Έχει ακούσει κανείς σας για το CRISPR; Αν όχι, θα μου έκανε μεγάλη εντύπωση.
So, has everybody heard of CRISPR? I would be shocked if you hadn't.
Πρόκειται για μια τεχνολογία επεξεργασίας του γονιδιώματος που είναι τόσο ευέλικτη και τόσο αμφιλεγόμενη που προκαλεί κάθε είδους και πραγματικά πολύ ενδιαφέρουσες συζητήσεις. Να επαναφέρουμε το μαλλιαρό μαμούθ; Να επεξεργαστούμε ένα ανθρώπινο έμβρυο; Και το αγαπημένο μου ερώτημα: Πώς μπορεί να δικαιολογηθεί η εξολόθρευση ενός ολόκληρου είδους που θεωρείται βλαβερό για τον άνθρωπο, η εξαφάνισή του από προσώπου γης με τη χρήση αυτής της τεχνολογίας;
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?
Αυτός ο επιστημονικός κλάδος κινείται πολύ ταχύτερα από τους ρυθμιστικούς κανόνες που τον διέπουν. Έτσι, τα τελευταία έξι χρόνια έχω θέσει ως προσωπική μου αποστολή να εξασφαλίσω ότι όσο δυνατόν περισσότερος κόσμος θα καταλάβει αυτό τον τύπο τεχνολογίας και τις συνέπειές του.
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.
Το CRISPR έχει γίνει αντικείμενο υπερπροβολής από τον Τύπο και οι λέξεις που χρησιμοποιούνται συχνότερα είναι «εύκολο» και «φτηνό». Θα ήθελα τώρα να εμβαθύνουμε λίγο περισσότερο και να κοιτάξουμε μερικούς από τους μύθους και τις αλήθειες σχετικά με το CRISPR.
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.
Αν προσπαθήσετε να επεξεργαστείτε το γονιδίωμα με το CRISPR θα πρέπει πρώτα να προξενήσετε βλάβη στο DNA. Η βλάβη αυτή γίνεται με τη μορφή δίκλωνου σπασίματος στη διπλή αλυσίδα του DNA. Τότε, εμφανίζονται οι επιδιορθωτικοί μηχανισμοί του κυττάρου, τους οποίους πείθουμε να κάνουν εκείνες τις διορθώσεις που θα προκαλέσουν την αλλαγή που επιθυμούμε, και όχι μια φυσιολογική επιδιόρθωση. Ακριβώς έτσι δουλεύει. Είναι ένα σύστημα με δύο μέρη. Το ένα είναι η πρωτεΐνη Cas9 και το άλλο είναι κάτι που λέγεται RNA-οδηγός. Μου αρέσει να το φαντάζομαι σαν κατευθυνόμενη τορπίλη. Η Cas9 -μου αρέσει να της δίνω ανθρώπινα χαρακτηριστικά- η Cas9 μοιάζει λίγο με τον Pac-Man που θέλει να μασήσει το DNA και το RNA-οδηγός είναι το λουρί που την κρατάει μακριά από το γονιδίωμα μέχρι να βρει ακριβώς το συμπληρωματικό του σημείο. Ο συνδυασμός αυτών των δύο στοιχείων αποκαλείται CRISPR. Είναι ένα σύστημα που κλέψαμε από το ανοσοποιητικό σύστημα ενός αρχαιότατου βακτηρίου.
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.
Εκείνο που είναι εκπληκτικό είναι ότι το RNA-οδηγός, που αποτελείται από μόλις 20 γράμματα, είναι η αιχμή του συστήματος. Είναι πολύ εύκολο στο σχεδιασμό και πραγματικά φτηνό για να το αγοράσει κανείς. Οπότε, αυτό είναι το μόνο μεταβλητό μέρος στο σύστημα, όλα τα υπόλοιπα είναι πάντοτε τα ίδια. Αυτό κάνει το σύστημα απίστευτα εύκολο στον χειρισμό και πολύ ισχυρό.
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.
Το RNA-οδηγός και η πρωτεΐνη Cas9 δημιουργούν ένα σύμπλεγμα που διατρέχει όλο το γονιδίωμα, και μόλις βρει ένα σημείο που να ταιριάζει με τον RNA-οδηγό, εισέρχεται μεταξύ των δύο κλώνων της διπλής έλικας, τις διαχωρίζει, αυτό πυροδοτεί την πρωτεΐνη Cas9 να κάνει το κόψιμο, και εντελώς ξαφνικά έχουμε ένα κύτταρο σε κατάσταση απόλυτου πανικού επειδή τώρα έχει ένα κομμάτι DNA που είναι σπασμένο.
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.
Και τι κάνει; Επιστρατεύει την ομάδα άμεσης επέμβασης. Υπάρχουν δύο βασικά επιδιορθωτικά μονοπάτια. Το πρώτο απλώς παίρνει τα δύο κομμάτια DNA και τα ενώνει ξανά. Αυτό το σύστημα δεν είναι πολύ αποτελεσματικό, επειδή κάποιες φορές μπορεί να αποσπαστεί μια βάση ή να προστεθεί μια καινούργια. Είναι αποδεκτός τρόπος, ίσως, για να αφαιρέσουμε ένα γονίδιο, αλλά δεν θέλουμε να επεξεργαστούμε το γονιδίωμα με αυτόν τον τρόπο.
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.
Το δεύτερο επιδιορθωτικό μονοπάτι είναι πολύ πιο ενδιαφέρον. Σε αυτό το επιδιορθωτικό μονοπάτι χρειάζεται ένα ομόλογο κομμάτι DNA. -θυμηθείτε, ότι ένας διπλοειδής οργανισμός, όπως ο άνθρωπος, έχει ένα αντίγραφο του γονιδιώματος από τη μητέρα και ένα από τον πατέρα- οπότε αν το ένα υποστεί βλάβη, μπορεί να επιδιορθωθεί από το άλλο. Και έτσι δουλεύει αυτό το μονοπάτι. Γίνεται η επιδιόρθωση, και τώρα το γονιδίωμα είναι και πάλι ασφαλές.
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.
Μπορούμε να το εκμεταλλευτούμε τροφοδοτώντας το με ένα λανθασμένο κομμάτι DNA, ένα κομμάτι το οποίο να είναι ομόλογο στα άκρα αλλά διαφορετικό στο ενδιάμεσο. Οπότε τώρα, μπορεί να βάλει κανείς ότι θέλει στο ενδιάμεσο και το κύτταρο ξεγελιέται. Μπορεί να αλλάξει ένα γράμμα, να αφαιρέσει γράμματα, αλλά και το πιο σημαντικό: να προσθέσει καινούργιο DNA, περίπου σαν ένας Δούρειος Ίππος.
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.
Το CRISPR πρόκειται να φανεί εκπληκτικό σε ότι αφορά το πλήθος των επιστημονικών εξελίξεων όπου θα παίξει καταλυτικό ρόλο. Αυτό που το κάνει τόσο ιδιαίτερο είναι το σύστημα μεταβλητής στόχευσης. Ούτως ή άλλως, εδώ και χρόνια βάζουμε DNA σε διάφορους οργανισμούς, σωστά; Επειδή όμως εδώ η στόχευση είναι μεταβλητή, στην πραγματικότητα μπορούμε να το βάλουμε ακριβώς εκεί που θέλουμε.
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.
Το θέμα είναι ότι γίνεται πολύ λόγος ότι σαν σύστημα είναι φτηνό και εύκολο στη χρήση. Λειτουργώ ένα εργαστήριο σε κοινότητα. Αρχίζω να δέχομαι ηλεκτρονικά μηνύματα από κόσμο που λέει πράγματα, όπως:
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,
«Μπορώ να έρθω στην βραδιά για τον κόσμο και να χρησιμοποιήσω το CRISPR και να αλλάξω το γονιδίωμά μου;»
"Hey, can I come to your open night and, like, maybe use CRISPR and engineer my genome?"
(Γέλια)
(Laugher)
Σοβαρά.
Like, seriously.
Και τους λέω, «Όχι, δε μπορείτε!» (Γέλια)
I'm, "No, you can't."
(Laughter)
«Μα, άκουσα ότι είναι φτηνό, ότι είναι εύκολο».
"But I've heard it's cheap. I've heard it's easy."
Ας εξερευνήσουμε λιγάκι αυτό το σημείο. Τελικά, πόσο φτηνό είναι; Ναι, συγκριτικά είναι φτηνό. Μειώνει το μέσο κόστος των υλικών που χρειάζονται για ένα πείραμα από χιλιάδες δολάρια σε εκατοντάδες δολάρια, ενώ μειώνεται και ο απαιτούμενος χρόνος. Ο χρόνος μπορεί να μειωθεί από εβδομάδες σε ημέρες. Αυτό είναι σπουδαίο. Και πάλι όμως χρειάζεστε ένα επαγγελματικό εργαστήριο για αυτό, δε θα κάνετε κάτι ουσιαστικό χωρίς ένα επαγγελματικό εργαστήριο. Δηλαδή, μην ακούτε οποιονδήποτε ισχυρίζεται ότι μπορεί να κάνει αυτά τα πράγματα στον πάγκο της κουζίνας του. Αυτή η δουλειά δεν είναι τόσο εύκολη. Για να μη σας πω, ότι γίνεται μάχη για την πατέντα, οπότε, ακόμα και αν εφεύρετε κάτι, το Ινστιτούτο Broad και το UC Berkeley είναι στο μέσο μιας απίστευτης διαμάχης για την πατέντα. Είναι πραγματικά συναρπαστικό να την παρακολουθήσει κανείς, επειδή κατηγορούν ο ένας τον άλλον για δόλιες διεκδικήσεις και έχουν ανθρώπους που λένε, «Μα, εγώ έχω υπογράψει στο τάδε εργαστηριακό τετράδιο». Δεν πρόκειται να διευθετηθεί για χρόνια. Και όταν διευθετηθεί, στοιχηματίζω ότι θα πρέπει να πληρώσετε ένα μεγάλο ποσό για την άδεια για να τα χρησιμοποιήσετε. Οπότε, είναι στ' αλήθεια φτηνό; Είναι φτηνό αν κάνετε βασική έρευνα και έχετε ήδη ένα εργαστήριο.
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.
Τι γίνεται όμως με την ευκολία; Ας δούμε αυτό τον ισχυρισμό. Ο διάβολος κρύβεται πάντα στις λεπτομέρειες. Δεν γνωρίζουμε πραγματικά τόσο πολλά πράγματα για τα κύτταρα. Μοιάζουν λίγο με μαύρα κουτιά. Για παράδειγμα, δε γνωρίζουμε γιατί μερικοί RNA-οδηγοί λειτουργούν πολύ καλά ενώ κάποιοι άλλοι όχι. Δε γνωρίζουμε γιατί ορισμένα κύτταρα ακολουθούν το ένα επιδιορθωτικό μονοπάτι και κάποια άλλα κύτταρα προτιμούν το άλλο μονοπάτι.
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.
Και εκτός απ' αυτά, υπάρχει ένα ολόκληρο πρόβλημα του πώς θα μπει αυτό το σύστημα μέσα στο κύτταρο. Σε ένα τρυβλίο πέτρι δεν είναι τόσο δύσκολο, όταν όμως η προσπάθεια γίνεται σε ολόκληρο οργανισμό, το πράγματα γίνονται λίγο ζόρικα. Είναι όλα εντάξει όταν χρησιμοποιείται αίμα ή μυελός των οστών - αυτά είναι ο στόχος πολλής έρευνας τώρα.
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.
Υπάρχει μια υπέροχη ιστορία ενός μικρού κοριτσιού που σώθηκε από λευχαιμία όταν της πήραν αίμα, το επεξεργάστηκαν, και της το εισήγαγαν ξανά με ένα πρόδρομο σύμπλεγμα CRISPR. Αυτή είναι μια οδός έρευνας που θα ακολουθήσει συχνά ο κόσμος. Τώρα, αν θέλει κανείς να μπει σε ολόκληρο οργανισμό, πιθανότατα θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσει ιούς. Δηλαδή, παίρνεις τον ιό, του εισάγεις το CRISPR, και τον αφήνεις να μολύνει το κύτταρο. Όμως τώρα, εκεί μέσα υπάρχει αυτός ο ιός που δε γνωρίζουμε πώς θα δράσει μακροπρόθεσμα. Επίσης, το CRISPR παρουσιάζει και μερικές αστοχίες, σε πολύ μικρό ποσοστό, αλλά υπαρκτές. Τι πρόκειται να γίνει στην πορεία του χρόνου με αυτές;
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?
Αυτά τα ερωτήματα είναι δύσκολα, και υπάρχουν επιστήμονες που προσπαθούν να τα επιλύσουν και πιθανώς, τελικά, να τα λύσουν. Σε καμία περίπτωση όμως δεν είναι απροβλημάτιστα εφαρμόσιμο. Επομένως: είναι τελικά εύκολο; Λοιπόν, αν αφιερώσει κανείς μερικά χρόνια δουλεύοντας με το συγκεκριμένο σύστημα, ναι, είναι εύκολο.
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.
Ένα άλλο θέμα είναι, επίσης, ότι δε γνωρίζουμε τόσα πολλά για το πώς θα προκαλέσουμε μια συγκεκριμένη απόκριση αλλάζοντας συγκεκριμένα σημεία στο γονιδίωμα. Απέχουμε πολύ από το να ανακαλύψουμε πώς θα δώσουμε σε ένα γουρούνι φτερά, για παράδειγμα. Ή έστω και ένα ακόμα πόδι -θα συμβιβαζόμουν με αυτό- αυτό θα ήταν πολύ ωραίο, έτσι δεν είναι; Αυτό που συμβαίνει, όμως, είναι ότι το CRISPR χρησιμοποιείται από χιλιάδες επιστήμονες για να γίνουν πραγματικά σημαντικές δουλειές, παραδείγματος χάριν, για να δημιουργηθούν καλύτεροι οργανισμοί-μοντέλα ασθενειών, ή για να πάρουμε μονοπάτια που παράγουν πολύτιμες χημικές ουσίες και να τα εισάγουμε στη βιομηχανική παραγωγή και στους βιοαντιδραστήρες, ή απλώς για τη βασική έρευνα της λειτουργίας των γονιδίων.
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.
Αυτή είναι η ιστορία που θα έπρεπε να λέμε για το CRISPR, και δε μου αρέσει που τα πιο πομπώδη στοιχεία του τραβούν όλο το ενδιαφέρον. Πολλοί επιστήμονες έκαναν πολλή δουλειά για να πετύχει το CRISPR και αυτό που μου φαίνεται περισσότερο ενδιαφέρον είναι ότι αυτοί οι επιστήμονες στηρίζονται από την κοινωνία μας.
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.
Σκεφτείτε το. Διαθέτουμε υποδομές που επιτρέπουν σε ένα συγκεκριμένο ποσοστό ανθρώπων να αφιερώνουν όλο τον χρόνο τους κάνοντας έρευνα. Αυτό μας κάνει όλους εφευρέτες του CRISPR, θα έλεγα, μάλιστα, ότι μας κάνει όλους καθοδηγητές του CRISPR. Όλοι έχουμε την ευθύνη μας.
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.
Οπότε, σας παροτρύνω να αποκτήσετε βαθιά γνώση αυτών των τεχνολογιών, διότι πραγματικά, αυτός είναι ο μόνος τρόπος για να μπορέσουμε να καθοδηγήσουμε την ανάπτυξη αυτών των τεχνολογιών, τη χρήση τους, και να διασφαλίσουμε ότι, στο τέλος, το αποτέλεσμα θα είναι θετικό, τόσο για τον πλανήτη όσο και για όλους μας.
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.
Σας ευχαριστώ.
Thanks.
(Χειροκρότημα)
(Applause)