So, has everybody heard of CRISPR? I would be shocked if you hadn't.
Hebben jullie allemaal wel eens van CRISPR gehoord? Het zou me verbazen als dat niet zo was.
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?
Dit is een technologie voor genoombewerking die zo veelzijdig en controversieel is dat het allerlei interessante discussies oproept. Moeten we de mammoet terugbrengen? Mogen we menselijke embryo's aanpassen? En, mijn persoonlijke favoriet: kunnen we het aan onszelf verantwoorden om een hele soort die we als schadelijk voor mensen zien van de aardbodem te laten verdwijnen met deze technologie?
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.
Dit soort wetenschap ontwikkelt zich veel sneller dan de regulerende mechanismen die haar moeten controleren. Daarom heb ik er de afgelopen zes jaar mijn persoonlijke missie van gemaakt om ervoor te zorgen dat zoveel mogelijk mensen deze technologieën en hun implicaties begrijpen.
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.
CRISPR is het onderwerp van een enorme media-hype. De woorden die je het vaakst hoort, zijn 'gemakkelijk' en 'goedkoop'. Ik wil hier iets dieper op ingaan en een aantal van de mythen en realiteiten rondom CRISPR onderzoeken.
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.
Als je CRISPR wilt toepassen op een genoom moet je allereerst het DNA beschadigen. Die schade is het openbreken van de dubbele helix. Dan gaat de normale celreparatie van start en wij zorgen ervoor dat de cel de reparatie maakt die wij willen, en niet de natuurlijke aanpassing. Dat is hoe het werkt. Het is een tweedelig systeem. Je hebt een Cas9-proteïne en iets dat gids-RNA heet. Ik stel me altijd een soort geleide raket voor. Het Cas9-proteïne -- en ik antropomorfiseer graag -- Cas9 is een soort Pac-Man die het DNA wil opeten en het gids-RNA is de hondenriem die Cas9 bij het genoom vandaan houdt, totdat het precies het juiste punt vindt waar het aansluit. De combinatie van deze twee heet CRISPR. We hebben dit systeem gestolen van een oeroud bacterieel immuunsysteem.
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.
Wat zo bijzonder is, is dat slechts 20 letters van het gids-RNA het systeem richten. Het is daarom gemakkelijk te ontwerpen en goedkoop om aan te schaffen. Dat is het modulaire gedeelte van het systeem. De rest blijft altijd hetzelfde. Hierdoor is het een gemakkelijk en krachtig systeem om te gebruiken.
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.
Het gids-RNA en het Cas9-proteïne stuiteren samen langs het genoom en wanneer ze een plek vinden waar het gids-RNA past dan steekt het zich tussen de strengen van de dubbele helix, het scheurt ze van elkaar, hierop knipt het Cas9-proteïne de helix kapot en plotseling is de cel helemaal in paniek, omdat er een stuk DNA kapot is.
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.
Wat doet de cel nu? Die roept de eerste hulp in. Er zijn twee hoofdmethoden voor reparatie. De eerste plakt gewoon de twee stukken DNA weer aan elkaar. Dit is geen efficiënt systeem, want soms valt er een base weg of wordt een base toegevoegd. Dit is dus een prima manier om een gen uit te schakelen, maar het is niet wat we willen bij genoombewerking.
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.
De tweede reparatiemethode is veel interessanter. Deze methode gebruikt een homoloog stuk DNA. Je moet onthouden dat diploïde organismen, zoals mensen, een kopie van het genoom van zowel de vader als de moeder krijgen. Dus als er een beschadigd raakt, kan het met het andere chromosoom worden gerepareerd. Daar komt deze methode vandaan. De reparatie wordt gemaakt en het genoom is weer veilig.
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.
Wij kunnen dit proces kapen door een stuk nep-DNA aan te bieden, een stuk dat homoloog is aan beide kanten, maar in het midden verschilt. Nu kan je dus alles in het midden plakken en de cel voor de gek houden. Je kunt een letter veranderen, een letter verwijderen, maar bovenal kun je nieuw DNA toevoegen, als een soort Paard van Troje.
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.
CRISPR gaat fantastische dingen doen, het zal een katalysator zijn voor allerlei wetenschappelijke vooruitgang. Wat zo speciaal aan CRISPR is, is het modulaire richtsysteem. Ik bedoel, we proppen al jarenlang allerlei soorten DNA in organismen, toch? Maar met dit modulaire richtsysteem kunnen we het precies plaatsen waar we het willen hebben.
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,
Het probleem is dat iedereen beweert dat het zo goedkoop en simpel is. Ik leid een gemeenschapslaboratorium. En ik ontvang e-mailtjes van mensen die vragen:
"Hey, can I come to your open night and, like, maybe use CRISPR and engineer my genome?"
"Hé, kan ik naar jullie open avond komen, enneh, met CRISPR mijn genoom aanpassen?"
(Laugher)
(Gelach)
Like, seriously.
Echt!
I'm, "No, you can't."
Dus ik zeg: "Eh.. nee!"
(Laughter)
(Gelach)
"But I've heard it's cheap. I've heard it's easy."
"Maar het is toch zo simpel en goedkoop!"
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.
Daarover wil ik dus nog wat uitwijden. Hoe goedkoop is het? Ja, het is goedkoop in vergelijking. De materiaalkosten voor een gemiddeld experiment zullen van duizenden naar slechts honderden dollars gaan. En het scheelt ook tijd. Het kost dagen, geen weken. Dat is mooi. Je hebt nog steeds een professioneel lab nodig. Je kan geen betekenisvol werk doen buiten een professioneel lab. Je moet niemand geloven die zegt dat je dit op je keukentafel kunt doen. Zo simpel is dit soort werk niet. Daar komt nog bij dat er een patentstrijd gaande is. Dus zelfs als je iets uitvindt, krijg je te maken met de patentstrijd tussen het Broad Institute en UC Berkeley. Het is een fascinerend gevecht om te zien, want ze beschuldigen elkaar van allerlei fraude en er zijn mensen die zeggen: "Ik heb mijn notitieboek hier en hier ondertekend." Dit gevecht zal nog jaren voortslepen. En wanneer het over is, zal je een dikke licentievergoeding aan iemand mogen betalen om dit spul te gebruiken. Dus is het echt goedkoop? Het is goedkoop als je een lab hebt en standaardonderzoek doet.
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.
Is het gemakkelijk? Laat ons eens zien. Het venijn zit altijd in de details. We weten eigenlijk niet zo heel veel over cellen. Ze zijn nog steeds een mysterie. We weten bijvoorbeeld niet waarom sommige gids-RNA's goed werken en sommige niet. We weten niet waarom sommige cellen de ene reparatiemethode gebruiken en sommige cellen de andere.
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.
Bovendien is het nog problematisch om het systeem überhaupt in de cel te krijgen. In een petrischaaltje is dat niet moeilijk, maar als je het voor een heel organisme wilt doen, wordt het lastig. Bloed of beenmerg zijn goed te doen; daar wordt nu veel onderzoek naar gedaan.
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?
Er was een mooi verhaal over een klein meisje dat werd genezen van leukemie doordat ze haar bloed afnamen, veranderden en terugstopten met een voorloper van CRISPR. Dat is een onderzoeksrichting die velen zullen kiezen. Maar als je toegang wilt tot het hele lichaam, heb je waarschijnlijk een virus nodig. Dus je neemt een virus, stopt CRISPR erin en laat het virus de cel infecteren. Maar dan zit het virus daar en we weten nog niet wat de lange-termijneffecten daarvan zijn. Plus: CRISPR heeft wat bijwerkingen -- in een klein percentage van de gevallen, maar toch. Wat zijn op termijn de effecten daarvan?
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.
Dit zijn belangrijke vragen en wetenschappers proberen die op te lossen en hopelijk worden ze ook opgelost. Het is zeker nog geen plug-and-play. Dus: is het gemakkelijk? Als je een paar jaar werkt aan de toediening in een bepaald systeem, dan wel.
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.
Verder weten we nog weinig over hoe we bepaalde dingen kunnen laten gebeuren door bepaalde plaatsen in het genoom te wijzigen. We weten bijvoorbeeld nog lang niet hoe je een varken vleugels geeft. Of zelfs maar een extra been -- dat zou ik al prima vinden. Dat zou gaaf zijn, toch? Op dit moment wordt CRISPR gebruikt door duizenden wetenschappers om heel erg belangrijk werk te doen. Ze maken bijvoorbeeld betere modellen van ziekten bij dieren, of ontwikkelen methoden om waardevolle chemicaliën te produceren en om ze in industriële productie- en fermentatievaten te krijgen, of ze doen elementair onderzoek naar wat genen doen.
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.
Dat is het verhaal over CRISPR dat we moeten vertellen. Ik vind het jammer dat de opzichtige verhalen dit verdringen. Een heleboel wetenschappers hebben samen hard gewerkt om CRISPR mogelijk te maken en wat ik interessant vind, is dat deze wetenschappers worden ondersteund door onze maatschappij.
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.
Denk daar eens over na. We hebben een infrastructuur die het mogelijk maakt dat een klein percentage mensen al hun tijd aan onderzoek besteden. Wij zijn dus allemaal de uitvinders van CRISPR en dat maakt ons ook allemaal de hoeders van CRISPR. We zijn allemaal verantwoordelijk.
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.
Ik raad jullie allemaal aan om meer te leren over deze technologieën, want dat is de enige manier waarop we de ontwikkeling en het gebruik van deze technologieën kunnen sturen en ervoor kunnen zorgen dat er een positieve uitkomst is -- voor zowel de planeet als ons.
Thanks.
Dank jullie wel.
(Applause)
(Applaus)