So, has everybody heard of CRISPR? I would be shocked if you hadn't.
Czy słyszeliście o CRISPR? Zdziwiłabym się gdyby nie.
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?
To technika używana do edytowania genomu. Niezwykle wszechstronna i kontrowersyjna, wywołująca mnóstwo interesujących dyskusji. Czy powinniśmy przywrócić mamuta? Czy powinniśmy edytować ludzki embrion? Moje ulubione: Jak usprawiedliwimy wytępienie gatunku uważanego za groźny dla ludzi? Zmieść z powierzchni ziemi za pomocą tej techniki?
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.
Ta gałąź nauki rozwija się szybciej niż regulujące ją mechanizmy. Przez ostatnich sześć lat moją osobistą misją było uświadomienie, jak największej liczby ludzi, o tego rodzaju technikach i ich implikacjach.
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 jest przedmiotem ogromnego szumu w prasie. Najczęściej określa się go "łatwym" i "tanim". Pomówmy więc o tym szerzej i przyjrzyjmy się otaczającym go prawdom i mitom.
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.
Ażeby przeprowadzić CRISPR na genomie najpierw trzeba zniszczyć DNA. Zniszczenie polega na rozerwaniu podwójnej nici na całej długości helisy. Następnie rozpoczyna się proces odbudowy komórkowej, podczas którego skłania się je do wprowadzenia pożądanych zmian, niezgodnych z naturą. Tak to działa. Jest to dwuczęściowy system. Mamy białko Cas9 i coś co nazywamy gRNA. Myślę o tym, jak o sterowanym pocisku. Cas9, lubię antropomorfizować, jest jak Pac-Man, który chce dobrać się do DNA. gRNA jest smyczą, która trzyma go z daleka od genomu do momentu, gdy znajdzie miejsce, do którego pasuje. Połączenie tych dwóch nazywa się CRISPR. To sposób podpatrzony u pradawnego systemu odpornościowego bakterii.
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.
Zdumiewający jest fakt, że gRNA używa tylko 20 liter do redagowania celu. Jest łatwy do zaprogramowania i tani do zakupu. Tylko ta część ulega zmianie. Reszta pozostaje taka sama. Dlatego to niezwykle łatwy i skuteczny w użyciu system.
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.
gRNA i białko Cas9 łączą się i jako para poruszają wzdłuż genomu w poszukiwaniu miejsca do którego pasuje gRNA. Następnie wślizgują się między nici podwójnej helisy i rozrywają ją. To pobudza białko Cas9 do cięcia co powoduje, że komórka zaczyna panikować bo część jej DNA jest uszkodzone.
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.
Co teraz? Komórka wzywa grupę ratunkową. Istnieją dwa główne sposoby naprawy. Pierwszy, to proste połączenie dwóch kawałków DNA. Niezbyt efektywne bo czasami jakiś kawałek jest zgubiony albo dodany. To jest użyteczne, gdy chcemy usunąć gen ale nie jest przydatne przy edytowaniu genomu.
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.
Drugi sposób jest ciekawszy. W tym sposobie używamy homologicznego kawałka DNA. Dla przypomnienia, ludzie są organizmami diploidalnymi. Mamy jedną kopię genomu od matki i jedną od ojca. Gdy jedna jest uszkodzona organizm może użyć drugiej kopii do naprawy. Tak to wygląda. Naprawa jest zakończona i genom jest bezpieczny.
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.
Sposób, w jaki to kontrolujemy, polega na dodaniu zmodyfikowanego DNA pomiędzy dwa homologiczne końce tego samego odcinka. W środku może być cokolwiek. Komórka tego nie rozpozna. Można zmienić literę albo usunąć kilka liter. Co najważniejsze, można wstawić całe nowe DNA. Trochę, jak koń trojański.
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 jest doskonały. Może okazać się katalizatorem dla ogromnej liczby osiągnięć naukowych. Powodem jest jego modułowy system celowania. Od dawna potrafimy wprowadzić obce DNA do organizmu gospodarza ale dzięki modułowemu systemowi celowania możemy wprowadzić je w pożądane miejsce.
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,
Rzecz w tym, że nazywamy go tanim i łatwym. Prowadzę lokalne laboratorium Zaczęłam dostawać maile od ludzi z pytaniami:
"Hey, can I come to your open night and, like, maybe use CRISPR and engineer my genome?"
"Mogę przyjść do twojego laboratorium i użyć CRISPR, żeby udoskonalić mój genom?"
(Laugher)
(Śmiech)
Like, seriously.
Naprawdę?
I'm, "No, you can't."
"Nie, nie możesz".
(Laughter)
(Śmiech)
"But I've heard it's cheap. I've heard it's easy."
"Ale słyszałem, że to jest łatwe i tanie".
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.
Porozmawiajmy więc o tym. Co znaczy tani? Jest tani w porównaniu. Jasne, że średni koszt materiału użytego w eksperymencie obniży się z tysiąca do kilkuset dolarów. Skraca też czas eksperymentu z tygodni do dni. Świetnie. Nadal potrzebne jest profesjonalne laboratorium. Nie da się zrobić niczego sensownego bez takiego laboratorium. Nie słuchajcie ludzi, którzy mówią, że można tego dokonać na stole kuchennym. To nie jest też łatwy zabieg. Nie wspominając o prawach patentowych. Nawet jeśli coś odkryjesz. Instytut Broad i Uniwersytet Berkeley prowadzą teraz wojnę o patent. Fascynujące do śledzenia. Oskarżają się nawzajem o nielegalne roszczenia i mają świadków mówiących: "O tak, podpisałem się pod notatkami tutaj i tutaj". To będzie się ciągnęło przez lata. A gdy się skończy, ktoś zapewne zapłaci ogromne opłaty za licencje, żeby używać tego wynalazku. Czy to naprawdę jest tanie? Tak, jeśli masz swoje laboratorium i wykonujesz prosty test.
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.
Czy jest łatwy? Sprawdźmy to. Diabeł zawsze tkwi w szczegółach. Nie wiemy jeszcze wszystkiego o komórkach. Są "czarnymi skrzynkami". Na przykład nie wiemy dlaczego niektóre gRNA działają doskonale a niektóre gRNA nie działają. Nie wiemy dlaczego niektóre komórki wybierają jeden sposób naprawy a inne wolą inny.
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.
Poza tym, mamy cały problem wprowadzenia tego mechanizmu do komórki w pierwszej kolejności. Na szalce Petriego to nie jest trudne. W żywym organizmie jest to złożony proces. Łatwiej jest gdy posłużymy się krwią albo szpikiem kostnym. Dlatego są one celem wielu badań.
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?
Był przypadek dziewczynki chorej na białaczkę. Pobrano jej krew. Zredagowano ją i wprowadzono ponownie do obiegu z prekursorem CRISPR. To jest pole badań nad którym skupiają się naukowcy. Obecnie, żeby dokonać zmiany w całym organizmie trzeba prawdopodobnie użyć wirusa. Bierze się wirus, i wprowadza do niego CRISPR. Pozwala się mu zainfekować komórkę. Tylko, że teraz w organizmie mamy też wirusa i nie wiemy, jakie będą tego długoterminowe efekty. W dodatku CRISPR wywołuje skutki uboczne. Niski procent ale jednak. Co się stanie z tym z biegiem czasu?
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.
To nie są banalne pytania. Niektórzy naukowcy starają się znaleźć na nie odpowiedź. Z czasem zapewne znajdziemy rozwiązanie. Ale to nie jest jeszcze podłącz-i-używaj. Zabierze to trochę czasu. Więc jest to łatwy sposób? Jeśli ktoś pracuje nad tym konkretnym problemem przez kilka lat, odpowiedź brzmi: tak.
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.
Następny problem. Tak naprawdę nie wiemy za bardzo, jak wywołać pożądany efekt, dokonując jakiejś edycji genomu. Jesteśmy dalecy od zrozumienia, jak dać świni skrzydła albo piątą nogę. Zgodzę się na dodatkową nogę. Byłoby super! Tylko, że prawda jest inna. CRISPR jest używany przez tysiące naukowców do pracy nad ważnymi zagadnieniami. Na przykład do udoskonalenia modeli chorób u zwierząt, do produkcji cennych związków chemicznych i wprowadzeniem ich do procesu fermentacji w kadziach albo do prostych prac badawczych nad funkcjami genów.
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.
To informacje o CRISPR, które powinniśmy nagłaśniać. Nie podoba mi się, że te efekciarskie dominują w mediach. Wielu naukowców przyczyniło się do opracowaniem metody CRISPR. Szczególnie interesujące jest to, że żyjemy w społeczeństwie, które popiera ich pracę.
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.
Pomyślcie. Istniejąca infrastruktura pozwala pewnej liczbie ludzi na poświęcenie czasu tylko na badania. Oznacza to, że wszyscy mamy udział w wynalezieniu CRISPR. Powiem więcej, jesteśmy jego strażnikami. Wszyscy jesteśmy odpowiedzialni.
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.
Chciałabym zachęcić wszystkich do zapoznania się z tymi technikami. To jedyny sposób, który ułatwi nam zadecydowanie o ich wartości i przydatności. A także o ich pozytywnym rezulatcie zarówno dla nas, jak i dla planety.
Thanks.
Dzięki.
(Applause)