So, has everybody heard of CRISPR? I would be shocked if you hadn't.
Итак, все слышали о CRISPR? Я удивлюсь, если нет.
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?
Это технология редактирования генома, и она настолько многогранна и противоречива, что вокруг неё вспыхивают самые разные дискуссии. Стоит ли воскрешать шерстистых мамонтов? Стоит ли изменять человеческий эмбрион? И моя любимая: можно ли оправдать уничтожение целого вида, который мы считаем вредным, стереть его с лица земли, используя эту технологию?
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.
Подобные науки развиваются быстрее, чем механизмы, которые регулируют их использование. Поэтому последние шесть лет я считаю своей личной миссией убедиться, что как можно больше людей понимают смысл подобных технологий.
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.
Итак, вокруг CRISPR поднялась настоящая шумиха в прессе, и два слова, которые звучат чаще всего, — это «легко» и «дёшево». Поэтому я хочу глубже осветить эту тему и рассмотреть некоторые мифы и факты о CRISPR.
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.
Если вы редактируете геном с помощью CRISPR, первое, что вам нужно сделать, — повредить ДНК. А именно произвести двунитевой разрыв в двойной спирали ДНК. От этого запускаются процессы восстановления клеток, а затем мы заставляем эти процессы редактировать геном так, как хотим мы, а не так, как заведено природой. Вот как это работает. Система состоит из двух частей. У нас есть белок Cas9 и так называемая РНК-гид. Мне нравится представлять это как управляемую ракету. Итак, Cas9 — я люблю всё одушевлять, — Cas9 — это что-то вроде Пакмана, который жуёт ДНК, а РНК-гид — это поводок, который не пускает его к геному, пока не найдёт то место, где она с ним совпадает. Сочетание этих двух элементов и есть CRISPR. Мы позаимствовали идею у древней иммунной системы бактерий.
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.
Самое потрясающее в этом всём то, что РНК-гид, всего 20 букв, направляет систему в цель. Это легко спроектировать, и это действительно дёшево. РНК-гид — это единственная изменяемая часть системы; всё остальное не меняется. Именно поэтому эта система такая мощная и простая в использовании.
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.
РНК-гид и белок Cas9 вместе путешествуют вдоль генома, и когда РНК-гид находит совпадение, она встраиваетcя между нитями двойной спирали, отрывает их друг от друга, белок Cas9 рассекает геном, и вдруг мы видим, что клетка в панике, поскольку её ДНК повреждена.
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.
Что она делает? Она вызывает «аварийную службу». Есть два пути «починки» ДНК. Первый: клетка берёт концы ДНК и сталкивает их. Это не очень эффективный способ, поскольку может потеряться основание ДНК или добавиться новое. Это подходит, если вам нужно, скажем, выключить ген, но для редактирования ДНК нужен другой способ.
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.
Второй путь «починки» куда интереснее. Он состоит в том, что клетка берёт гомологичный фрагмент ДНК. Заметим, что у людей и у всех диплоидных организмов есть копии генома от матери и от отца, и если одна повреждена, клетка использует вторую хромосому для починки. Вот как это происходит. Клетка починила ДНК, и геном снова в безопасности.
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.
Мы можем обмануть клетку, дав ей «неродной» фрагмент ДНК, соответствующий нужной хромосоме по краям, но отличающийся в середине. И в середину можно поместить что угодно — клетка не распознает подмену. Можно поменять букву, убрать несколько букв, но, что самое важное, можно поместить туда новую ДНК, как в Троянского коня.
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 будет поразительным, с точки зрения того, сколько научных открытий будет сделано благодаря ему. Его отличает настраиваемая система наведения. Мы ведь годами запихивали ДНК в живые организмы, верно? Однако с этой системой наведения мы можем поместить ДНК именно туда, куда нужно.
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,
Но дело в том, что много говорится о том, что CRISPR — это дёшево и просто. Я руковожу общественной лабораторией, и мне начали приходить письма, в которых люди спрашивают:
"Hey, can I come to your open night and, like, maybe use CRISPR and engineer my genome?"
«Можно прийти к вам на день открытых дверей и отредактировать свой геном с помощью CRISPR?»
(Laugher)
(Смех)
Like, seriously.
Нет, правда.
I'm, "No, you can't."
Я говорю: «Нет, нельзя».
(Laughter)
(Смех)
"But I've heard it's cheap. I've heard it's easy."
«Но я слышал, что это дёшево. Что это просто».
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.
Давайте разберёмся, насколько это так. Дёшево ли это? Да — в сравнении с другими технологиями. CRISPR позволит снизить среднюю стоимость материалов для эксперимента с тысяч долларов до сотен и сэкономит много времени: то, что занимало недели, займёт дни. Это всё здорово. Вам всё равно нужна лаборатория для работы; у вас не получится ничего стóящего вне профессиональной лаборатории. Не слушайте тех, кто говорит, что такие эксперименты можно проводить у себя на кухне. Это действительно сложная работа. Не говоря уже о том, что идёт борьба за патент. Даже если вы что-то изобретёте, институт Броада и университет Беркли оспаривают CRISPR друг у друга. За этим очень интересно наблюдать, потому что они обвиняют друг друга в мошенничестве, учёные пытаются доказать своё первенство с помощью записей в лабораторных журналах. И это будет продолжаться ещё долго. А когда кончится, вам придётся платить кому-то огромные суммы за лицензию, чтобы использовать CRISPR. Так дешёво ли это? Да, если вы занимаетесь фундаментальными исследованиями в лаборатории.
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.
Как насчёт «просто»? Давайте разберёмся с этим. Дьявол всегда в деталях. Мы не так уж много знаем о клетках. Они для нас всё ещё «чёрные ящики». Например, мы не знаем, почему некоторые РНК-гиды работают, а некоторые — нет. Мы не знаем, почему одни клетки чинят ДНК одним способом, а другие — другим.
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.
И кроме того, отдельная проблема в том, чтобы поместить эту систему внутрь клетки. В чашке Петри это несложно, но сделать это с живым организмом куда сложнее. Хорошо, если вы используете кровь или костный мозг, — сейчас много исследований, посвящённых этому.
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?
Например, история о девочке, которую вылечили от лейкемии, отредактировав клетки её крови технологией, которая предшествовала CRISPR. Именно в этом направлении ведётся большинство исследований. Но сейчас, если вы хотите забраться в живой организм, вам, скорее всего, придётся использовать вирус. Вы берёте вирус, помещаете CRISPR внутрь и заражаете этим вирусом клетку. Проблема в том, что, когда клетка заражена, мы не знаем, какие у этого будут последствия. К тому же у CRISPR есть побочные эффекты, их немного, но они есть. Как они проявятся со временем?
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.
Все эти вопросы очень важны, и есть учёные, которые ими занимаются, и рано или поздно они будут решены. Но это ни в коем случае не что-то, чем может пользоваться каждый. Легко ли это? Если вы провели несколько лет, разбираясь с вашим конкретным случаем, то да, легко.
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.
Другая проблема в том, что мы не так уж много знаем о том, как добиться нужных нам изменений, редактируя определённые участки генома. Мы ещё очень не скоро сможем, например, вывести свинью с крыльями. Или хотя бы с пятью ногами — меня бы и пятая нога устроила. Было бы здорово, да? Но на самом деле CRISPR используют тысячи и тысячи учёных для решения очень важных задач, например, моделирования заболеваний у животных, или выведения редких химических соединений в промышленных масштабах, или даже просто фундаментальных исследований генома.
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.
Это то, что всем нужно знать о CRISPR, и мне не нравится, что более эффектные стороны технологии заслоняют самое важное. Огромное количество учёных проделали огромную работу над CRISPR, и мне кажется интересным то, что наше общество поддерживает этих учёных.
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.
Подумайте об этом. У нас есть инфраструктура, которая позволяет определённым людям проводить всё своё время за исследованиями. В некотором роде мы все — изобретатели CRISPR, и, я бы сказала, пастыри CRISPR. На всех нас лежит ответственность.
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.
Поэтому я призываю всех вас узнавать как можно больше о подобных технологиях, поскольку только так мы сможем управлять развитием этих технологий, их использованием, и убедиться, что они работают на благо — благо планеты и человечества.
Thanks.
Спасибо.
(Applause)
(Аплодисменты)