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.
Hakikat menjadi manusia adalah kita mampu memecahkan masalah. Ketika kita dihadapi dengan masalah besar, seperti penyakit dan perubahan iklim, kita perlu menyelesaikannya dengan berkolaborasi.
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.
Saya bersemangat untuk menceritakan tentang jenis kolaborasi baru yang akan benar-benar menciptakan solusi bagi masalah-masalah besar ini. Ini sebuah kolaborasi yang tak disangka, karena ini adalah kolaborasi antara manusia dan organisme terkecil yang memenuhi planet kita: bakteri dan mikroba lain yang hidup di antara kita.
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.
Bakteri mungkin kecil dan tak terlihat, tetapi mereka sering menginspirasi inovasi transformatif, termasuk yang telah menjadi landasan penelitian saya. Selama dekade terakhir, saya telah memimpin pengembangan teknologi revolusioner yang disebut CRISPR yang diperoleh dari penelitian tentang bagaimana bakteri melawan infeksi virus. CRISPR adalah teknologi luar biasa, karena memungkinkan kita mengedit DNA secara akurat pada organisme hidup, termasuk pada manusia dan tumbuhan. Dengan CRISPR, kita dapat mengubah, menghapus, atau mengganti gen yang mengatur fungsi sel. Artinya, sekarang kita mampu untuk menggunakan CRISPR seperti pengolah kata, untuk menemukan, memotong, dan menempelkan teks.
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.
Hebatnya, CRISPR telah menyembuhkan banyak orang dengan kelainan parah, seperti penyakit sel sabit, dan mampu membuat tanaman padi yang tahan penyakit dan kekeringan. Luar biasa, bukan? Namun, kemajuan dengan CRISPR yang dapat mengubah dunia berikutnya sebenarnya akan datang dari penggunaannya melalui cara tertentu yang akan memungkinkan kita naik ke level berikutnya dengan mengedit gen lebih dari sekadar organisme individual. Sekarang, kita mampu menggunakan CRISPR untuk mengubah keseluruhan populasi mikroba kecil yang disebut mikrobiom, yang hidup di dalam dan di luar tubuh kita.
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.
Selama beberapa dekade, para ilmuwan mempelajari bakteri satu per satu seolah-olah setiap jenis bakteri berperilaku sendiri-sendiri. Namun, kita sekarang tahu perilaku bakteri, baik atau buruk. dihasilkan dari interaksi mereka dalam mikrobiom yang kompleks Pada manusia, mikrobiom usus yang tidak berfungsi dengan baik berhubungan dengan penyakit mulai dari Alzheimer hingga asma. Dan pada hewan ternak, mikrobiom menghasilkan metana, kontributor kuat terhadap perubahan iklim. Namun ketika mereka sehat, baik mikrobiom manusia maupun hewan sebenarnya bisa mencegah penyakit dan mengurangi emisi metana. Untuk mengambil manfaat ini, kita perlu cara untuk mengendalikan kumpulan mikroba ini secara tepat dan dapat diulang kembali.
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.
Mengapa mikrobiom sulit dikendalikan di masa lalu? Ternyata mikrobiom sangat kompleks dan mereka sulit untuk dimanipulasi. Antibiotik memengaruhi seluruh mikrobiom dan penggunaan antibiotik berlebihan dapat menyebabkan resistensi obat. Diet dan probiotik tidak spesifik dan seringkali tidak efektif. Transplantasi tinja menghadapi berbagai tantangan baik dalam efektivitas maupun penerimaannya.
(Laughter)
(Tertawa)
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.
Namun dengan CRISPR, kita memiliki alat yang bekerja seperti pisau bedah. Hal ini memungkinkan kita menargetkan gen spesifik pada jenis sel tertentu. Dengan CRISPR, kita dapat mengubah satu jenis bakteri tanpa mempengaruhi yang lain.
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.
Tantangan lainnya adalah hanya kurang dari satu persen spesies mikroba di dunia telah dikembangbiakkan dan dipelajari di laboratorium. Untungnya, sekarang kita bisa mengakses 99 persen lainnya berkat penelitian perintis rekan saya, Jill Banfield, dan teknologi terobosannya, metagenomika, yang merupakan alat yang memungkinkan kita untuk tahu jenis spesies yang ada dan apa yang mereka lakukan dalam komunitas mikroba. Metagenomika menciptakan cetak biru yang rinci dari mikrobiom kompleks, dan itu berarti kita bisa menggunakannya untuk mengetahui cara menggunakan alat pengubah gen pada gen yang tepat, pada organisme yang tepat.
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.
Anda mungkin penasaran bagaimana memanfaatkan ilmu baru ini dan memanfaatkannya untuk memecahkan masalah nyata. Nah, kami sedang menggabungkan dua teknologi terobosan ini, metagenomik dan CRISPR, untuk menciptakan bidang ilmu baru yang disebut <i>precision microbiome editing</i>. Ini akan memungkinkan kita menemukan hubungan antara mikrobiom yang mengganggu dengan penyakit atau emisi gas rumah kaca. Kita bisa mengembangkan pengubah mikrobiom yang dimodifikasi dan ditingkatkan dan menunjukkan bahwa ia aman dan efektif. Kemudian, kita dapat mulai menerapkan solusi yang sudah dioptimalkan ini untuk menciptakan berbagai solusi yang transformatif di masa depan.
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.
Jadi bagaimana hal ini memengaruhi kesehatan dan planet kita? Kita tahu negara dan masyarakat termiskin adalah kelompok yang paling terkena dampak perubahan iklim dan ini adalah masalah yang diciptakan oleh orang-orang terkaya. Metana adalah salah satu pemicu utamanya. Ia adalah kontributor utama kenaikan suhu global sejak masa praindustri. Komposisi mikrobiom spesifik pada ternak sebenarnya dapat mengurangi emisi metana hingga 80 persen. Namun, melakukan hal itu sekarang perlu intervensi harian berbiaya besar, dan itu tidak bisa masif.
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.
Namun, dengan pengedit mikrobiom akurat, kita berkesempatan memodifikasi mikrobiom anak sapi saat lahir, membatasi dampak hewan tersebut terhadap iklim sepanjang hidupnya. Ini juga bermanfaat bagi petani, karena berkurangnya produksi metana berarti konversi pakan menjadi makanan yang lebih efisien. Yang penting, alat-alat ini dapat digunakan di masa depan untuk mengurangi emisi metana dari sumber lain, seperti tempat pembuangan sampah, air limbah dan sawah. Pada akhirnya, mikrobiom menghasilkan hingga dua pertiga dari seluruh emisi metana secara global. Jadi, teknologi kami benar-benar dapat berdampak besar dalam perjuangan kita melawan perubahan iklim.
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.
Dalam kesehatan manusia, asma memengaruhi hingga 300 juta orang di seluruh dunia angka yang tumbuh sebesar 50 persen setiap dekade dan memengaruhi anak-anak dari keluarga berpenghasilan rendah secara tidak imbang. Tim kami telah menemukan hubungan yang menjanjikan antara molekul yang diproduksi di mikrobiom usus dan pengembangan asma. Dengan pengubah mikrobiom akurat, kami dapat menawarkan terapi non-invasif kepada anak yang berisiko terkena asma yang akan menghapus molekul pemicu asma dan mengubah jalan hidupnya. Dan yang sangat menarik adalah pendekatan yang sama di masa depan dapat membantu kita mengobati atau bahkan mencegah penyakit yang terkait dengan mikrobiom usus, termasuk obesitas, diabetes dan Alzheimer.
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.
Saya pikir sangat menarik bahwa saat ini kita dapat menggunakan CRISPR untuk mengubah organisme kecil yang sama yang memberi kita CRISPR. Dalam melakukan hal ini, kami berkolaborasi dengan mitra utama: alam. Bersama-sama, kita dapat menggunakan perubahan mikrobiom akurat oleh CRISPR untuk membangun masa depan yang lebih tangguh bagi kita semua.
Thank you very much.
Terima kasih banyak.
(Applause)
(Tepuk tangan)