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.
Az emberi lét lényege, hogy problémákat oldunk meg. Mikor olyan hatalmas gondokkal kerülünk szembe, mint a betegségek és az éghajlatváltozás, akkor azokat együttműködve kell megoldanunk.
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.
Örömmel számolok be egy újfajta együttműködésről, amely feltétlenül megoldást kínál majd e nagy bajokra. Ez meglepő együttműködés, mert az ember és a bolygónkat benépesítő legapróbb szervezetek: a bennünk, rajtunk és köröttünk élő baktériumok és más mikrobák között zajlik.
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.
Bár a baktériumok kicsik és láthatatlanok, de gyakran ihlettek forradalmi innovációkat, azt is, amely kutatásom sarokkövévé vált. Az elmúlt évtizedben élen jártam a CRISPR nevű forradalmi technológia kifejlesztésében, mely a baktériumok vírusfertőzés elleni harcának tanulmányozásából jött létre. A CRISPR attól elképesztő, hogy élő szervezetek DNS-ét pontosan szerkeszthetjük vele, beleértve az emberekét és a növényekét is. A CRISPR-rel módosíthatjuk, eltávolíthatjuk vagy kicserélhetjük a sejtműködést szabályozó géneket. Ez azt jelenti, hogy most már a CRISPR úgy használható, mint ahogy keresésre, kivágásra és beillesztésre a szövegszerkesztő.
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.
A CRISPR meglepő módon már kezelt ki embereket pusztító kórokból, pl. a sarlósejtes betegségből, és betegségeknek, szárazságnak ellenálló rizsfajtákat nemesített. Hihetetlen, ugye? De a világot megváltoztató újabb előrelépés abból adódik, hogy úgy használjuk, amivel felsőbb szintre léphetünk a génszerkesztésben, nem csupán az egyes organizmusokban. Mostantól a CRISPR-rel a testünkben és rajta élő apró mikrobák, az ún. mikrobiomok teljes populációit szerkeszthetjük.
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.
Tudósok évtizedeken át egyenként vizsgálták a baktériumokat, mintha az egyes baktériumtípusok egymástól függetlenül viselkednének. De ma már tudjuk, hogy mind a jó, mind a rossz baktériumok viselkedése az összetett mikrobiomokon belüli kölcsönhatások eredménye. Emberben a működésképtelen bélmikrobiomok változatos betegségekhez kapcsolódnak, pl. az Alzheimer-kórhoz és az asztmához. Haszonállatokban a mikrobiomok metánt termelnek, amely lényegesen hozzájárul az éghajlatváltozáshoz. Ám az egészséges emberi és állati mikrobiom képes betegségeket megelőzni és csökkenteni a metánkibocsátást. Az előnyök kiaknázásához olyan módszerek kellenek, amelyekkel e mikrobaközösségek pontosan és reprodukálhatón szabályozhatók.
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.
Miért volt nehéz korábban szabályozni a mikrobiomokat? Mert a mikrobiomok roppant összetettek, és nehéz őket befolyásolni. Az antibiotikumok a teljes mikrobiomra hatnak, túlzott használatuk pedig gyógyszerrezisztenciához vezethet. A diéta és a probiotikumok nem specifikusak, és gyakran hatástalanok. A székletátültetés hatékonysága kétséges, és nem is általánosan elfogadott.
(Laughter)
(Nevetés)
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.
De a CRISPR olyan eszköz, amely úgy működik, mint a szike. Lehetővé teszi, hogy bizonyos típusú sejtben egy adott gént célozzunk meg. A CRISPR-rel egy baktériumfajtát a többiek károsítása nélkül módosíthatunk.
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.
Másik nehézség, hogy a mikrobiális fajok kevesebb mint 1%-át tenyésztették és tanulmányozták laborban. Szerencsére most kollégám, Jill Banfield úttörő kutatása és áttörést jelentő technológiája, a metagenomika révén a 99%-ot is vizsgálhatjuk. Ezzel az eszközzel kideríthetjük, milyen fajok vannak jelen, és mit tesznek mikrobiális közösségben. A metagenomika részletes tervrajzot készít az összetett mikrobiomról, így rájöhetünk, hogyan használjuk a génszerkesztőket a megfelelő génben, a megfelelő szervezetben.
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.
Nyilván kíváncsiak, új tudásunkat hogyan használhatjuk a világ problémáinak megoldására. Egyesítjük e két úttörő technológiát, a metagenomikát és a CRISPR-t, hogy vadonatúj tudományt, az ún. precíziós mikrobiom-szerkesztést hozzunk létre. Ezzel összefüggéseket fedezhetünk fel a működésképtelen mikrobiomok és a betegségek vagy az üvegházhatású gázok kibocsátása között. Módosított és továbbfejlesztett mikrobiom-szerkesztőket fejleszthetünk, és bizonyíthatjuk, hogy biztonságosak és hatékonyak. Ezután ezeket az optimalizált módszereket bevezethetjük, hogy forradalmi megoldásokat hozzunk létre.
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.
Hogyan hat ez egészségünkre és bolygónk egészségére? Tudjuk, hogy az éghajlatváltozás leginkább a legszegényebb országokat és embereket érinti, és ezt a leggazdagabb emberek okozzák. A gond nagy részét a metán okozza. Az iparosodás előtti idők óta jelentősen hozzájárult az általános hőmérséklet emelkedéséhez. Az állatállomány sajátos mikrobiom-összetétele a metánkibocsátást 80%-kal csökkentheti. De ez óriási költségű mindennapi beavatkozást igényelne, ami nagy léptékben nem működne.
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.
Ám a precíziós mikrobiom-szerkesztéssel a borjak születésekor módosíthatjuk a mikrobiomot, korlátozva ezzel az állat éghajlatra gyakorolt hatását egész élete során. Ez a gazdálkodóknak is előnyös, mivel a csökkent metántermelés miatt a takarmány hatékonyabban alakul át élelmiszerré. Fontos, hogy a jövőben ezen eszközökkel a máshonnan, pl. hulladéklerakókból, szennyvízből, rizsföldekről származó metánkibocsátást is csökkenthetjük. A mikrobiomokból származik az összes metánkibocsátás kétharmada. Technológiánkkal tényleg előbbre léphetünk az éghajlatváltozás elleni harcunkban.
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.
Az asztma világszerte 300 millió főt érint; számuk évtizedenként 50%-kal nő, és aránytalanul a szegény gyermekeket sújtja. Csapatunk ígéretes kapcsolatot mutatott ki a bél mikrobiomjában termelődő egyik molekula és az asztma kialakulása között. A mikrobiom pontos szerkesztésével az asztmának kitett gyermeknek olyan nem invazív kezelést kínálhatunk, amely eltávolítja az asztmát okozó molekulákat, megváltoztatva ezzel életpályájukat. Igazán ígéretes, hogy ugyanezek a módszerek a jövőben elősegíthetik a bél mikrobiomjával összefüggő betegségek kezelését vagy megelőzését, ide értve az elhízást, a cukorbajt és az Alzheimer-kórt.
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.
Lenyűgöző, hogy a CRISPR-rel most már ugyanazon apró organizmusokat szerkeszthetjük, amelyek a CRISPR-t adták, mert ez végső partnerünkkel, a természettel való együttműködés. A CRISPR-alapú pontos mikrobiom- szerkesztést arra használhatjuk, hogy mindannyiunknak ellenállóbb jövőt építsünk.
Thank you very much.
Köszönöm szépen.
(Applause)
(Taps)