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.
Bản chất của con người là ta luôn tìm tòi câu trả lời. Và khi ta phải đối mặt với những thách thức lớn như dịch bệnh hay sự biến đổi khí hậu, ta cần phải giải quyết bằng cách hợp lực.
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.
Tôi rất vui khi được giới thiệu về cách thức hợp lực mới mà chắc chắn sẽ tạo ra giải pháp cho những vấn đề nan giải này. Đó là một sự hợp lực khá bất ngờ, vì nó là sự cộng tác giữa người và những sinh vật bé nhỏ sinh sống trên hành tinh ta: đó là vi khuẩn và vi sinh vật sống trên ta, trong cơ thể ta, và xung quanh ta.
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.
Vi khuẩn nghe chừng có vẻ nhỏ bé, những chúng là nguồn cảm hứng khởi đầu cho các phát minh vĩ đại, nó đã trở thành “xương sống” của một trong những nghiên cứu của chính tôi. Trong tập kỉ qua, tôi đã là những người dẫn đầu trong việc phát triển một công nghệ vượt trội gọi là CRISPR, là thành quả nghiên cứu của cách vi khuẩn chống lại nhiễm trùng như nào. Công nghệ CRISPR rất tuyệt vời, vì nó cho phép ta thay đổi cấu trúc DNA trong các cá thể sống, bao gồm những cá thể trong người và thực vật. Với CRISPR, ta có thể thay đổi, loại bỏ hoặc thay thế các gen chi phối hoạt động của tế bào. Đơn giản hơn, CRISPR giống như trình soạn thảo văn bản cho phép ta tìm, cắt, và dán câu văn.
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.
CRISPR đã giúp chữa bệnh cho những người mắc bệnh hiểm nghèo như bệnh hồng cầu lưỡi liềm, và nó còn tạo ra các giống lúa chống lại được cả các dịch bệnh và các cơn hạn hán. Thật tuyệt vời, phải không nào? Nhưng bước tiến quan trọng tiếp theo của CRISPR thực ra sẽ đến từ việc sử dụng nó theo cách cho phép chúng ta cải tiến bằng cách sửa đổi gen của không chỉ từng cá thể. Chúng ta giờ có khả năng dùng CRISPR để thay đổi cả một quần thể vi sinh vật, hay gọi là hệ vi sinh vật, sống ở trong cơ thể, hay trên bề mặt da chúng ta.
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.
Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã cẩn thận nghiên cứu từng cá thể một, như thể mỗi vi khuẩn đều có hành vi khác nhau. Nhưng bây giờ ta đã hiểu rõ các vi khuẩn, cả loại tốt lẫn có hại, hành động dựa trên các tương tác của chúng trong hệ vi sinh vật. Ở con người, hệ vi sinh vật trong đường ruột rối loạn chức năng thường đi kèm với các bệnh như Alzheimer hay bệnh hen suyễn. Và ở trong các gia cầm, hệ vi sinh vật sản sinh ra khí metan, tác nhân làm gia tăng biến đổi khí hậu. Nhưng khi ta khỏe mạnh, hệ vi sinh trong người và động vật đều có thể giúp phòng ngừa dịch bệnh và giảm thiểu lượng khí thải metan. Để sử dụng những lợi ích này, ta cần phải biết cách kiểm soát và tái tạo các hệ vi sinh này.
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.
Vậy tại sao trước kia ta khó có thể kiểm soát các hệ vi sinh này vậy? Hóa ra, các hệ vi sinh này rất phức tạp, và kiểm soát chúng là một thách thức lớn. Thuốc kháng sinh gây ảnh hưởng lớn lên cả hệ vi sinh và việc lạm dụng thuốc có thể làm các vi sinh này kháng thuốc. Chế độ ăn uống và chế phẩm sinh học không đặc hiệu và chúng thường không có hiệu quả. Công nghệ ghép phân gặp nhiều thách thức do hiệu quả thấp và không được đón nhận.
(Laughter)
(Tiếng cười)
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.
Nhưng với CRISPR, chúng tôi có công cụ như một chiếc dao phẫu thuật. Nó cho phép chúng tôi làm việc với một gen nhất định của một tế bào. Với CRISPR, ta có thể thay đổi một loại vi khuẩn mà không làm ảnh hưởng đến các loại khác.
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.
Một thách thức khác chính là có ít hơn 1% tổng số cá thể vi sinh được nuôi cấy và nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. May thay, ta có thể tìm hiểu 99% còn lại nhờ vào nghiên cứu tầm cỡ của đồng nghiệp tôi, Jill Banfield, và công nghệ vượt trội của cô ấy, di truyền học sinh thái, một công cụ giúp chúng tôi phát hiện những cá thể đang tồn tại và chúng có tác động gì trong hệ vi sinh vật. Di truyền học sinh thái tạo ra một bản phả hệ chi tiết của một hệ vi sinh, và nó có nghĩa rằng, ta có thể sử dụng để tìm ra cách sử dụng công cụ chỉnh sửa gen một cách đúng đắn, với một cá thể tương hợp.
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.
Bạn sẽ nghĩ rằng, làm thế nào để ta tận dụng công nghệ này và áp dụng vào đời sống để giải quyết các vấn đề? Chúng tôi đang cùng hợp lực hai công nghệ vượt trội này với nhau, di truyền học và CRISPR, để tạo ra một chuyên ngành khoa học mới gọi là ngành sửa đổi hệ vi sinh tinh xác. Điều này cho phép chúng ta khám phá quan hệ giữa những hệ vi sinh rối loạn và dịch bệnh, hoặc với khí thải từ hiệu ứng nhà kính. Ta có thể phát triển và cải tiến công nghệ sửa đổi này để chứng minh rằng chúng an toàn và hiệu quả. Rồi ta có thể bắt đầu triển khai những giải pháp được tối ưu hóa này để tạo ra những giải pháp khác mang tác động lớn đến tương lai.
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.
Vậy điều này gây tác động gì đến sức khỏe ta và Trái Đất? Chúng ta biết biến đổi khí hậu gây khó khăn cho con người và các quốc gia nghèo, và đó lại là vấn đề được tạo ra bởi những kẻ giàu có. Khí metan gây tác động lớn nhất trong vấn đề này. Nó làm cho nhiệt độ toàn cầu tăng cao từ thời tiền công nghiệp. Một số thành phần hệ sinh vật trong gia súc có thể giúp làm giảm thiểu khí thải metan đến 80%. Nhưng nếu ta triển khai ngay, nó sẽ tốn rất nhiều nguồn lực và kinh phí, và ta không thể mở rộng quy mô.
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.
Nhưng với sửa đổi hệ vi sinh tinh xác, ta có thể chỉnh sửa hệ vi sinh của bê con mới chào đời, làm giảm tác động của nó lên khí hậu trong suốt cuộc đời. Và điều này cũng đem lại lợi ích tới các nông dân vì việc giảm thiểu khí thải metan đồng nghĩa với việc chuyển đổi thức ăn thành thực phẩm hiệu quả hơn. Điều quan trong là những công cụ này có thể được sử dụng trong tương lai để giảm thiểu lượng khí thải metan từ các nguồn khác như bãi rác, nước thải, và đồng lúa. Các hệ sinh vật tạo ra tới 2/3 tổng lượng khí thải metan trên toàn cầu. Công nghệ của chúng tôi có thể làm xoay chuyển tình thế trong cuộc chiến chống lại biến đổi khí hậu.
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.
Về sức khỏe con người, bệnh hen suyễn ảnh hưởng tới hơn 300 triệu người trên thế giới, con số này tăng 50% mỗi thập kỉ, và gây ảnh hưởng nhiều đến trẻ em nghèo. Chúng tôi đã xác định được mối liên hệ giữa một phần tử được tạo ra trong hệ vi sinh đường ruột và sự phát triển bệnh hen suyễn. Bằng cách sửa đổi hệ vi sinh tinh xác, chúng tôi có thể điều trị không xâm nhập cho trẻ có nguy cơ bị hen suyễn để loại bỏ các phần tử gây ra bệnh hen suyễn, thay đổi cuộc sống của em. Và điều thú vị chính là những phương pháp điều trị tương tự trong tương lai có thể giúp ta chữa hoặc thậm chí phòng ngừa các loại bệnh liên quan đến hệ vi sinh đường ruột như béo phì, tiểu đường và 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.
Thật là thú vị khi giờ đây ta có thể sử dụng CRISPR để sửa đổi những cá thể nhỏ bé đã góp phần tạo ra CRISPR. Để làm được điều này, chúng tôi đang hợp lực cùng thiên nhiên Cùng nhau, ta có thể sử dụng công nghệ CRISPR trong sửa đổi hệ vi sinh tinh xác để xây dựng một tương lai vững bền hơn.
Thank you very much.
Xin cảm ơn.
(Applause)
(Vỗ tay)