هل سمعتم من قبل بـ: كريسبر؟ سأصدم إن لم تفعلوا.
So, has everybody heard of CRISPR? I would be shocked if you hadn't.
إنها تقنية -- تتعلق بتعديل الجينوم -- وهي جد متشعبة ومثيرة للجدل لدرجة إشعالها فتيل العديد من التساؤلات المثيرة للاهتمام. مثل: هل علينا إحياء الماموث الصوفي؟ هل علينا تعديل الجنين البشري؟ والمفضل لدي: كيف يمكننا تبرير القضاء على نوع بالكامل من على وجه الأرض لاعتبارنا إياه مضراً للبشر، باستعمال هذه التقنية؟
This is a technology -- it's for genome editing -- and it's so versatile and so controversial that it's sparking all sorts of really interesting conversations. Should we bring back the woolly mammoth? Should we edit a human embryo? And my personal favorite: How can we justify wiping out an entire species that we consider harmful to humans off the face of the Earth, using this technology?
إن هذا النوع من التقنية يتطور بشكل سريع جداً بالمقارنة مع الآليات التنظيمية التي تسيرها. وعليه، منذ السنوات الست الماضية، أصبحت مهمتي الشخصية هي التأكد من تعريف أكبر عدد ممكن من الناس بهذا النوع من التقنيات ومجالات تطبيقها.
This type of science is moving much faster than the regulatory mechanisms that govern it. And so, for the past six years, I've made it my personal mission to make sure that as many people as possible understand these types of technologies and their implications.
لقد شكلت كريسبر مؤخراً مادة دسمة للإعلام، والكلمتين الأكثر استخداماً في وصفها هما "سهلة" و"رخيصة." أما أنا فأود التعمّق بالأمر أكثر والإطلاع على بعض الخرافات والحقائق المتعلقة بالكريسبر.
Now, CRISPR has been the subject of a huge media hype, and the words that are used most often are "easy" and "cheap." So what I want to do is drill down a little bit deeper and look into some of the myths and the realities around CRISPR.
إن أردتم تطبيق كريسبر على الجينوم، فإن أول ما عليكم فعله هو إتلاف الحمض النووي. ويكون الإتلاف على شكل كسر مزدوج في السلستين وسط الحلزون المزدوج. لتبدأ بعدها عمليات الإصلاح الخلوي، فنُحدث عمليات الإصلاح تلك بإجراء التعديل الذي نريده، وليس التعديل الطبيعي. وهذا يوضح كيف يتم الأمر. إنه نظام من قسمين. عليكم الحصول على بروتين كاس9 وما يسمى بالحمض النووي الريبوزي الموجه. وأحب تخيله كصاروخ موجه. إذاً، بروتين كاس9 -- أحب تجسيم الأشياء -- إذا، بروتين كاس9 هو مثل باك مان هدفه هو التهام الحمض النووي، في حين أن الحمض النووي الريبوزي الموجه هو الحائل الذي يتركه خارج الجينوم إلى أن يجد المكان المناسب له. والجمع بين هذين الأمرين يدعى بـ: كريسبر. وهو نظام سرقناه من نظام مناعي بكتيري ضارب في القدم.
If you're trying to CRISPR a genome, the first thing that you have to do is damage the DNA. The damage comes in the form of a double-strand break through the double helix. And then the cellular repair processes kick in, and then we convince those repair processes to make the edit that we want, and not a natural edit. That's how it works. It's a two-part system. You've got a Cas9 protein and something called a guide RNA. I like to think of it as a guided missile. So the Cas9 -- I love to anthropomorphize -- so the Cas9 is kind of this Pac-Man thing that wants to chew DNA, and the guide RNA is the leash that's keeping it out of the genome until it finds the exact spot where it matches. And the combination of those two is called CRISPR. It's a system that we stole from an ancient, ancient bacterial immune system.
والأمر المدهش حيال الحمض النووي الريبوزي الموجه، هو أنه نظام يعمل بـ 20 حرف فقط. وهذا يسهل عملية تصميمه، وثمنه رخيص جداً. إنه الجزء الوحيد القابل للتركيب في النظام؛ وما سواه يظل كما هو. وهذا يجعل منه نظاماً رائعاً وقوياً للاستخدام.
The part that's amazing about it is that the guide RNA, only 20 letters of it, are what target the system. This is really easy to design, and it's really cheap to buy. So that's the part that is modular in the system; everything else stays the same. This makes it a remarkably easy and powerful system to use.
حيث يجتمع الحمض النووي الريبوزي الموجه وبروتين كاس9 معاً ويتنقلان داخل الجينوم، وعندما يجدان المكان المناسب للحمض النووي الريبوزي الموجه، يتخذ مكانه بين سلسلتي الحلزون المزدوج، فيفصل بينهما، مما يدفع بروتين كاس9 إلى القطع، وفجأة، تصبح لديكم خلية في حالة فزع لأن قطعة من حمضها النووي قد كسرت.
The guide RNA and the Cas9 protein complex together go bouncing along the genome, and when they find a spot where the guide RNA matches, then it inserts between the two strands of the double helix, it rips them apart, that triggers the Cas9 protein to cut, and all of a sudden, you've got a cell that's in total panic because now it's got a piece of DNA that's broken.
فما الذي تفعله؟ تقوم باستدعاء أسرع مسعفيها. هناك طريقتين رئيسيتين للإصلاح. الأولى، أخذ الحمض النووي وإعادة وصل القطعتين معاً، وهو نظام غير فعال بما يكفي، لأنه يقع أحياناً أن يُسقِط قاعدة أو يضيف أخرى. وربما تكون طريقة مقبولة للقضاء على مورثة ما، لكنها ليست الطريقة التي نريدها بالفعل من أجل تعديل الجينوم.
What does it do? It calls its first responders. There are two major repair pathways. The first just takes the DNA and shoves the two pieces back together. This isn't a very efficient system, because what happens is sometimes a base drops out or a base is added. It's an OK way to maybe, like, knock out a gene, but it's not the way that we really want to do genome editing.
وطريقة الإصلاح الثانية هي أكثر إثارة للاهتمام. في هذه الطريقة، تستعمل قطع متماثلة من الحمض النووي. في كائن ثنائي الصيغة الصبغية كالبشر، نحصل على نسخة من الجينوم من أمهاتنا وأخرى من آبائنا، بحيث إن تضررت إحداها، يمكن استخدام الصبغي الآخر لإصلاحها. وبذلك يتم الإصلاح. بإتمام الإصلاح، يكون الجينوم آمناً مرة أخرى.
The second repair pathway is a lot more interesting. In this repair pathway, it takes a homologous piece of DNA. And now mind you, in a diploid organism like people, we've got one copy of our genome from our mom and one from our dad, so if one gets damaged, it can use the other chromosome to repair it. So that's where this comes from. The repair is made, and now the genome is safe again.
الشكل الذي يمكن به استغلال ذلك هو تزويده بقطعة خاطئة من الحمض النووي، قطعة مماثلة عند طرفيها لكنها مختلفة في الوسط. لقد أصبح بإمكانكم وضع كل ما تريدون في الوسط فتنخدع الخلية. يمكنكم مثلا تغيير حرف ما، أو حتى حذفه، ولكن الأهم هو أنه يمكنكم ملؤها بحمض نووي جديد، كنوع من حصان طروادة.
The way that we can hijack this is we can feed it a false piece of DNA, a piece that has homology on both ends but is different in the middle. So now, you can put whatever you want in the center and the cell gets fooled. So you can change a letter, you can take letters out, but most importantly, you can stuff new DNA in, kind of like a Trojan horse.
سيكون كريسبر تقنية مدهشة، من حيث عدد القفزات العلمية المختلفة التي سيكون له الفضل في تحفيزها. والميزة الخاصة به هو نظام استهداف الوحدات. أقصد أننا نحشر الحمض النووي في الكائنات منذ سنوات، صحيح؟ لكن بفضل نظام استهداف الوحدات، يمكننا الآن وضعه حيث نريد بالضبط.
CRISPR is going to be amazing, in terms of the number of different scientific advances that it's going to catalyze. The thing that's special about it is this modular targeting system. I mean, we've been shoving DNA into organisms for years, right? But because of the modular targeting system, we can actually put it exactly where we want it.
هناك الكثير من الأحاديث كونه رخيص الثمن وسهل الحصول عليه. وبما أني أدير مختبر عمومي، بدأت تصلني رسائل إلكترونية من أشخاص يطلبون أموراً مثل،
The thing is that there's a lot of talk about it being cheap and it being easy. And I run a community lab. I'm starting to get emails from people that say stuff like,
"مرحبا، هل يمكنني خلال تنظيمكم للأبواب المفتوحة أن أستعمل، ربما، كريسبر لتعديل جيناتي؟"
"Hey, can I come to your open night and, like, maybe use CRISPR and engineer my genome?"
(ضحك)
(Laugher)
فكنت أندهش!
Like, seriously.
فأجبت: "لا، لا يمكنك ذلك."
I'm, "No, you can't."
(ضحك)
(Laughter)
"لكني سمعت أنه رخيص وسهل الحصول عليه."
"But I've heard it's cheap. I've heard it's easy."
سنتحدث قليلاً عن هذا الأمر. إلى أي حد هو رخيص؟ نعم، هو رخيص بالمقارنة. لأنه سيخفض تكلفة متوسط الأدوات اللازمة لتجربة ما من آلاف الدولارات إلى المئات فقط، كما أنه يختصر الوقت كثيراً أيضاً. بحيث يختصره من أسابيع إلى أيام. وهذا عظيم. لكن ستظلون بحاجة إلى مختبر محترف لإنجاز العمل؛ فلا يمكنكم القيام بأي شيء ذو أهمية دون مختبر محترف. وأعني، لا تستمعوا إلى أي أحد يدعي بأنه يمكنكم القيام بشيء مثل هذا على طاولة مطبخكم. فالأمر ليس بالسهل للقيام بهذا النوع من العمل، ناهيك عن معركة براءة الإختراع الدائرة حوله، وعليه حتى وإن اخترعت شيئاً ما. فإن معهد برود وجامعة كاليفورنيا في بركلي يخوضان معركة براءات اختراع مدهشة. ومن المدهش حقاً متابعة ما يقع، لأنهما يتهمان بعضهما بالإدعاءات الاحتيالية ولديهم أشخاص يقولون، "أوه، حسناً، لقد وقعت ملاحظاتي هنا أو هناك." وهذا الأمر لن يحل قبل سنوات. وعندما يصلان إلى حل، فتوقعوا أنكم ستدفعون لأحدهم رسوم ترخيص جد ضخمة لاستخدام هذه الأشياء. فهل هي رخيصة؟ حسنا، ستكون كذلك إن كنتم تقومون بأبحاث أساسية ولديكم مختبر.
We're going to explore that a little bit. So, how cheap is it? Yeah, it is cheap in comparison. It's going to take the cost of the average materials for an experiment from thousands of dollars to hundreds of dollars, and it cuts the time a lot, too. It can cut it from weeks to days. That's great. You still need a professional lab to do the work in; you're not going to do anything meaningful outside of a professional lab. I mean, don't listen to anyone who says you can do this sort of stuff on your kitchen table. It's really not easy to do this kind of work. Not to mention, there's a patent battle going on, so even if you do invent something, the Broad Institute and UC Berkeley are in this incredible patent battle. It's really fascinating to watch it happen, because they're accusing each other of fraudulent claims and then they've got people saying, "Oh, well, I signed my notebook here or there." This isn't going to be settled for years. And when it is, you can bet you're going to pay someone a really hefty licensing fee in order to use this stuff. So, is it really cheap? Well, it's cheap if you're doing basic research and you've got a lab.
وماذا عن سهولته؟ دعونا نتحدث عن هذا الإدعاء. الشيطان يكمن في التفاصيل. نحن لا نملك معرفة كافية بالخلايا. فهي ما زالت كنوع من العلب السوداء. مثلاً، نحن لا نعرف لماذا تعمل بعض الأحماض النووية الريبوزية بشكل جيد وأخرى لا. ولا نعلم لما تفضل بعض الخلايا اتباع طريقة إصلاح معينة في حين تتبع أخرى طريقة مغايرة.
How about easy? Let's look at that claim. The devil is always in the details. We don't really know that much about cells. They're still kind of black boxes. For example, we don't know why some guide RNAs work really well and some guide RNAs don't. We don't know why some cells want to do one repair pathway and some cells would rather do the other.
وبالإضافة إلى ذلك، هناك مشكلة دمج النظام في الخلية في المقام الأول. فمن السهل وضعه بطبق بتري، لكن إن حاولتم ذلك داخل كائن حي، فإن الأمر أكثر صعوبة. قد يكون الأمر أسهل إن استخدمتم مثلاً الدم أو نخاع العظام -- وهما حالياً موضوعان للكثير من البحوث.
And besides that, there's the whole problem of getting the system into the cell in the first place. In a petri dish, that's not that hard, but if you're trying to do it on a whole organism, it gets really tricky. It's OK if you use something like blood or bone marrow -- those are the targets of a lot of research now.
هناك قصة رائعة عن طفلة صغيرة أنقذت من سرطان الدم عن طريق أخذ دمها بالكامل وتعديله ثم إعادته بواسطة مركب طليعي لكريسبر. وهذا هو المنحى البحثي الذي سيتخذه الباحثون. لكن حالياً، إن أردتم الدخول إلى الجسم بالكامل، فعلى الأرجح سيتوجب عليكم استعمال الفيروسات. بحيث تأخذون الفيروس وتضعون كريسبر داخله، وتتركون الفيروس يصيب الخلية. لكن مع وصول الفيروس إلى الخلية، فإننا لا نعرف ما هي آثاره على المدى البعيد. كما أن لكريسبر آثار جانبية، بنسبة ضئيلة جداً، لكنها موجودة. فما الذي سيقع مع مرور الوقت؟
There was a great story of some little girl who they saved from leukemia by taking the blood out, editing it, and putting it back with a precursor of CRISPR. And this is a line of research that people are going to do. But right now, if you want to get into the whole body, you're probably going to have to use a virus. So you take the virus, you put the CRISPR into it, you let the virus infect the cell. But now you've got this virus in there, and we don't know what the long-term effects of that are. Plus, CRISPR has some off-target effects, a very small percentage, but they're still there. What's going to happen over time with that?
وهذه ليست تساؤلات بسيطة، وهناك علماء يحاولون الإجابة عنها، ونأمل أن تحل في نهاية المطاف. لكن الأمر ليس بسحر، وسيتطلب وقتاً طويلاً. إذاً، هل هو سهل حقاً؟ حسناً، إن قضيتم بضع سنوات تعملون على الأمر في نظامكم الخاص، فالأمر سهل.
These are not trivial questions, and there are scientists that are trying to solve them, and they will eventually, hopefully, be solved. But it ain't plug-and-play, not by a long shot. So: Is it really easy? Well, if you spend a few years working it out in your particular system, yes, it is.
أما الأمر الآخر فهو كوننا لا نعرف ما يكفي حول كيفية جعل أمر معين يقع من خلال تغيير نقاط معينة في الجينوم. فما نزال بعيدين كل البعد عن معرفة مثلاً، كيف نعطي للخنزير جناحين. أو نزوده برجل إضافية -- كنت سأختار الرجل الإضافية. كان ذلك سيكون مثيراً، صحيح؟ لكن ما يحدث حالياً هو أن كريسبر يستخدم من قبل الآلاف من العلماء للقيام بأعمال مهمة جداً، مثل إنشاء نماذج أفضل للأمراض في الحيوانات، أو طرق أفضل لإنتاج مواد كيميائية مفيدة واستعمالها في الإنتاج الصناعي بخزانات التخمير، أو حتى استعمالها في الأبحاث الأساسية حول عمل الجينات.
Now the other thing is, we don't really know that much about how to make a particular thing happen by changing particular spots in the genome. We're a long way away from figuring out how to give a pig wings, for example. Or even an extra leg -- I'd settle for an extra leg. That would be kind of cool, right? But what is happening is that CRISPR is being used by thousands and thousands of scientists to do really, really important work, like making better models of diseases in animals, for example, or for taking pathways that produce valuable chemicals and getting them into industrial production in fermentation vats, or even doing really basic research on what genes do.
هذه هي القصة التي ينبغي أن نحكيها عن كريسبر، ولا أحب أن تطغى عليها الجوانب المادية بدلاً من الإطار الذي تحدثنا عنه. فالعديد من العلماء يقومون بعمل جبار لإخراج كريسبر إلى الوجود، والمثير للاهتمام بالنسبة لي هو الدعم الذي يقدمه مجتمعنا لأولئك العلماء.
This is the story of CRISPR we should be telling, and I don't like it that the flashier aspects of it are drowning all of this out. Lots of scientists did a lot of work to make CRISPR happen, and what's interesting to me is that these scientists are being supported by our society.
فكروا في الأمر. لدينا بينة تحتية تساعد نسبة معينة من الناس على قضاء كامل وقتهم في البحث العلمي. وهذا يجعلنا جميعاً مخترعين لكريسبر، بل أود القول بأن ذلك يجعلنا جميعاً رعاةً لتقنية كريسبر. ونتحمل جميعاً المسؤولية.
Think about it. We've got an infrastructure that allows a certain percentage of people to spend all their time doing research. That makes us all the inventors of CRISPR, and I would say that makes us all the shepherds of CRISPR. We all have a responsibility.
لذا أحثكم بشدة للتعرف على هذا النوع من التقنيات، لأنه بالفعل هذه هي الطريقة الوحيدة التي ستأهلنا لتوجيه تطور هذه التقنيات، وكيفية استعمالها والتأكد من أنه في نهاية المطاف، سنحصل على نتيجة إيجابية -- سواء بالنسبة لكوكبنا أو بالنسبة لنا.
So I would urge you to really learn about these types of technologies, because, really, only in that way are we going to be able to guide the development of these technologies, the use of these technologies and make sure that, in the end, it's a positive outcome -- for both the planet and for us.
شكرا جزيلاً.
Thanks.
(تصفيق)
(Applause)