A few years ago, with my colleague, Emmanuelle Charpentier, I invented a new technology for editing genomes. It's called CRISPR-Cas9. The CRISPR technology allows scientists to make changes to the DNA in cells that could allow us to cure genetic disease.
Il y a quelques années, avec ma collègue, Emmanuelle Charpentier, j'ai inventé une nouvelle technologie, capable de modifier le génome : CRISPR-Cas9. Cette technologie permet aux scientifiques de réaliser des changements dans l'ADN des cellules qui permettraient de traiter les maladies génétiques.
You might be interested to know that the CRISPR technology came about through a basic research project that was aimed at discovering how bacteria fight viral infections. Bacteria have to deal with viruses in their environment, and we can think about a viral infection like a ticking time bomb -- a bacterium has only a few minutes to defuse the bomb before it gets destroyed. So, many bacteria have in their cells an adaptive immune system called CRISPR, that allows them to detect viral DNA and destroy it.
Vous seriez surpris d'apprendre que la technologie CRISPR est apparue lors d'un projet de recherche visant à découvrir comment les bactéries luttent contre les infections virales. Les bactéries font face à des virus dans leur environnement, on peut s'imaginer une infection virale comme une bombe à retardement : la bactérie n'a que quelques minutes pour désamorcer la bombe avant d'être détruite. Beaucoup de bactéries ont un système adaptatif de défense, appelé CRISPR, qui leur permet de détecter un ADN viral, et de le détruire.
Part of the CRISPR system is a protein called Cas9, that's able to seek out, cut and eventually degrade viral DNA in a specific way. And it was through our research to understand the activity of this protein, Cas9, that we realized that we could harness its function as a genetic engineering technology -- a way for scientists to delete or insert specific bits of DNA into cells with incredible precision -- that would offer opportunities to do things that really haven't been possible in the past.
Une partie du système CRISPR est une protéine appelée Cas9, capable de chercher, couper, et éventuellement, casser l'ADN viral, d'une façon particulière. Et c'est lors de nos recherches pour comprendre l'activité de cette protéine, Cas9, que nous avons pris conscience du pouvoir de cette fonction comme technologie pour la génétique -- un moyen pour les scientifiques d'insérer ou de supprimer des morceaux d'ADN avec une incroyable précision -- qui permettrait de réaliser des choses qui était jusque-là impossibles.
The CRISPR technology has already been used to change the DNA in the cells of mice and monkeys, other organisms as well. Chinese scientists showed recently that they could even use the CRISPR technology to change genes in human embryos. And scientists in Philadelphia showed they could use CRISPR to remove the DNA of an integrated HIV virus from infected human cells.
La technologie CRISPR a déjà été utilisée pour modifier l'ADN dans des cellules de souris, de singes, et d'autres organismes bien entendu. Des scientifiques chinois ont montré qu'ils pouvaient même utiliser l'outil CRISPR pour modifier des gènes d'embryons humains. Des scientifiques de Philadelphie ont utilisé cette technologie pour supprimer l'ADN d'un virus VIH infectant des cellules humaines.
The opportunity to do this kind of genome editing also raises various ethical issues that we have to consider, because this technology can be employed not only in adult cells, but also in the embryos of organisms, including our own species. And so, together with my colleagues, I've called for a global conversation about the technology that I co-invented, so that we can consider all of the ethical and societal implications of a technology like this.
Ces nouvelles possibilités concernant la modification du génome soulèvent aussi des problèmes éthiques, que nous devons considérer, car cette technologie n'est pas applicable qu'aux cellules adultes, mais aussi aux embryons des organismes, notamment notre propre espèce. C'est pourquoi, avec mes collègues, j'ai appelé à une réflexion globale, sur cette technologie que j'ai co-inventée afin de considérer toutes les implications éthiques et sociétales d'une technologie comme celle-ci.
What I want to do now is tell you what the CRISPR technology is, what it can do, where we are today and why I think we need to take a prudent path forward in the way that we employ this technology.
Je veux maintenant vous présenter ce qu'est la technologie CRISPR, ce qu'elle peut faire, où nous en sommes et pourquoi je pense qu'il faut avancer avec prudence dans l'emploi de cette technologie.
When viruses infect a cell, they inject their DNA. And in a bacterium, the CRISPR system allows that DNA to be plucked out of the virus, and inserted in little bits into the chromosome -- the DNA of the bacterium. And these integrated bits of viral DNA get inserted at a site called CRISPR. CRISPR stands for clustered regularly interspaced short palindromic repeats. (Laughter)
Quand les virus infectent une cellule, ils injectent leur ADN. Et dans une bactérie, le système CRISPR permet à l'ADN d'être arraché du virus, et inséré en petits morceaux dans le chromosome -- l'ADN de la bactérie. Et ces morceaux d'ADN viral sont insérés à un endroit appelé CRISPR : courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées. (Rires)
A big mouthful -- you can see why we use the acronym CRISPR. It's a mechanism that allows cells to record, over time, the viruses they have been exposed to. And importantly, those bits of DNA are passed on to the cells' progeny, so cells are protected from viruses not only in one generation, but over many generations of cells. This allows the cells to keep a record of infection, and as my colleague, Blake Wiedenheft, likes to say, the CRISPR locus is effectively a genetic vaccination card in cells. Once those bits of DNA have been inserted into the bacterial chromosome, the cell then makes a little copy of a molecule called RNA, which is orange in this picture, that is an exact replicate of the viral DNA. RNA is a chemical cousin of DNA, and it allows interaction with DNA molecules that have a matching sequence.
Un long terme, vous comprenez pourquoi nous utilisons l'acronyme CRISPR. Ce mécanisme permet aux cellules d'enregistrer au cours du temps, les virus auxquels elles ont été exposées. Et surtout, ces morceaux d'ADN sont transmis aux cellules filles, les cellules sont donc protégées des virus non pas sur une seule génération, mais sur plusieurs générations. Cela permet aux cellules de garder un enregistrement des infections, et comme mon collègue Blake Wiedenheft aime le dire, l'emplacement du CRISPR est véritablement un carnet de vaccination des cellules. Une fois que ces morceaux d'ADN ont été insérés dans le chromosome de la bactérie, la cellule fait ensuite une copie d'une molécule appelée ARN, en orange sur cette image, qui est une réplique exacte de l'ADN viral. L'ARN est un cousin chimique de l'ADN, et il permet une interaction avec les molécules d'ADN qui ont une séquence commune.
So those little bits of RNA from the CRISPR locus associate -- they bind -- to protein called Cas9, which is white in the picture, and form a complex that functions like a sentinel in the cell. It searches through all of the DNA in the cell, to find sites that match the sequences in the bound RNAs. And when those sites are found -- as you can see here, the blue molecule is DNA -- this complex associates with that DNA and allows the Cas9 cleaver to cut up the viral DNA. It makes a very precise break. So we can think of the Cas9 RNA sentinel complex like a pair of scissors that can cut DNA -- it makes a double-stranded break in the DNA helix. And importantly, this complex is programmable, so it can be programmed to recognize particular DNA sequences, and make a break in the DNA at that site.
Ces petits morceaux d'ARN provenant du CRISPR s'associent --se lient-- en une protéine appelée Cas9, en blanc sur cette image, et forment une unité qui agit comme une sentinelle dans la cellule. Elle surveille tout l'ADN de la cellule, pour trouver des emplacements correspondant aux séquences liées à l'ARN. Et quand ces lieux sont trouvés -- comme vous le voyez ici l'ADN est ici la molécule en bleu, cet ensemble s'associe à l'ADN et permet à l'outil Cas9 de couper l'ADN viral. Cela réalise une coupure très précise. On peut donc s'imaginer le système sentinelle Cas9 ARN comme une paire de ciseaux qui coupent l'ADN -- réalisant une coupure dans les 2 brins de l'hélice de l'ADN. Et surtout, cet ensemble est programmable, il peut donc être programmé pour détecter une séquence d'ADN particulière, et réaliser une coupure à cet endroit.
As I'm going to tell you now, we recognized that that activity could be harnessed for genome engineering, to allow cells to make a very precise change to the DNA at the site where this break was introduced. That's sort of analogous to the way that we use a word-processing program to fix a typo in a document.
Ce que je veux aussi vous dire, nous sommes conscients que cette activité peut être utilisée en génétique pour permettre à des cellules de réaliser des modifications très précises dans l'ADN à l'endroit même où la coupure a été créée. On peut la comparer à un logiciel de traitement de texte utilisé pour corriger une faute de frappe.
The reason we envisioned using the CRISPR system for genome engineering is because cells have the ability to detect broken DNA and repair it. So when a plant or an animal cell detects a double-stranded break in its DNA, it can fix that break, either by pasting together the ends of the broken DNA with a little, tiny change in the sequence of that position, or it can repair the break by integrating a new piece of DNA at the site of the cut. So if we have a way to introduce double-stranded breaks into DNA at precise places, we can trigger cells to repair those breaks, by either the disruption or incorporation of new genetic information. So if we were able to program the CRISPR technology to make a break in DNA at the position at or near a mutation causing cystic fibrosis, for example, we could trigger cells to repair that mutation.
La raison pour laquelle nous envisageons d'utiliser le système CRISPR en génétique est sa capacité à détecter l'ADN cassé et à le réparer. Quand une cellule animale ou végétale détecte une rupture dans son ADN, elle peut réparer cette cassure soit en recollant les morceaux d'ADN avec un léger changement de la séquence, ou bien réparer la cassure en insérant un nouveau morceau d'ADN à cet endroit. Si l'on peut créer des coupures double brin sur l'ADN à des endroits précis on peut forcer la cellule à réparer ces coupures, soit en modifiant, soit en ajoutant de nouvelles informations génétiques. Donc si nous sommes capables de programmer la technologie CRISPR à réaliser une coupure dans l'ADN à l'endroit même, où à coté d'une mutation causant une mucoviscidose, par exemple, on peut forcer les cellules à réparer cette mutation.
Genome engineering is actually not new, it's been in development since the 1970s. We've had technologies for sequencing DNA, for copying DNA, and even for manipulating DNA. And these technologies were very promising, but the problem was that they were either inefficient, or they were difficult enough to use that most scientists had not adopted them for use in their own laboratories, or certainly for many clinical applications. So, the opportunity to take a technology like CRISPR and utilize it has appeal, because of its relative simplicity. We can think of older genome engineering technologies as similar to having to rewire your computer each time you want to run a new piece of software, whereas the CRISPR technology is like software for the genome, we can program it easily, using these little bits of RNA.
La génétique n'est pas nouvelle, elle est en plein essor depuis les années 70. Nous avons eu des technologies pour séquencer l'ADN, copier l'ADN, et même le manipuler. Et ces technologies étaient très prometteuses, mais le problème était qu'elles étaient inefficaces, ou difficiles à utiliser, si bien que les scientifiques ne les ont pas adoptées dans leurs laboratoires ni pour des applications cliniques. L'occasion d'utiliser la technologie CRISPR est encouragée par sa relative simplicité. On peut comparer les anciennes technologies de la génétique comme un recâblage de votre ordinateur à chaque fois que vous voulez exécuter un nouveau logiciel, alors que la technologie CRISPR est comme un logiciel pour le génome, on peut la programmer facilement, grâce à ces petits morceaux d'ARN.
So once a double-stranded break is made in DNA, we can induce repair, and thereby potentially achieve astounding things, like being able to correct mutations that cause sickle cell anemia or cause Huntington's Disease. I actually think that the first applications of the CRISPR technology are going to happen in the blood, where it's relatively easier to deliver this tool into cells, compared to solid tissues.
Une fois que la coupure double brin est faite dans l'ADN, on peut provoquer la réparation, et ainsi, potentiellement réaliser des choses stupéfiantes, comme corriger les mutations à l'origine de l'anémie à mutation falciforme, ou de la maladie d'Huntington. Je suis persuadée que la première application de la technologie CRISPR aura lieu dans le sang, où il est plus facile de délivrer cet outil dans les cellules, comparé aux tissus solides.
Right now, a lot of the work that's going on applies to animal models of human disease, such as mice. The technology is being used to make very precise changes that allow us to study the way that these changes in the cell's DNA affect either a tissue or, in this case, an entire organism.
En ce moment, beaucoup du travail mené est réalisé sur des modèles animaux des maladies humaines, comme les souris. Cette technologie est utilisée pour réaliser des changements précis qui nous permettent d'étudier la manière dont ces changements dans l'ADN cellulaire affectent le tissu, ou, dans ce cas, l'organisme entier.
Now in this example, the CRISPR technology was used to disrupt a gene by making a tiny change in the DNA in a gene that is responsible for the black coat color of these mice. Imagine that these white mice differ from their pigmented litter-mates by just a tiny change at one gene in the entire genome, and they're otherwise completely normal. And when we sequence the DNA from these animals, we find that the change in the DNA has occurred at exactly the place where we induced it, using the CRISPR technology.
Dans cet exemple, la technologie CRISPR a été utilisée pour perturber un gène, grâce à un minuscule changement dans l'ADN d'un gène responsable du pelage noir de ces souris. Dites-vous bien que les souris blanches ne diffèrent de leurs voisines que d'un seul minuscule changement d'un seul gène de leur génome entier, qui est sinon totalement identique. Et quand on séquence l'ADN de ces animaux, on se rend compte que le changement dans l'ADN s'est produit à l'endroit où on l'a induit, en utilisant la technologie CRISPR.
Additional experiments are going on in other animals that are useful for creating models for human disease, such as monkeys. And here we find that we can use these systems to test the application of this technology in particular tissues, for example, figuring out how to deliver the CRISPR tool into cells. We also want to understand better how to control the way that DNA is repaired after it's cut, and also to figure out how to control and limit any kind of off-target, or unintended effects of using the technology.
D'autres expériences ont lieu sur d'autres animaux et sont utiles pour créer des modèles des maladies humaines, comme chez les singes. On découvre ici que l'on peut utiliser ces systèmes pour tester l'application de cette technologie sur des tissus précis, par exemple, découvrir comment délivrer l'outil CRISPR dans les cellules. Nous cherchons aussi à comprendre comment contrôler la manière dont l'ADN est réparé après la coupure, et aussi, contrôler et limiter tout type de hors-sujet, ou effets indésirables de l'usage de cette technologie.
I think that we will see clinical application of this technology, certainly in adults, within the next 10 years. I think that it's likely that we will see clinical trials and possibly even approved therapies within that time, which is a very exciting thing to think about. And because of the excitement around this technology, there's a lot of interest in start-up companies that have been founded to commercialize the CRISPR technology, and lots of venture capitalists that have been investing in these companies.
Je pense que nous verrons des applications cliniques de cette technologie, probablement chez l'adulte, dans les 10 prochaines années. Nous verrons aussi probablement des essais cliniques et même des thérapies reconnues sur cette période, ce qui est très excitant à imaginer ! Et dû à cet enthousiasme autour de cette technologie, beaucoup de start-ups montrant un vif intérêt, ont été fondées pour commercialiser la technologie CRISPR, et beaucoup d'investisseurs ont mis de l'argent dans ces entreprises.
But we have to also consider that the CRISPR technology can be used for things like enhancement. Imagine that we could try to engineer humans that have enhanced properties, such as stronger bones, or less susceptibility to cardiovascular disease or even to have properties that we would consider maybe to be desirable, like a different eye color or to be taller, things like that. "Designer humans," if you will. Right now, the genetic information to understand what types of genes would give rise to these traits is mostly not known. But it's important to know that the CRISPR technology gives us a tool to make such changes, once that knowledge becomes available.
Mais nous devons aussi considérer que cette technologie peut être utilisée pour améliorer le corps par exemple. Imaginez que nous puissions concevoir des humains avec des caractéristiques améliorées, comme des os plus résistants, ou une moins grande disposition aux maladies cardiovasculaires ou même avoir des propriétés que nous souhaitons peut-être pour être attrayants comme une couleur d'yeux différente, ou être plus grand, des choses comme ça. « Concevoir » des humains, en quelque sorte. En ce moment, l'information génétique pour comprendre quels types de gènes modifieraient ces caractéristiques est globalement inconnue. Mais il faut savoir que la technologie CRISPR nous donnera un outil pour réaliser de tels changements, une fois que ce savoir sera disponible.
This raises a number of ethical questions that we have to carefully consider, and this is why I and my colleagues have called for a global pause in any clinical application of the CRISPR technology in human embryos, to give us time to really consider all of the various implications of doing so. And actually, there is an important precedent for such a pause from the 1970s, when scientists got together to call for a moratorium on the use of molecular cloning, until the safety of that technology could be tested carefully and validated.
Cela soulève des questions éthiques, que nous devons considérer prudemment, et c'est pourquoi mes collègues et moi avons appelé pour une pause globale de toute application clinique de l'outil CRISPR sur des embryons humains, pour avoir le temps de vraiment considérer toutes les implications de ces travaux. Il y a eu un important antécédent d'une telle pause dans les années 70, quand les scientifiques se sont réunis pour réaliser un moratorium sur l'usage du clonage moléculaire, jusqu'à ce que la sécurité de cette technologie puisse être testée et validée.
So, genome-engineered humans are not with us yet, but this is no longer science fiction. Genome-engineered animals and plants are happening right now. And this puts in front of all of us a huge responsibility, to consider carefully both the unintended consequences as well as the intended impacts of a scientific breakthrough.
Ainsi, les humains génétiquement modifiés ne sont pas encore parmi nous, mais ce n'est plus de la science-fiction. Des organismes modifiés chez les animaux et les plantes sont créés en ce moment. Et ceci nous place tous face à une énorme responsabilité. Pour considérer avec prudence les conséquences inattendues ainsi que les impacts souhaités de cette percée scientifique.
Thank you.
Merci.
(Applause)
(Applaudissements)
(Applause ends)
Bruno Giussani: Jennifer, this is a technology with huge consequences, as you pointed out. Your attitude about asking for a pause or a moratorium or a quarantine is incredibly responsible. There are, of course, the therapeutic results of this, but then there are the un-therapeutic ones and they seem to be the ones gaining traction, particularly in the media. This is one of the latest issues of The Economist -- "Editing humanity." It's all about genetic enhancement, it's not about therapeutics. What kind of reactions did you get back in March from your colleagues in the science world, when you asked or suggested that we should actually pause this for a moment and think about it?
Bruno Giussiani: Jennifer, il s'agit là d'une technologie lourde de conséquences, comme vous l'avez dit. Votre choix de demander une pause, ou moratorium, ou une quarantaine est incroyablement responsable. Il y a, bien sûr, les résultats thérapeutiques, mais aussi les non-thérapeutiques qui semblent gagner du terrain, surtout dans les médias. Ceci est un des derniers articles de The Economist -- « Modifier l'Humanité ». Qui ne parle que d'amélioration génétique, et pas des traitements thérapeutiques. Quel genre de réactions avez-vous eues en mars de la part de vos collègues scientifiques, quand vous avez proposé que nous devrions faire une pause et prendre le temps d'y réfléchir ?
Jennifer Doudna: My colleagues were actually, I think, delighted to have the opportunity to discuss this openly. It's interesting that as I talk to people, my scientific colleagues as well as others, there's a wide variety of viewpoints about this. So clearly it's a topic that needs careful consideration and discussion.
Jennifer Doudna : Mes collègues étaient, je pense, enchantés d'avoir l'occasion d'en discuter ouvertement. Je suis toujours surprise, en parlant aux gens, mes collègues scientifiques ou les autres, de la diversité des points de vue à ce sujet. C'est clairement un sujet qui demande une attention particulière.
BG: There's a big meeting happening in December that you and your colleagues are calling, together with the National Academy of Sciences and others, what do you hope will come out of the meeting, practically?
BG : Il y aura un grand meeting en décembre, demandé par vous et vos collègues, et ensemble avec l'Académie Nationale des Sciences, qu'attendez-vous concrètement de ceci ?
JD: Well, I hope that we can air the views of many different individuals and stakeholders who want to think about how to use this technology responsibly. It may not be possible to come up with a consensus point of view, but I think we should at least understand what all the issues are as we go forward.
JD : Eh bien, nous pourrons entendre l'avis de plusieurs personnes, et parties prenantes qui veulent réfléchir à comment utiliser cette technologie de façon responsable. Nous n'en sortirons probablement pas avec un point de vue unanime, mais nous pourrons au moins comprendre tous les problèmes que nous affronterons.
BG: Now, colleagues of yours, like George Church, for example, at Harvard, they say, "Yeah, ethical issues basically are just a question of safety. We test and test and test again, in animals and in labs, and then once we feel it's safe enough, we move on to humans." So that's kind of the other school of thought, that we should actually use this opportunity and really go for it. Is there a possible split happening in the science community about this? I mean, are we going to see some people holding back because they have ethical concerns, and some others just going forward because some countries under-regulate or don't regulate at all?
BG : Vos collègues comme George Church par exemple, à Harvard, disent : « Oui, les problèmes éthiques sont juste une question de sécurité. On teste encore et encore sur des animaux en labo, et quand cela semble assez sûr, on expérimente cela sur des humains. » Ceci est une autre façon de penser, recommandant de saisir cette opportunité. Est-il possible d'assister à une division scientifique sur la question ? J'entends, allons-nous voir certains refuser pour des raisons éthiques, et d'autres continuer car certains pays sous-régulent, ou ne régulent pas du tout ?
JD: Well, I think with any new technology, especially something like this, there are going to be a variety of viewpoints, and I think that's perfectly understandable. I think that in the end, this technology will be used for human genome engineering, but I think to do that without careful consideration and discussion of the risks and potential complications would not be responsible.
JD : Eh bien, je pense qu'avec toute nouvelle technologie, surtout celle-ci, il y aura une grande diversité de points de vue, et je pense que ceci est parfaitement compréhensible. Je pense qu'à la fin, cette technologie sera utilisée pour modifier le génome humain, mais que faire ça sans de soigneuses considérations et discussions sur les risques et potentielles complications ne serait pas responsable.
BG: There are a lot of technologies and other fields of science that are developing exponentially, pretty much like yours. I'm thinking about artificial intelligence, autonomous robots and so on. No one seems -- aside from autonomous warfare robots -- nobody seems to have launched a similar discussion in those fields, in calling for a moratorium. Do you think that your discussion may serve as a blueprint for other fields?
BG : Il y a beaucoup de technologies et d'autres domaines qui se développent très vite, un peu comme le vôtre. Je pense à l'intelligence artificielle, les robots autonomes etc... Personne ne semble soutenir les robots autonomes de combat, personne ne semble avoir lancé une discussion similaire dans ces domaines, appeler à un moratorium. Pensez-vous que votre discussion puisse servir d'exemple aux autres domaines ?
JD: Well, I think it's hard for scientists to get out of the laboratory. Speaking for myself, it's a little bit uncomfortable to do that. But I do think that being involved in the genesis of this really puts me and my colleagues in a position of responsibility. And I would say that I certainly hope that other technologies will be considered in the same way, just as we would want to consider something that could have implications in other fields besides biology.
JD : Je pense que les scientifiques ont du mal à sortir des labos. Pour ma part néanmoins, c'est assez inconfortable de faire ça. Mais je pense qu'être impliquée dans la genèse de ceci me rend vraiment avec mes collègues, hautement responsable de ceci. Et je dirais que j'espère que les autres technologies seront considérées de la même manière, que nous pourrions considérer quelque chose qui aurait des implications dans d'autres domaines que la biologie.
BG: Jennifer, thanks for coming to TED.
BG : Jennifer, merci d'être venue à TED.
JD: Thank you.
JD : Merci.
(Applause)
(Applaudissements)