Η ουσία της ύπαρξης του ανθρώπου είναι η επίλυση προβλημάτων. Όταν αντιμετωπίζουμε τεράστια προβλήματα, όπως ασθένειες και την κλιματική αλλαγή, χρειάζεται συνεργασία για να τα λύσουμε.
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.
Είμαι ενθουσιασμένη που σας μιλάω για ένα νέο είδος συνεργασίας που σίγουρα θα βρει λύσεις σε αυτά τα μεγάλα προβλήματα. Είναι μια απρόσμενη συνεργασία επειδή είναι μεταξύ των ανθρώπων και των πιο μικροσκοπιικών οργανισμών που εποικίζουν τον πλανήτη μας, των βακτηρίων και άλλων μικροβίων που ζουν μέσα μας, πάνω μας και γύρω μας.
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.
Τα βακτήρια μπορεί να είναι μικρά και αόρατα, αλλά συχνά έχουν αποτελέσει έμπνευση για μετασχηματιστικές καινοτομίες, μαζί και αυτής που έχει γίνει ο ακρογωνιαίος λίθος της έρευνάς μου. Την τελευταία δεκαετία είμαι πρωτοπόρος στην ανάπτυξη μιας επαναστατικής τεχνολογίας που ονομάζεται CRISPR που προήλθε μελετώντας πώς τα βακτήρια καταπολεμούν ιογενείς λοιμώξεις. Η τεχνολογία CRISPR είναι καταπληκτική, γιατί μας επιτρέπει να επεξεργαζόμαστε με ακρίβεια το DNA σε ζώντες οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων και των φυτών. Με αυτή μπορούμε να αντικαταστήσουμε, να αλλάξουμε ή να αφαιρέσουμε τα γονίδια που καθορίζουν τη λειτουργία των κυττάρων. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την CRISPR όπως έναν επεξεργαστή κειμένου για εύρεση, αποκοπή και επικόλληση.
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.
Άνθρωποι έχουν ανέλπιστα θεραπευτεί με την CRISPR από θανατηφόρες διαταραχές, όπως η δρεπανοκυττάρωση καθώς και φυτά ρυζιού έχουν δημιουργηθεί που είναι ανθεκτικά τόσο σε ασθένειες όσο και στην ανομβρία. Δεν είναι εντυπωσιακό; Αλλά η επόμενη εξέλιξη της CRISPR που θα αλλάξει τον κόσμο θα προέλθει από τον τρόπο με τον οποίο θα χρησιμοποιηθεί και ο οποίος θα μας επιτρέψει να περάσουμε στο επόμενο στάδιο με το να επεξεργαστούμε τα γονίδια όχι μόνο των μεμονωμένων οργανισμών. Πλέον μπορούμε να χρησιμοποιούμε την CRISPR για την επεξεργασία ολάκερων πληθυσμών μικροσκοπικών μικροβίων, τα οποία λέγονται μικροβιώματα και τα οποία ζουν μέσα και πάνω στο σώμα μας.
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.
Οι επιστήμονες μελετούσαν ένα ένα τα βακτήρια για δεκαετίες, λες και κάθε είδος βακτηρίου συμπεριφέρεται αυτόνομα. Όμως γνωρίζουμε ότι οι συμπεριφορές βακτηρίων, τόσο οι καλές όσο και οι κακές, είναι αποτέλεσμα των αλληλεπιδράσεων τους εντός περίπλοκων μικροβιωμάτων. Στους ανθρώπους, τα δυσλειτουργικά εντερικά μικροβιώματα σχετίζονται με ασθένειες τόσο διαφορετικές όσο η νόσος του Αλτσχάιμερ και το άσθμα. Στα ζώα εκτροφής τα μικροβιώματα παράγουν μεθάνιο, το οποίο συμβάλλει σημαντικά στην κλιματική αλλαγή. Ωστόσο όταν είναι υγιή, τα μικροβιώματα ανθρώπων και ζώων ενδέχεται να προλαμβάνουν ασθένειες και να μειώνουν τις εκπομπές μεθανίου. Για να αξιοποιηθούν αυτά, χρειαζόμαστε μια μέθοδο επαναλαμβανόμενου και ακριβή χειρισμού αυτών των μικροβιακών κοινοτήτων.
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.
Επομένως, γιατί ήταν δύσκολο να ελεγχθούν τα μικροβιώματα στο παρελθόν; Τα μικροβιώματα είναι εξαιρετικά περίπλοκα και ο χειρισμός τους πολύ δύσκολος. Τα αντιβιοτικά επηρεάζουν όλο το μικροβίωμα και η κατάχρησή τους ενδέχεται να οδηγήσει σε φαρμακευτική αντίσταση. Η διατροφή και τα προβιοτικά είναι αόριστα και συχνά αναποτελεσματικά. Οι μεταμοσχεύσεις κοπράνων έχουν πρόβλημα με την αποτελεσματικότητα και την αποδοχή.
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.
(Γέλια)
(Laughter)
Με την CRISPR, όμως, έχουμε ένα εργαλείο που λειτουργεί όπως το νυστέρι. Επιτρέπει να στοχεύσουμε ένα συγκεκριμένο γονίδιο σε ένα συγκεκριμένο τύπο κυττάρου. Με την CRISPR μπορούμε ν′ αλλάξουμε ένα είδος βακτηρίου χωρίς να επηρεάσουμε όλα τ′ άλλα.
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.
Άλλο ένα πρόβλημα είναι ότι λιγότερο απ′ το 1% των μικροβιακών ειδών του κόσμου έχει αναπτυχθεί και μελετηθεί μέσα σ′ ένα εργαστήριο. Ευτυχώς, πλέον έχουμε πρόσβαση στο υπόλοιπο 99% χάρη στην πρωτοποριακή έρευνα της συναδέλφου μου, Τζιλ Μπάνφιλντ, και την καινοτόμο τεχνολογία της, τη μεταγονιδιωματική, ένα εργαλείο που μας επιτρέπει να ανακαλύψουμε ποια είδη είναι παρόντα και τι ακριβώς κάνουν σε μια μικροβιακή κοινότητα. Η μεταγονιδιωματική περιγράφει λεπτομερώς ένα περίπλοκο μικροβιώμα. Αυτό μπορούμε να το αξιοποιήσουμε για να βρούμε πώς να χρησιμοποιούμε εργαλεία τροποποίησης γονιδίων στο κατάλληλο γονίδιο, στον κατάλληλο οργανισμό.
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.
Θα αναρωτιέστε πώς μπορούμε αυτή τη νέα τεχνολογία να την αξιοποιήσουμε για να λύσουμε πραγματικά παγκόσμια προβλήματα. Ενώνουμε αυτές τις καινοτόμες τεχνολογίες, τη μεταγονιδιωματική και την CRISPR, για να φτιάξουμε έναν νέο επιστημονικό τομέα, την τροποποίηση μικροβιώματος υψηλής ακρίβειας. Θ′ ανακαλύψουμε μ′ αυτή δεσμούς μεταξύ δυσλειτουργικών μικροβιωμάτων και ασθενειών ή των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Μπορούν να αναπτυχθούν τροποποιημένοι και βελτιωμένοι επεξεργαστές μικροβιώματος και να αποδειχθούν ασφαλείς και αποτελεσματικοί. Έπειτα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτές τις βελτιστοποιημένες λύσεις για να δημιουργήσουμε άλλες λύσεις που θα είναι μετασχηματιστικές στο μέλλον.
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.
Επομένως, πώς αυτό επηρεάζει την υγεία μας και την υγεία του πλανήτη μας; Η κλιματική αλλαγή επηρεάζει περισσότερο τις φτωχότερες χώρες και ανθρώπους και είναι ένα πρόβλημα που δημιουργείται απ′ τους ευπορότερους ανθρώπους. Το μεθάνιο είναι μεγάλο μέρος του προβλήματος. Έχει συμβάλει σημαντικά στην αύξηση των παγκόσμιων θερμοκρασιών από την προβιομηχανική εποχή. Ορισμένες συνθέσεις του μικροβιώματος σε ζώα εκτροφής μπορούν πράγματι να μειώσουν τις εκπομπές μεθανίου μέχρι και 80%. Πράττοντάς το αυτό τελευταία απαιτεί καθημερινές κοστοβόρες παρεμβάσεις και δεν είναι λειτουργικό.
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.
Με την τροποποίηση μικροβιώματος υψηλής ακρίβειας, μπορούμε να τροποποιήσουμε το μικροβίωμα ενός μοσχαριού κατά τη γέννησή του, περιορίζοντας τον αντίκτυπο του ζώου αυτού στο κλίμα για όλη του τη ζωή. Αυτό είναι ωφέλιμο για τους αγρότες επειδή μειωμένη παραγωγή μεθανίου σημαίνει πιο αποδοτική μετατροπή της σίτισης σε τροφή. Ουσιαστικά, αυτά τα εργαλεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο μέλλον για να μειώσουν τις εκπομπές μεθανίου από άλλες πηγές, όπως ΧΥΤΑ, υγρά απόβλητα και ορυζώνες. Εν τέλει, τα μικροβιώματα παράγουν έως δύο τρίτα όλων των εκπομπών μεθανίου παγκοσμίως. Συνεπώς, η τεχνολογία μας μπορεί πράγματι να συμβάλλει στον αγώνα μας ενάντια στην κλιματική αλλαγή.
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.
Στην ανθρώπινη υγεία, το άσθμα προσβάλλει έως 300 εκατομμύρια ανθρώπους σε όλον τον κόσμο, αριθμός που αυξάνεται κατά 50% κάθε δεκαετία, και προσβάλλει δυσανάλογα παιδιά χαμηλότερων εισοδημάτων. Η ομάδα μας ταυτοποίησε μια ελπιδοφόρα συσχέτιση μεταξύ ενός μορίου που παράγεται στο εντερικό μικροβίωμα και της ανάπτυξης άσθματος. Με την τροποποίηση μικροβιώματος υψηλής ακρίβειας, ένα παιδί που κινδυνεύει από άσθμα μπορεί να λάβει μια μη επεμβατική θεραπεία η οποία θα αφαιρούσε τα μόρια που προκαλούν το άσθμα, αλλάζοντας την πορεία της ζωής του. Είναι όντως συναρπαστικό ότι στο μέλλον οι ίδιες προσεγγίσεις θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν στη θεραπεία ή την πρόληψη ανθρώπινων ασθενειών που έχουν σχέση με το εντερικό μικροβίωμα, μαζί και της παχυσαρκίας, του διαβήτη και της νόσου του Αλτσχάιμερ.
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.
Είναι εντυπωσιακό ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την CRISPR για την επεξεργασία των ίδιων λιλιπούτειων οργανισμών που μας την έδωσαν. Μ′ αυτόν τον τρόπο, συμπράττουμε με τον απόλυτο σύμμαχο: τη φύση. Μαζί μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την επεξεργασία μικροβιώματος υψηλής ακρίβειας για να δημιουργήσουμε ένα πιο ανθεκτικό μέλλον για όλους μας.
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.
Σας ευχαριστώ πάρα πολύ.
Thank you very much.
(Χειροκρότημα)
(Applause)