Образец ДНК бывает настолько мал, что обычный анализ его просто не заметит. Нужен способ многократно скопировать исходный материал, не накопив при этом слишком много ошибок. Одно из решений выросло из многолетнего изучения крошечного вируса, заражающего бактерии. Фермент этого вируса – ДНК-полимераза phi29 – стал основой технологии, применяемой в геномике, судебной экспертизе и медицинской диагностике.
За открытием стояла Маргарита Салас, которая начинала карьеру в лабораториях, где женщине часто не доверяли самостоятельную тему. Её патенты позднее оказались самыми доходными в истории испанского Совета по научным исследованиям. Самой Салас нравилось другое прочтение успеха: практический результат появился из фундаментальной работы, которую никто не начинал ради готового продукта.
От астурийского побережья до лаборатории Альберто Сольса
Маргарита Салас Фальгерас родилась 30 ноября 1938 года в деревне Канеро в Астурии и выросла в Хихоне. Отец работал врачом и поддерживал интерес детей к науке, поэтому выбор университетской профессии в семье не считался исключительно мужским делом. В шестнадцать лет Маргарита переехала в Мадрид и поступила на химический факультет Центрального университета, позднее переименованного в Комплутенсе.
Поворотным событием стала летняя встреча с Северо Очоа в Астурии. Биохимик, вскоре получивший Нобелевскую премию, рассказал ей о молекулярных механизмах жизни и посоветовал заниматься исследованиями. По его рекомендации Салас попала в лабораторию Альберто Сольса, одного из основателей испанской биохимии.
Там она готовила докторскую диссертацию о метаболизме углеводов. Формально научные требования были одинаковыми, но коллеги часто воспринимали молодую исследовательницу как помощницу её мужа, биохимика Эладио Виньюэлы. Салас позднее прямо рассказывала, что результаты её работы могли обсуждать через мужчину, даже когда эксперимент выполняла она сама.
В 1964 году супруги отправились в Нью-Йорк, в лабораторию Очоа. Наставник сознательно дал им разные проекты. Это было не проявлением недоверия к совместной работе, а защитой Маргариты от привычной оценки: если бы статья имела две фамилии, заслугу автоматически приписали бы мужу. В Нью-Йорке Салас изучала считывание генетической информации и получила опыт экспериментальной школы мирового уровня.
Возвращение в страну без развитой молекулярной биологии
В 1967 году Маргарита Салас и Эладио Виньюэла вернулись в Испанию. В Центре биологических исследований CSIC они создали одну из первых групп молекулярной генетики в стране. Оборудование, реагенты и финансирование уступали американским, а сама дисциплина почти не была представлена в университетских программах.
Объектом стал бактериофаг phi29 – вирус, заражающий бактерию Bacillus subtilis. Он достаточно прост, чтобы подробно проследить копирование генома, но обладает необычными молекулярными инструментами. Исследователи разбирали, какие белки запускают репликацию ДНК, как определяется начало цепи и почему копирование проходит с высокой точностью.
Через несколько лет Виньюэла перешёл к изучению вируса африканской чумы свиней. Он объяснял решение желанием открыть для супруги пространство независимого руководства. После этого уже невозможно было представлять её результаты продолжением работы мужа. Группа Салас росла, через неё прошли десятки исследователей, которые затем создавали собственные лаборатории.
Что именно умеет полимераза phi29
ДНК-полимераза – фермент, собирающий новую цепь ДНК по существующему образцу. Версия из фага phi29 сочетает несколько полезных свойств. Она долго движется по молекуле, не отрываясь, исправляет значительную часть ошибок и способна вытеснять уже образовавшуюся цепь. Благодаря этому небольшое начальное количество генетического материала можно многократно увеличить при постоянной температуре.
Технология особенно ценна там, где образца мало: единичные клетки, следы биологического материала, древние или повреждённые фрагменты. Полученные копии затем используют для секвенирования и других анализов. Полимераза не «распознаёт рак» и не раскрывает личность преступника сама по себе. Она даёт исследователю достаточно ДНК для последующих методов.
CSIC запатентовал применение фермента для амплификации. Лицензирование принесло организации несколько миллионов евро и долго оставалось её самым прибыльным патентным портфелем. Это ироничный ответ тем, кто требовал от фундаментальной науки заранее назвать коммерческий результат. Салас начинала с вопроса о том, как вирус копирует себя, а диагностические и криминалистические применения возникли позднее.
Учёная, которую долго называли женой учёного
Салас не описывала свою карьеру как историю одиночной героини. Она неизменно называла Очоа, Сольса и Виньюэлу важнейшими учителями. Но благодарность не мешала ей говорить о дискриминации. В Испании 1960-х женщине было трудно получить признание руководителя, а материнство часто считалось несовместимым с серьёзной лабораторной работой.
Со временем ситуация изменилась, в том числе благодаря видимости самой Салас. Она возглавляла Институт Испании, вошла в Королевскую академию точных, физических и естественных наук, стала членом Национальной академии наук США. В Королевской испанской академии занимала кресло «i» и участвовала в обсуждении научной терминологии. Её путь продолжил линию испанских исследователей и врачей от Бласа Кабреры и Грегорио Мараньона до современных лабораторий.
В 2019 году Европейское патентное ведомство присудило ей награду European Inventor Award за достижения всей жизни и приз зрительских симпатий. К тому времени срок ключевых патентов уже завершался, но метод продолжал использоваться, а созданная ею школа давно была важнее лицензионного дохода.
Маргарита Салас умерла 7 ноября 2019 года в Мадриде. Она работала почти до последних дней и часто повторяла, что не понимает идеи полного ухода учёного на пенсию: лаборатория оставалась местом, где ей хотелось быть. После её смерти Центру биологических исследований CSIC присвоили имя Маргариты Салас.
Почему открытие не сводится к одному патенту
Биографию Салас иногда пересказывают как красивую формулу: женщина открыла фермент и заработала для государства миллионы. В ней теряется почти тридцать лет исследований фага, обучение специалистов, публикации о механизмах репликации и борьба за инфраструктуру. Патент стал верхушкой большой научной программы.
Её пример также показывает разницу между изобретением и внезапной догадкой. Свойства phi29 были установлены сериями контролируемых экспериментов, а технологию довели до практического применения совместно исследователи, патентные специалисты и компании. Заслуга Салас состоит не в чудесной находке, а в способности десятилетиями удерживать точный вопрос и распознавать ценность полученного ответа.
Частые вопросы
Что открыла Маргарита Салас?
Её группа подробно исследовала репликацию ДНК бактериофага phi29 и свойства его ДНК-полимеразы. На основе фермента разработали метод быстрого и точного увеличения очень малых образцов ДНК.
Где применяется полимераза phi29?
В подготовке материала для геномного анализа, медицинских исследованиях, микробиологии и судебной экспертизе. Фермент создаёт множество копий ДНК, после чего образец изучают другими методами.
Работала ли Салас вместе с Северо Очоа?
Да. В 1964–1967 годах она проходила постдокторскую подготовку в его лаборатории Нью-Йоркского университета. Очоа был её наставником ещё до поездки и поддержал возвращение супругов в Испанию.
Почему патент CSIC стал таким прибыльным?
Технология решала распространённую задачу – позволяла работать со следовыми количествами ДНК. Её лицензировали для коммерческих наборов, и доходы от международных патентов много лет превосходили поступления от других разработок CSIC.