جوهرك كإنسان هو حلّ المشكلات. عندما نواجه مشكلات ضخمة مثل الأمراض والتغيرات المناخية فإننا نحتاج إلى حلّها بالتعاون.
The essence of being human is that we solve problems. And when we're faced with enormous problems like disease and climate change, we need to solve them by collaboration.
أنا متحمّسة لإخباركم عن شكل جديد من التعاون سوف يخلق قطعاً حلولاً لهذه المشكلات الكبرى. هذا التعاون غير متوقع لأنه ما بين الإنسان والكائنات الحية الدقيقة التي تسكن كوكبنا البكتيريا والميكروبات التي تعيش بداخلنا وعلينا ومن حولنا.
I'm excited to tell you about a new kind of collaboration that will absolutely create solutions to these big problems. It's a collaboration that's unexpected because it's between humans and the tiniest organisms that populate our planet: the bacteria and other microbes that live in, on and around us.
مع أن البكتيريا صغيرة ولا تُرى لكنّها غالباً ما ألهمت ابتكارات تحويلية، بما في ذلك تلك التي أصبحت حجر الأساس لبحثي الخاص. في العقد الماضي، كنت في طليعة تطوير تكنولوجيا ثورية تُدعى (كريسبر) والتي نشأت من دراسة كيفية مقاومة البكتيريا للعدوى الفيروسية. (كريسبر) مذهل لأنه يسمح لنا بتعديل الحمض النووي بدقّة في الكائنات الحية، بما في ذلك البشر والنباتات. من خلال (كريسبر) يمكننا تغيير وإزالة أو استبدال الجينات التي تحكم وظيفة الخلايا. وهذا يعني أن لدينا الآن القدرة على استخدام (كريسبر) كمُحرّر نصوص لبحث وقص ولصق النصوص.
Bacteria may be small and unseen, but they often have inspired transformative innovations, including the one that has become the cornerstone of my own research. Over the past decade, I've been at the forefront of developing a revolutionary technology called CRISPR that has come from the study of how bacteria fight viral infection. CRISPR is amazing because it allows us to precisely edit the DNA in living organisms, including in people and plants. With CRISPR, we can change, remove or replace the genes that govern the function of cells. This means that we now have the ability to use CRISPR like a word processor to find, cut and paste text.
(كريسبر) عالج بالفعل، و بشكل مذهل، أشخاصاً من اضطرابات مدمّرة مثل مرض الفالس، وخلق نباتات الأرُزّ التي تقاوم كلاً من الأمراض والجفاف. لا يُصدَق، أليس كذلك؟ ولكن التقدّم القادم الذي سيغيّر العالم باستخدام (كريسبر) سيأتي فعلاً من استخدامه بطريقة ستسمح لنا بالانتقال إلى مستوى جديد عن طريق تعديل الجينات بما لا يقتصر على كائن حي واحد. لدينا الآن القدرة على استخدام (كريسبر) لتعديل مجتمعات كاملة من الميكروبات الدقيقة، تسمى ميكروبيوم، والتي تعيش داخل أجسادنا وعليها.
CRISPR, amazingly, has already cured people of devastating disorders like sickle cell disease, and it's created rice plants that are resistant to both diseases and drought. Incredible, right? But the next world-changing advance with CRISPR will actually come from using it in a way that will allow us to go to the next level by editing genes beyond just in individual organisms. We now have the ability to use CRISPR to edit entire populations of tiny microbes, called microbiomes, that live in and on our bodies.
لعقود، درس العلماء البكتيريا ككائن واحد في كل مرة، كما لو كان كل نوع من البكتيريا يتصرف بشكل مستقل. لكنّنا نعلم الآن أن سلوكيّات البكتيريا، سواءً كانت إيجابية أم سلبية، تنبع من تفاعلاتها داخل بيئات حيوية معقدة. في البشر، ميكروبيومات الأمعاء المختلّة وظيفياً ترتبط بأمراض متنوعة منها الزهايمر والربو. وفي حيوانات المزرعة، تُنتج الميكروبيومات غاز الميثان، المساهم القوي في تغير المناخ. ولكن في حالتها الصحية، فإن المكيروبيومات في الإنسان والحيوان يُمكنها في الواقع أن تمنع المرض وتقلّل من انبعاثات غاز الميثان. لذا، للانتفاع من هذه الفوائد، نحتاج إلى طريقة لنتحكم بدقّة وبشكل قابل للاستنساخ هذه المجتمعات الميكروبية.
For decades, scientists studied bacteria one organism at a time, as if each type of bacteria behaved independently. But we now know that bacterial behaviors, both good and bad, result from their interactions within complex microbiomes. In humans, dysfunctional gut microbiomes are associated with diseases as diverse as Alzheimer's and asthma. And in farm animals, microbiomes produce methane, a powerful contributor to climate change. But when they're healthy, both human and animal microbiomes can actually prevent disease and reduce methane emissions. So to harness these benefits, we need a way to precisely and reproducibly control these microbial communities.
فلماذا كان من الصعب التحكم يالميكروبيومات في الماضي؟ اتضح أن الميكروبيومات معقّدة للغاية ومن الصعب التلاعب بها. تؤثر المضادّات الحيويّة على الميكروبيوم بأكمله واستخدامها بإفراط قد يؤدي إلى مقاومة الأدوية. يُعد النّظام الغذائي والبروبيوتيك غير محدّدين وغالباً ما يكونا غير فعّالين. تواجه زراعة البراز تحديات متعددة فيما يتعلق بكل من فعاليّتها وقبولها.
So why have microbiomes been difficult to control in the past? It turns out that microbiomes are very complex, and they're difficult to manipulate. Antibiotics affect the entire microbiome and their overuse can lead to drug resistance. Diet and probiotics are nonspecific and they're often ineffective. Fecal transplants face various challenges to both effectiveness and acceptance.
(ضحك)
(Laughter)
لكن مع (كريسبر)، فلدينا أداة تعمل كمِشرط. إنها تمكننا أن نستهدف جيناً معيناً في نوع محدد من الخلايا. مع (كريسبر)، يمكننا أن نغير نوعاً واحداً من البكتيريا دون التأثير على أي من البقية.
But with CRISPR, we have a tool that works like a scalpel. It allows us to target a particular gene in a particular kind of cell. With CRISPR, we can change one kind of bacterium without affecting all the others.
هناك تحدٍ آخر وهو أن أقل من 1٪ من أنواع البكتيريا في العالم تم تنميتها ودراستها في المعمل. لحسن الحظ يمكننا الوصول إلى الـ99٪ الباقية بفضل البحث الرائد الذي قامت به زميلتي، جيل بانفيلد، وتقنيتها الرائدة، الميتاغينوميكس، وهي أداة تمكننا من معرفة الأنواع المتواجدة وما الذي تفعله في المجتمعات الميكروبية. تخلق الميتاغينوميكس مخططًا تفصيليًا لبيئة حيوية معقدة، وهذا يعني أنه يمكننا استعمالها لمعرفة استخدام وسائل التعديل الجيني في الجين المناسب وفي الكائن المناسب.
Another challenge is that less than one percent of the world’s microbial species have been grown and studied in the lab. Fortunately, we can now access the other 99 percent due to the pioneering research of my colleague, Jill Banfield, and her breakthrough technology, metagenomics, which is a tool that allows us to figure out what species are present and what they're doing in a microbial community. Metagenomics creates a detailed blueprint of a complex microbiome, and that means that we can use it to figure out how to use gene editing tools in the right gene, in the right organism.
قد تتسائلون كيف يمكننا أن نأخذ هذه المعرفة الجديدة ونسخّرها لحل مشاكل العالم الحقيقيّة. حسنًا، نحن نجمع بين هاتين التقنيتين الرائدتين، الميتاغينوميكس و (كريسبر)، لنخلق مجالاً علمياً جديداً يُدعى التعديل الميكروبيومي الدقيق. هذا سيمكننا من اكتشاف روابط بين الميكروبيومات المختلّة وظيفياً والأمراض أو انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. يمكننا أن نطور مُحرّرات مُعدَّلة ومُحسّنة للميكروبيومات ونُظهر أنها آمنة وفعّالة. ويمكننا حينها البدء في نشر هذه الحلول المُحسّنة لإنشاء أنواع الحلول التي ستُحدث تحولاً في المستقبل.
You might be wondering how we can take this new knowledge and harness it to solve real world problems. Well, we're bringing together these two breakthrough technologies, metagenomics and CRISPR, to create a brand new field of science called precision microbiome editing. This will allow us to discover links between dysfunctional microbiomes and disease or greenhouse gas emissions. We can develop modified and improved microbiome editors and show that they're safe and effective. And we can then begin to deploy these optimized solutions to create the kinds of solutions that will be transformative in the future.
إذاً، كيف سيؤثر هذا على صحتنا وصحة كوكبنا؟ نحن نعرف أن البلدان والشعوب الأكثر فقراً هما الأكثر تأثراً بتغير المناخ، وهي مشكلة صنعها الناس الأكثر ثراءً. ويُعد غاز الميثان جزءاً كبيراً من المشكلة. فقد كان مُساهماً رئيسياً في ارتفاع درجات الحرارة عالمياً منذ حقبات ما قبل الصناعة. هناك تركيبات معينة للميكروبيوم في المواشي يُمكنها أن تقلّل من انبعاثات غاز الميثان بنسبة تصل إلى 80٪. لكن القيام بذلك اليوم يتطلب تدخلات يومية بتكلفة هائلة، لا يمكنها أن تتوسع.
So how does this affect our health and the health of our planet? We know the poorest countries and people are the most affected by climate change, and it's a problem created by the wealthiest people. And methane is a big part of the problem. It's been a major contributor to rising global temperatures since preindustrial times. Specific microbiome compositions in livestock can actually reduce methane emissions by up to 80 percent. But doing that today currently requires daily interventions at enormous expense, and it just doesn't scale.
لكن مع التعديل الميكروبيومي الدقيق، لدينا فرصة لتعديل الميكروبيوم في العجول عند الولادة. مما يحد من تأثير هذا الحيوان على المناخ طوال حياته. وهذا مفيد للمزراعين لأن انخفاض إنتاج الميثان يعني تحول أكثر كفاءة من العلف إلى الغذاء. الأهم من ذلك، أنه يمكن استخدام هذه الوسائل في المستقبل للتقليل من انبعاثات غاز الميثان من المصادر الأخري. مثل مدافن النفايات ومياه الصرف الصحي وحقول الأرز. في نهاية المطاف، تولّد الميكروبيومات ما يصل إلى ثلثي انبعاثات الميثان على مستوى العالم. لذا، فإن تقنيتنا قادرة حقاً على تحقيق تأثير كبير في مكافحتنا لتغير المناخ.
But with precision microbiome editing, we have an opportunity to modify a calf's microbiome at birth, limiting that animal's impact on the climate for its entire lifetime. And this is beneficial for farmers because reduced methane production means more efficient conversion of feed into food. Importantly, these tools can be used in the future to reduce methane emissions from other sources, like landfills, wastewater and rice paddies. Ultimately, microbiomes generate up to two-thirds of all of the methane emissions globally. So our technology could really move the needle in our fight against climate change.
في صحة الإنسان، يصيب الربو ما يصل إلى 300 مليون إنسان حول العالم. وهو رقم يزداد بنسبة 50٪ كل عقد، ويؤثر بشكل غير متكافئ على الأطفال ذوي الدخل المنخفض. حددّ فريقنا رابطًا واعدًا بين جزيء يُنتَج في ميكروبيوم الأمعاء وتطور الربو. بالتعديل الميكروبيومي الدقيق، يمكننا أن نوفر لطفل معرض لخطر الربو علاجاً غير جراحي من شأنه القضاء على الجزيئات المحفزة للربو، مما يغير من مسار حياتها. وما هو مثير حقًا أنه يمكن لهذه الأساليب نفسها أن تساعدنا في المستقبل على علاج أو حتى منع الأمراض البشرية التي ترتبط بميكروبيوم الأمعاء، بما في ذلك السمنة ومرض السكّري والزهايمر.
In human health, asthma affects up to 300 million people around the world, a number that grows by 50 percent each decade, and it disproportionately affects lower-income children. Our team has identified a promising link between a molecule produced in the gut microbiome and asthma development. With precision microbiome editing, we could offer a child at risk for asthma a noninvasive therapy that would eliminate asthma-inducing molecules, changing her life trajectory. And what's really exciting is that these same approaches in the future could help us treat or even prevent human diseases that are linked to the gut microbiome, including obesity, diabetes and Alzheimer's.
أعتقد أنه من الرائع أنه يمكننا الآن استخدام (كريسبر) لتعديل نفس الكائنات الحية الصغيرة التي منحتنا (كريسبر). بالقيام بذلك، فإننا نتعاون مع الشريك الأكبر: الطبيعة. معاً، يمكننا استخدام التعديل الميكروبيومي الدقيق المدعوم بـ(كريسبر) لبناء مستقبل أكثر صموداً لنا جميعاً.
I think it’s fascinating that we can now use CRISPR to edit the same tiny organisms that gave us CRISPR. In doing so, we’re collaborating with the ultimate partner: nature. Together, we can use CRISPR-powered precision microbiome editing to build a more resilient future for all of us.
شكراً جزيلاً. (تصفيق)
Thank you very much.