So, has everybody heard of CRISPR? I would be shocked if you hadn't.
Vậy, đã ai từng nghe về CRISPR chưa? Tôi sẽ rất ngạc nhiên nếu bạn chưa từng.
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?
Đây là 1 công nghệ chỉnh sửa gene, rất tiện lợi và cũng gây nhiều tranh cãi vì nó làm dấy lên nhiều cuộc tranh cãi thú vị. Chúng ta có nên hồi sinh voi ma mút lông xoăn? Chúng ta có nên chỉnh sửa phôi thai loài người? Và điều làm tôi hứng thú đó là: Làm cách nào chúng ta có thể biện hộ cho việc quét sạch toàn bộ 1 loài mà ta cảm thấy nguy hại cho con người khỏi bề mặt Trái Đất, sử dụng công nghệ này?
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.
Ngành khoa học này đang phát triển nhanh hơn so với các cơ chế kiểm soát nó. Và vì vậy, trong vòng 6 năm gần đây, tôi đã tự thực hiện sứ mệnh của mình để đảm bảo rằng càng nhiều người hiểu được những loại công nghệ này và sứ mệnh của chúng
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.
CIRSPR hiện giờ trở thành 1 chủ đề của các phương tiện truyền thông và các từ ngữ thường được sử dụng để miêu tả là "rẻ" và "dễ dàng". Vì vậy điều mà tôi muốn làm là đi sâu hơn 1 chút vào vấn đề và nhìn vào 1 số bí ẩn và thực tế xung quanh 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.
Nếu bạn đang cố gắng chỉnh sửa 1 đoạn gene, điều đầu tiên bạn phải làm là làm tác động lên DNA. Sự hư hại này ở dạng phá vỡ cấu trúc sợi đơn DNA qua chuỗi xoắn kép. Và sau đó các quá trình sửa chữa của tế bào khởi động và sau đó chúng tôi khiến cho các cơ chế sửa chữa này chỉnh sửa theo ý của chúng tôi, không phải là một sửa chữa tự nhiên Đó là cách CRISPR hoạt động. Nó là 1 hệ thống có 2 phần. Bạn có protein Cas9 và 1 thứ gọi là RNA mồi. Tôi thích gọi nó là mồi dẫn. Cas9 này - tôi thích nhân hóa chúng - vậy nên Cas9 là 1 thứ nhìn giống Pac - Man muốn nhai vụn DNA, và RNA mồi là dây xích giữ nó khỏi đoạn gene cho tới khi nó tìm được vị trí chính xác nơi nó kết hợp được. Và sự kết hợp của 2 thứ này được gọi là CRISPR. Đây là hệ thống mà chúng tôi mượn lấy từ hệ thống miễn dịch của 1 loài vi khuẩn rất rất cổ.
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.
Phần thú vị về nó chính là RNA mồi, chỉ có 20 chữ cái, là mục tiêu của hệ thống. Nó thiết kế rất dễ dàng, và mua nó với giá rất rẻ. Đây là 1 phần mô đun của hệ thống; những thứ khác ở vẫn như vậy Chuyện này làm nó trở thành hệ thống sử dụng rất dễ dàng và đầy sức mạnh.
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.
RNA mồi và protein Cas9 kết hợp với nhau chạy dọc chiều dài đoạn gene, và khi chúng tìm được 1 vị trí mà RNA mồi kết hợp được, nó sẽ chèn vào giữa 2 mạch đơn của chuỗi xoắn kép chia đôi nó ra, kích hoạt protein Cas9 cắt, và đột nhiên, bạn có 1 tế bào hoàn toàn bị stress bởi vì bây giờ nó đang có 1 DNA bị bẻ gãy.
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.
Nó sẽ làm gì đây? Nó gọi bộ phận phản ứng đầu tiên của nó. Có 2 con đường sửa chữa chính. Con đường thứ nhất giữ các DNA và nối 2 mảnh lại với nhau Đây không phải là 1 hệ thống có hiệu quả, bởi vì chuyện xảy ra là có vài lúc 1 base rơi ra hay 1 base mới được thêm vào. Điều này chấp nhận được, kiểu như phá hủy 1 gen nhưng nó không phải là con đường mà chúng tôi thật sự mong muốn để chỉnh sửa gene.
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.
Con đường thứ 2 thú vị hơn nhiều. Cách sửa chữa này, nó lấy 1 mảnh DNA tương đồng. Và nhắc các bạn nhớ, trong 1 cơ thể lưỡng bội như con người, chúng ta có 1 bản sao của gene từ cha và 1 bản sao từ mẹ, vậy nên nếu 1 bản sao bị hư hại, nó có thể sử dụng chromosome còn lại để sửa chữa. Đây là nơi mọi thứ bắt đầu. Sự sửa chữa được thực hiện, và bây giờ đoạn gene lại an toàn.
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.
Cách mà chúng tôi có thể chiếm quyền điều khiển là chúng tôi có thể cho vào 1 đoạn DNA sai, 1 đoạn tương đồng ở 2 đầu tận nhưng sai khác ở giữa. Bây giờ, bạn có thể cho bất cứ thứ gì bạn muốn vào trung tâm và tế bào sẽ bị đánh lừa. Vậy nên bạn có thể thay thế 1 chữ cái, bạn có thể lấy bớt chữ ra, nhưng quan trọng nhất, bạn có thể nhét thêm vào 1 DNA mới, như 1 kiểu ngựa Trojan.
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 sẽ trở nên rất tuyệt vời trong rất nhiều những cải tiến khoa học mà nó chuẩn bị xúc tác. Thứ làm cho nó trở nên đặc biệt là hệ thống nhắm mục tiêu theo mô đun này. Ý tôi là, chúng tôi đã ghép DNA vào tế bào hàng chục năm rồi, đúng không? Nhưng bởi vì hệ thống nhắm mục tiêu theo mô đun, chúng tôi có thể đặt chúng vào chính xác nơi chúng tôi muốn
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,
Vấn đề là có rất nhiều thảo luận về việc nó quá rẻ và dễ dàng của nó. Và tôi đang điều hành 1 phòng thí nghiệm cộng đồng. Tôi đang bắt đầu nhận được email từ nhiều người nói những thứ đại loại như
"Hey, can I come to your open night and, like, maybe use CRISPR and engineer my genome?"
"Hey, tôi có thể tới vào đêm ra mắt và có thể sử dụng CRISPR để thiết kế bộ gene của tôi không?"
(Laugher)
(cười)
Like, seriously.
Kiểu như, rất nghiêm túc.
I'm, "No, you can't."
Tôi: "Không, anh không thể làm thế."
(Laughter)
(cười)
"But I've heard it's cheap. I've heard it's easy."
"Nhưng tôi nghe bảo nó rẻ và dễ lắm mà"
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.
Chúng ta sẽ tìm hiểu về nó 1 chút. Nó rẻ tới mức nào? Đúng là nó rẻ. để mà so sánh Nó sẽ có mức giá trung bình như vật liệu cho 1 thí nghiệm từ hàng ngàn đô la tới hàng trăm đô la, và nó cũng rút ngắn thời gian. Nó có thể giảm thời gian từ vài tuần xuống vài ngày. Thật tuyệt vời. Bạn vẫn cần 1 phòng thí nghiệm chuyên nghiệp để làm công việc này; bạn không làm bất cứ thứ gì vô nghĩa ngoài phòng thí nghiệm chuyên nghiệp. Ý tôi là, đừng nghe ai nói rằng bạn có thể làm được điều này trên bàn bếp nhà bạn. Nó thực sự không dễ dàng để làm được. Chưa kể đến cuộc chiến bằng sáng chế sắp diễn ra, ngay cả khi bạn phát minh ra thứ gì đó, Viện Broad và UC Berkeley đang trong cuộc chiến cho bằng sáng chế tuyệt vời này Rất thú vị khi xem nó diễn ra, bởi vì họ buộc tội lẫn nhau gian lận và sau đó họ có người nói rằng "Ồ, đúng rồi, tôi kí lên cuốn sổ của tôi ở đây hay ở kia nè." Chuyện này sẽ không kết thúc vài năm Và khi đó, bạn có thể cá rằng bạn sẽ phải trả cho ai đó 1 số tiền lệ phí cấp giấy phép khổng lồ để sử dụng được nó. Vậy nên, nó có thực sự rẻ không? Nó chỉ rẻ khi bạn làm nghiên cứu cơ bản và bạn có 1 phòng thí nghiệm.
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.
Vậy còn dễ dàng thì sao? Hãy nhìn vào mệnh đề này. Quỷ dữ luôn nhìn vào chi tiết. Chúng tôi thực sự không biết nhiều về chúng trong các tế bào Chúng vẫn là 1 kiểu hộp đen bí ẩn. Ví dụ, chúng tôi không biết tại sao 1 vài RNA mồi hoạt động thực sự tốt và một vài cái khác lại không. Chúng tôi không biết tại sao 1 vài tế bào muốn sửa chữa theo con đường này và 1 số tế bào khác lại không.
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.
Và bên cạnh đó, cả 1 vấn đề to lớn về việc đưa được hệ thống vào 1 tế bào trong lần thử đầu tiên. Trong đĩa petri, điều này không khó lắm, nhưng nếu bạn cố thử làm điều này trên 1 cơ thể, nó trở nên rắc rối. Nó sẽ được nếu bạn sử dụng thứ gì đó như máu hay tủy xương - đây là những mục tiêu của khá nhiều nghiên cứu hiện nay.
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?
Có 1 câu chuyện tuyệt vời về 1 cô gái nhỏ nào đó được cứu sống khỏi căn bệnh máu trắng bằng cách rút hết máu ra, chỉnh sửa lại nó, rồi truyền trả ngược về bằng 1 tiền chất của CRISPR. Và đây là 1 hướng nghiên cứu mà mọi người đang hướng tới. Nhưng hiện nay, nếu bạn muốn đưa nó vào toàn bộ cơ thể, bạn chắc hẳn phải dùng tới virus. Bạn lấy 1 con virus, cho CRISPR vào trong nó, cho virus lây nhiễm vào tế bào. Nhưng bây giờ bạn có virus trong đó rồi, và chúng ta không biết tác dụng lâu dài của việc đó là gì. Thêm nữa, CRISPR có một vài tác dụng không mong muốn, một tỉ lệ rất nhỏ, nhưng nó vẫn có. Chuyện gì sẽ xảy ra theo thời gian với điều này?
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.
Đây không phải là những câu hỏi dễ dàng và có những nhà khoa học đang cố gắng trả lời nó, và họ hy vọng sẽ giải quyết được nó. Nhưng nó không phải là thứ cắm vào là chạy, không phải bằng 1 cú đá dài hơi. Vậy nên: nó có thật sự dễ dàng? Nếu bạn dành 1 vài năm làm việc trên 1 hệ thống cụ thể của bạn, thì câu trả lời là "Có".
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.
Bây giờ, thứ còn lại là chúng ta không thật sự biết nhiều về việc cụ thể để làm ra được bằng cách thay thế 1 vài điểm cụ thể trong đoạn gene. Chúng tôi còn cách rất xa với việc tìm ra Ví dụ: làm cách nào để cho 1 con heo mọc cánh. Hay thậm chí có thêm 1 cái chân nữa. Điều này tuyệt vời đúng không? Nhưng chuyện đang xảy ra là CRISPR đang được sử dụng bởi hàng chục ngàn nhà khoa học để thực hiện các công việc thật sự quan trọng, như làm các mô hình bệnh học tốt hơn trên động vật, hay tìm ra chu trình tổng hợp nên các chất giá trị và đưa vào sản xuất công nghiệp trong các thùng lên men, hay thậm chí làm những nghiên cứu cực kì cơ bản về sự hoạt động của gene.
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.
Đây là câu chuyện của CRISPR mà chúng tôi nên kể, và tôi không thích các phương diện hào nhoáng của nó đang nhấn chìm tất cả những thứ này đi. Rất nhiều các nhà khoa học làm rất nhiều nghiên cứu để biến CRISPR thành hiện thực và thứ thu hút tôi là những nhà khoa học này đang được xã hội chúng ta hỗ trợ.
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.
Hãy nghĩ về điều đó đi. Chúng tôi đã có cơ sở hạ tầng cho phép 1 tỉ lệ dân số nhất định dành toàn bộ thời gian làm nghiên cứu. Điều này làm chúng tôi trở thành người phát minh ra CRISPR, và tôi muốn nói điều này làm chúng tôi trở thành người trông nom CRISPR. Tất cả chúng tôi đều có trách nhiệm với nó.
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.
Vậy nên tôi mong bạn thực sự tìm hiểu về những loại công nghệ này, bởi vì, thật sự, chỉ có cách đó chúng ta mới có thể dẫn đường cho sự phát triển của các công nghệ này, lợi ích của các công nghệ này và đảm bảo rằng, cuối cùng, đây là kết quả khả quan cho cả hành tinh và chúng ta.
Thanks.
Cảm ơn.
(Applause)
(Vỗ tay)