So, has everybody heard of CRISPR? I would be shocked if you hadn't.
אז, כולם שמעו על קריספר? אהיה מופתעת אם לא.
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?
זוהי טכנולוגיה --לצורך עריכה גנומית -- והיא כה מגוונת וכה שנויה במחלוקת שהיא מציתה סוגי שיח מאוד מעניינים. האם עלינו להחזיר את הממותה הצמרית? האם עלינו לערוך שינויים בעובר אנושי? והמועדף עלי: איך נוכל להצדיק מחיקת מין שלם שנראה לנו מזיק לבני אדם מעל פני האדמה, באמצעות טכנולוגיה זו?
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.
ענף זה של המדע נע הרבה יותר מהר מאשר מנגנוני הויסות ששולטים בו. וכך, בשש השנים האחרונות, לקחתי על עצמי את המשימה להבטיח שאנשים רבים ככל האפשר יבינו סוגים אלה של טכנולוגיות והשלכותיהן.
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.
קריספר כבר היווה נושא של סערה תקשורתית ענקית, והמילים שמשתמשים בהן לרוב הן "קל" ו "זול". אז מה שאני רוצה לעשות זה להעמיק קצת יותר ולבחון כמה מהמיתוסים והמציאויות סביב קריספר.
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.
אם מנסים לבצע קריספר בגנום, הדבר הראשון שצריך לעשות הוא לגרום נזק לדנ"א. הנזק מגיע בצורת חיתוך גדיל כפול דרך הסליל הכפול. ואז תהליכי תיקון התא נכנסים לתמונה, ואז אנו משכנעים את תהליכי התיקון האלו לעשות את העריכה שאנו רוצים, ולא עריכה טבעית. כך זה עובד, זוהי מערכת של שני חלקים. יש חלבון Cas9, ומשהו שנקרא רנ"א מוביל . אני אוהבת לחשוב על זה כעל טיל מונחה. אז ה -Cas9 -- אני אוהבת לעשות האנשה-- אז Cas9 הוא סוג של פק-מן שרוצה ללעוס דנ"א, וה-רנ"א המכוון, הוא הרצועה שמונעת את זה מהגנום, עד שימצא את הנקודה המדויקת שאליה הוא תואם. והשילוב של שני אלה נקרא קריספר. זו מערכת שגנבנו ממערכת חיסון חיידקית מאוד מאוד עתיקה.
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.
החלק שמדהים בכך הוא שכשהרנ"א המכוון, רק 20 אותיות מהרצף, הן מה שמכוונות את המערכת למטרה. זה ממש קל לעצב, וזה ממש זול לקנות. אז זה החלק המודולרי במערכת; כל השאר נשאר אותו הדבר. זה הופך את המערכת לעוצמתית ביותר וקלה מאוד לשימוש
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.
אז הרנ"א המכוון וחלבון ה Cas9 שמורכבים יחד מקפצים לאורכו של הגנום, וכאשר הם מוצאים נקודה שבה הרנ"א המכוון מתאים, אז הוא מחדיר בין שני הגדילים של הסליל הכפול, הוא קורע אותם זה מזה, זה מתניע את חלבון ה Cas9 לחתוך, ולפתע, יש לכם תא שנמצא בבהלה מוחלטת כי עכשיו יש לו חתיכת דנ"א שנשברה.
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.
מה הוא עושה? הוא קורא למגיבים הראשונים שלו. יש שני מסלולי תיקון עיקריים. הראשון פשוט לוקח את ה- DNA ודוחק את שני החלקים יחד. זו לא שיטה יעילה מאוד, כי מה שקורה הוא שלפעמים בסיס מטפטף החוצה או שבסיס נוסף. זוהי דרך טובה אולי, להביס גן, אבל זו לא הדרך שאנחנו באמת רוצים כדי לערוך את הגנום.
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.
מסלול התיקון השני הוא הרבה יותר מעניין. במסלול תיקון זה, זה לוקח חתיכת דנ"א הומולוגית. וכעת, באורגניזם דיפלואידי , כמו בני אדם, יש לנו עותק אחד של הגנום מאמא שלנו ואחד מאבא שלנו, אז אם אחד נפגם, הוא יכול להשתמש בכרומוזום האחר כדי לתקן אותו. אז זה המקום שממנו זה מגיע, התיקון נעשה, ועכשיו הגנום בטוח שוב.
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.
הדרך שאנחנו יכולים לחטוף את זה. היא שאנחנו יכולים להאכיל אותו בפיסת דנ"א מזויפת, חתיכה שהיא הומולוגית בשני הקצוות אבל היא שונה באמצע. אז עכשיו, ניתן לשבץ במרכז, מה שרוצים וכך מוליכים את התא שולל. אז אפשר לשנות אות, אפשר להוציא אותיות החוצה, אבל הכי חשוב זה שניתן לדחוס לשם דנ"א חדש סוג של סוס טרויאני.
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.
קריספר הולך להיות מדהים, במונחים של מספר ההתקדמויות המדעיות השונות שהוא עומד לזרז. והמיוחד בזה הוא מערכת מיקוד מודולרית זו. אנחנו דוחסים את הדנ"א לתוך אורגניזמים כבר לאורך שנים, נכון? אבל הודות למערכת המיקוד המודולרית, אנו יכולים לשים את זה בדיוק איפה שאנחנו רוצים.
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,
העניין הוא שיש הרבה דיבורים על כך שזה זול וזה קל. ואני מנהלת מעבדה קהילתית. ומתחילה לקבל הודעות דוא"ל מאנשים שאומרים דברים כמו,
"Hey, can I come to your open night and, like, maybe use CRISPR and engineer my genome?"
"היי, אפשר לבוא אל הערב הפתוח שלך ואולי להשתמש, בקריספר ולהנדס את הגנום שלי?"
(Laugher)
(צחוק)
Like, seriously.
כאילו, ברצינות.
I'm, "No, you can't."
אני, "לא, אתה לא יכול."
(Laughter)
(צחוק)
"But I've heard it's cheap. I've heard it's easy."
"אבל שמעתי שזה זול. שמעתי שזה קל ".
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.
אז נחקור את זה קצת. אז, כמה זה זול? כן, זה זול יחסית. זה יהיה במחיר העלות הממוצעת של החומרים לניסוי. מאלפי דולרים עד מאות דולרים, וזה מקצץ מאוד בזמן, גם כן. זה יכול להפחית אותו משבועות לימים. זה מצוין. עדיין צריך מעבדה מקצועית לצורך העבודה; לא ניתן לעשות שום דבר משמעותי מחוץ למעבדה מקצועית. כלומר, אל תקשיבו לכל מי שאומר שתוכלו לעשות דברים כאלה על שולחן המטבח שלכם. זה ממש לא קל לעשות סוג זה של עבודה. מבלי להזכיר שמתנהל קרב פטנטים בנושא, כך שגם אם תמציאו משהו, מכון ברוד, ואוניברסיטת ברקלי נמצאים במאבק הפטנטים הבלתי-יאומן הזה. זה באמת מרתק לראות את זה קורה, כי הם מאשימים זה את זה בטענות של מרמה ואז יש להם אנשים שאומרים, אה, טוב, חתמתי במחברת שלי פה או שם ". זה לא הולך להיות מיושב במשך שנים. וכאשר זה ייושב, אין ספק שאתם הולכים לשלם למישהו דמי רישוי גדולים מאוד כדי להשתמש בזה. אז, האם זה באמת זול? ובכן, זה זול אם אתם עושים מחקר בסיסי ויש לכם מעבדה.
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.
ומה בנוגע לכך שזה קל? בואו נתבונן בטענה זו. השטן נמצא תמיד בפרטים הקטנים. אנחנו לא באמת יודעים כל כך הרבה על התאים. הם עדיין סוג של קופסאות שחורות. לדוגמה, אנחנו לא יודעים מדוע כמה רנ"א מובילים עובדים ממש טוב וכמה רנ"א מובילים לא. איננו יודעים למה כמה תאים רוצים לעשות מסלול תיקון אחד וכמה תאים מעדיפים לעשות את האחר.
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.
וחוץ מזה, יש את הבעייה של החדרת המערכת לתוך התא במקום הראשון. בצלחת פטרי, זה לא כל כך קשה, אבל אם מנסים לעשות את זה על אורגניזם שלם, זה נהיה ממש מסובך. זה בסדר אם משתמשים במשהו כמו דם או מוח עצם - אלו הן המטרות של הרבה מחקרים עכשיו.
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?
היה סיפור נהדר על איזו ילדה קטנה שהצילו מלוקמיה כשהוציאו את הדם שלה, ערכו אותו והשיבו חזרה עם קודמן של קריספר. וזהו קו מחקר שאנשים הולכים לעשות אבל נכון לעכשיו, אם רוצים להגיע לתוך הגוף כולו, יהיה צריך כנראה להשתמש בנגיף. אז לוקחים את הנגיף, ומכניסים לתוכו את הקריספר נותנים לנגיף להדביק את התא. אבל עכשיו יש לכם את הווירוס הזה שם, ואנחנו לא יודעים מהן ההשפעות של זה לטווח הארוך. בנוסף, לקריספר יש כמה השפעות מחוץ ליעד, אחוז קטן מאוד, אבל עדיין יש. אז מה הולך לקרות עם זה לאורך זמן?
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.
אלו אינן שאלות קלות ערך, ויש מדענים שמנסים לפתור אותן, ואני מקווה שהן בסופו של דבר ייפתרו אבל זו אינה טכנולוגיה של "חבר-ושחק," ממש לא. אז האם זה באמת קל ליישום? טוב, אם תשקיעו עבודה של שנים אחדות, במערכת הספציפית שלכם כן, זה קל.
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.
עכשיו, הדבר השני הוא, אנחנו לא באמת יודעים הרבה כיצד לגרום לדבר מסוים לקרות על ידי שינוי נקודות מסוימות בגנום. אנחנו רחוקים מאוד מלהבין איך לתת לחזיר כנפיים, למשל. או אפילו רגל נוספת - הייתי מסתפקת ברגל נוספת. זה יהיה די מגניב, נכון? אבל מה שקורה זה שקריספר נמצא בשימוש על ידי אלפי אלפים של מדענים כדי באמת לעשות עבודה ממש חשובה, כמו למשל ליצור מודלים טובים יותר של מחלות בבעלי חיים, או לקחת נתיבים שמייצרים כימיקלים יקרי ערך ולהכניס אותם לייצור תעשייתי בחביות התססה, או אפילו לעשות מחקר ממש בסיסי על מה שהגנים עושים.
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.
זה הסיפור של קריספר שעלינו לספר, ואינני אוהבת את זה שההיבטים הראוותניים של זה מטביעים את כל זה מטה. הרבה מדענים עשו עבודה רבה כדי לגרום לקריספר לקרות, ומה שמעניין בזה בשבילי הוא שמדענים אלה נתמכים על ידי החברה שלנו.
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.
חישבו על כך. יש לנו תשתית שמאפשרת לאחוז מסוים של אנשים להשקיע את כל זמנם במחקר. שהופך את כולנו לממציאים של קריספר, והייתי אומרת שזה הופך את כולנו למובילים של קריספר. לכולנו יש אחריות.
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.
אז אני מאיצה בכם, ממש ללמוד על סוגים אלה של טכנולוגיות, כי, באמת, רק בדרך זו נהיה מסוגלים להוביל את הפיתוח של טכנולוגיות אלה, את השימוש בטכנולוגיות אלה ולוודא שבסופו של דבר, התוצאה תהיה חיובית - הן בעבור הפלנטה והן עבורנו.
Thanks.
תודה,
(Applause)
(מחיאות כפיים)