қартаю және қарттықты қалпына келтіру

Черч туа біткен иммундық және қабыну реакцияларын болдырмау үшін генінженерлік әдіспен жасалған адено-ассоциирленген вирус векторларын зерттеді. Зерттеу 2021 жылы Science Translational Medicine журналында жарияланды және жаңа TLR9 өңделген адено-ассоциирленген вирустар (AAV) арқылы аз иммуногендік гендік терапия мүмкіндігін, яғни қауіпсіз вирус векторларын көрсетті. Зерттеу нәтижелеріне сүйене отырып, Черч және оның зертханасынан келген, сонымен қатар зерттеудің алғашқы авторы болған постдокторант Ally Therapeutics компаниясын бірлесіп құрды. 2017 жылы Гарвардтағы Черч зертханасы "бірнеше жасқа байланысты ауруларды бір уақытта емдеуге" арналған адено-ассоциирленген вирус (AAV) негізіндегі біріктірілген гендік терапияны жасады. Технологияның егеуқырлықты, ІІ типті диабетті, жүрек жеткіліксіздігін және бүйрек жеткіліксіздігін азайтудағы тиімділігі егжей-тегжейлі сипатталды. Бұл жұмыс PNAS журналында жарияланды. 2018 жылдың басында Гарвардтағы Висс институтындағы Черч зертханасы иттердегі жасқа байланысты бірнеше аурулардың алдын алу және емдеу үшін Rejuvenate Bio жобасын іске қосты, осылайша олардың жалпы өмір сүру ұзақтығын арттырды. 2020 жылдың ақпан айында Черчпен бірлесіп құрылған Rejuvenate Bio компаниясы Гарвардтың Технологияны дамыту кеңсесінен гендік терапия технологиясын коммерцияландыруға эксклюзивті әлемдік лицензия алды. Rejuvenate Bio компаниясының негізін қалаушы Черч сұхбатында: "Ғылым әлі күрделі жануарлар, мысалы, иттерді мәңгі өмір сүрудің жолын таба қойған жоқ, сондықтан қартаю процесінде денсаулықты мүмкіндігінше ұзақ сақтаудың жолын табу – біз жасай алатын ең жақсы нәрсе", – деді. Алайда, зерттеу тобының қартаюға қарсы гендік терапия саласындағы прогресі өте шектеулі. 2022 жылғы PNAS журналындағы Черч тобының мақаласына екі түзету енгізілді, бірі – мүдделердің қақтығысы туралы толық емес ақпарат беруге байланысты, екіншісі – суреттерді қайталауға байланысты.

Ғарыш биологиясы және ғарыш генетикасы

Черч Гарвард медицина мектебінің ғарыш генетикасы консорциумындағы оқытушы.

Технологияны беру, аудармалық әсер және сериялық кәсіпкерлік

Гарвардтағы зертханасы арқылы Чёрч 50-ге жуық Pathogenica (микробтық және вирустық NGS диагностикасы, 2009 ж., Еми Адесоканмен бірге), AbVitro (иммуномалар, 2010 ж., Франсуа Виньольтпен бірге), Gen9 Bio (синтетикалық биология, 2009 ж., Джозеф Джейкобсонмен және Дрю Эндимен бірге), EnEvolv (геномдық инженерия), Joule Unlimited (SolarFuels, 2007 ж., Нубар Афеянмен және Дэвид Берримен бірге), LS9 (жасыл химия, 2005 ж., Крис Сомервиллмен, Джей Кислингпен, Винод Хосламен, Нубар Афеянмен және Дэвид Берримен бірге) және ReadCoor (кеңістіктік биология, 2016 ж., Ричард Терримен және Эван Р. Даухартимен бірге) компанияларын құрды.

Ашық келісімді қолдау

Шіркеу ашық қолжетімділікпен секвенирлеу аппараттарын және бөлісілетін адам медициналық деректерін енгізу идеясын бастап, іске асырды. Ол адамдардың зерттеуге қатысушыларын қайта анықтау мүмкіндігіне және келісім формаларының түсініксіз болу бейіліне назар салды – соның нәтижесінде "ашық келісім" механизмін ұсынды. Синтетикалық ДНК қаупі туралы ескертіп, лицензиялау және бақылау арқылы қауіпті азайтуды ұсынды. Оның зертханасы биологиялық қауіпсіздік инженериясына баса назар аударады. Сондай-ақ, ол "Джемиси" мектебінде бір күн оқытумен айналысты. Ол, әсіресе синтетикалық биология және жеке геномика салаларында, азаматтық ғылымды қолдады. 2008 жылдан бері оның командасы жыл сайын "Геномдар, орта және қасиеттер" (GET) конференциясын өткізіп келеді, оған тегін онлайн бейнелер қолжетімді.

Жедел іске қосылатын вакциналық ынтымақтастық

Church – Rapid Deployment Vaccine Collaborative (RaDVaC) ұйымының мүшесі. Бұл ұйым SARS-CoV-2 пандемиясы басталғанда, өзін-өзі вакцинациялауға арналған, оңай өндірілетін, тегін және ашық қолжетімді вакцина жасау мақсатында құрылған.

Даулар

Шіркеу 2005-2007 жылдар аралығында Jeffrey Epstein VI Foundation коммерциялық емес қорынан қаржыландырылды. Чёрч Der Spiegel журналынан түскен сұраққа жауабында неандертальдіктерді олардың ДНК-сын қалпына келтіру және оған сәйкес тірі адам жасушаларын өңдеу арқылы жасаудың техникалық тұрғыдан мүмкін екенін айтқандықтан сынға ұшырады. Чёрч мұндай жобамен айналыспайтынын нақтылады.

Марапаттар мен құрметтер

Шіркеу марапаттар алды, оның ішінде 2011 жылы Ұлттық ғылым академиясына және 2012 жылы Ұлттық инженерлік академияға сайланды. Ол Америка микробиологиялық қоғамының "Промега" биотехнологиялық зерттеулер сыйлығын және Франклин институтының ғылымдағы жетістіктері үшін берілетін "Бауэр" сыйлығы мен жүлдесін алды. Эд Региспен бірлесе отырып, ол "NewScientist" журналының "таңдаулы ғылыми кітабы" атанған "Регенез" (синтетикалық биология туралы) кітабының авторы болды. Басқа да наградалардың ішінде 2010 жылғы Триенналь халықаралық Стивен Хугендик сыйлығы және "Scientific American Top 50" тізіміне екі рет кіруі (2005 жылы "Жасанды өмірді жобалау" үшін және 2006 жылы "1000 долларлық геном" үшін) бар. "Newsweek" журналы 2008 жылы Church-ті медицина саласындағы "Идеялардың күші" танылуына (Жеке геном жобасы үшін) иегер етті. 2010 жылдың қыркүйегінде Church генетика саласындағы еңбектері үшін "Mass High Tech All Star Award" сыйлығымен марапатталды. Ол SENS зерттеу қорының ғылыми кеңесшілер кеңесінің мүшесі.

Жеке өмір

Черч Гарвард медицина мектебінің генетика факультетінің мүшесі Тинг Вумен үйленген. Черч денсаулық, экологиялық және моральдық мәселелерге байланысты вегандық өмір салтын қолдауда белсенді болып келді. Оның тамақтану таңдауы туралы сұралғанда, Черч былай деп жауап берді: "1974 жылдан бері веган болып келемін, ол кезде MIT-тің тамақтану зерттеуіне қатысып шабыттандым, ал 2004 жылдан бері қатаң түрде сақтаймын". Ол төрт себепті атап өтті: медициналық (балық және сүт өнімдеріндегі холестерин), энергияны сақтау (20 есеге дейін әсер етеді), қатыгездік ("органикалық" жануарлар адамдар қолданатын дәрі-дәрмектерден айырылады), және патогендерді тарату қаупі (тек тұмау ғана емес). [Ол сондай-ақ] вегандық – жеке және жаһандық өмірге, денсаулыққа және әл-ауқатқа деген сүйіспеншілікті білдіретін мәселе екенін айтты. Рецепттердің жетіспеуі салдарынан адамзаттың және планетаның бір бөлігінен айырылу өте өкінішті. Джордж өзін сезімталдыққа ие адам деп санайды. Сентиентизм – барлық сезімтал тіршілік иелеріне моральдық құндылық беретін табиғаттанушылық көзқарас. Жеке геном жобасы аясында Forbes және Wired журналистері Черчтың дислексия, нарколепсия және жоғары холестерин (оның вегандық диетасын таңдауының бір себебі) сияқты денсаулық мәселелері туралы ашық әңгімелегенін атап өтті. Черч трансгуманист кәсіпкер Джеймс Клементпен бірлесіп суперсентиарлар зерттеуін жүргізді, мақсаты – олардың ұзақ өмір сүруіне жауап беретін генетикалық факторларды анықтау үшін суперсентиарлардың геномдарын тізбектеу. 2023 жылдан бастап ол Күшейтілген ойындардың ғылыми және этикалық кеңес комиссиясының құрамында.