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.
Há uns anos, com a minha colega Emmanuelle Charpentier inventei uma nova tecnologia para modificar os genomas. Chama-se CRISPR-Cas9. A tecnologia CRISPR permite que os cientistas façam alterações nas células do ADN que podem permitir-nos a cura de doenças genéticas.
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.
Vocês devem estar interessados em saber que a tecnologia CRISPR surgiu através dum projeto de investigação básico direcionado para descobrir como as bactérias atacam as infeções virais. As bactérias têm que saber lidar com os vírus no seu ambiente. Podemos imaginar uma infeção viral como uma bomba relógio a fazer tique-taque — uma bactéria tem apenas alguns minutos para desativar a bomba antes de ser destruída. Muitas bactérias têm nas suas células um sistema imunológico de adaptação, chamado CRISPR, que lhes permite detetar o ADN do vírus e destruí-lo.
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.
Parte do sistema CRISPR é uma proteína chamada Cas9 que é capaz de procurar, cortar e acabar por anular o ADN do vírus duma maneira específica. Foi através da nossa investigação para perceber a atividade dessa proteína, Cas9, que descobrimos que podíamos aproveitar a sua função como uma tecnologia de engenharia genética — uma forma de os cientistas eliminarem ou inserirem pedaços específicos de ADN nas células com uma precisão incrível — que podia oferecer a oportunidade de fazer coisas que não eram possíveis no passado.
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.
A tecnologia CRISPR já foi utilizada para alterar o ADN nas células de ratos e macacos, e também noutros organismos. Cientistas chineses mostraram recentemente que até podiam usar a tecnologia CRISPR para alterar os genes de embriões humanos. Cientistas em Filadélfia mostraram que podiam usar o CRISPR para remover o ADN de um vírus HIV integrado de células humanas infetadas.
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.
A oportunidade de fazer este tipo de alteração do genoma também coloca várias questões éticas que temos que considerar, porque esta tecnologia pode ser usada não só em células adultas mas também nos embriões de organismos, incluindo na nossa própria espécie. Em conjunto com os meus colegas, solicitei um debate global sobre esta tecnologia que coinventei, para podermos considerar todas as implicações éticas e sociais duma tecnologia destas.
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.
Agora vou explicar-vos o que é a tecnologia CRISPR, o que pode fazer, onde estamos hoje, e porque penso que temos que avançar cautelosamente na forma como usamos esta tecnologia.
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)
Quando os vírus infetam uma célula, eles injetam o seu ADN. Numa bactéria, o sistema CRISPR permite que o ADN seja retirado do vírus, e introduzido em pequenos pedaços dentro do cromossoma — o ADN da bactéria. Esses pedaços integrados do ADN viral são introduzidos num local chamado CRISPR. CRISPR significa "curtas repetições palindrómicas agrupadas interespaçadas regularmente". (Risos)
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.
Um palavrão! Estão a perceber porque é que usamos a sigla CRISPR. É um mecanismo que permite que as células registem, com o tempo, os vírus a que estiveram expostas. O importante, é que esses pedaços de ADN passam para a descendência das células. As células ficam protegidas dos vírus, não apenas numa geração, mas ao longo de muitas gerações de células. Isso permite que as células mantenham um registo das infeções. Como a minha colega Blake Wiedenheft gosta de dizer, o local do CRISPR é um cartão de vacina genética nas células. Depois de estes pedaços de ADN serem introduzidos no cromossoma da bactéria, a célula faz uma pequena cópia duma molécula chamada ARN, — que aparece a laranja nesta foto — que é uma réplica exata do ADN viral. O ARN é um primo químico do ADN. Isso permite uma interação com as moléculas do ADN que tenham uma sequência correspondente.
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.
Portanto, estes pequenos pedaços de ARN do CRISPR associam-se — ligam-se — à proteína chamada Cas9 — que aparece a branco na foto — e formam um complexo que funciona como uma sentinela na célula. Este procura em todo o ADN na célula, para encontrar locais que correspondam às sequências ligadas aos ARNs. Quando encontra esses locais — como podem ver aqui, a molécula azul é o ADN — esse complexo junta-se ao ADN e permite que a lâmina da Cas9 corte o ADN viral. Faz um corte muito preciso. Portanto podemos pensar no ARN Cas9 como uma sentinela complexa, como uma tesoura que pode cortar o ADN. Faz um corte na cadeia dupla do hélice do ADN. O importante é que esse complexo é programável, podendo assim ser programado para reconhecer sequências especiais do ADN e fazer um corte no ADN naquele local.
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.
Como vos vou dizer agora, nós reconhecemos que essa atividade podia ser aproveitada para a engenharia de genomas, para permitir que as células façam uma mudança muito precisa no ADN, no local onde foi introduzido esse corte. Isto é uma coisa parecida com a forma como usamos um processador de texto para corrigir um erro num documento.
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.
O motivo por que usamos o sistema CRISPR para a engenharia do genoma é porque as células têm a capacidade de detetar ADN avariado e corrigi-lo. Quando a célula duma planta ou dum animal deteta um corte na cadeia dupla do seu ADN, ela pode reparar esse corte, quer colando as extremidades do ADN quebrado com uma pequena, leve mudança na sequência daquela posição, quer reparando o corte, integrando um novo pedaço de ADN no local do corte. Se tivermos uma maneira de introduzir esses cortes na cadeia dupla no ADN nos lugares exatos, podemos ativar células para reparar esses cortes, seja pela substituição ou pela incorporação de novas informações genéticas. Se conseguirmos programar a tecnologia CRISPR para fazer um corte no ADN, nessa posição ou perto de uma mutação causando uma fibrose cística, por exemplo, podemos ativar células para reparar essa mutação.
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.
A engenharia de genoma não é nova, está a ser desenvolvida desde os anos 70. Tivemos tecnologias para sequenciar o ADN, para copiar o ADN, e até para manipular o ADN. Essas tecnologias eram muito promissoras mas o problema era que ou eram ineficazes, ou eram tão difíceis de usar que muitos cientistas não as adotaram para uso nos seus laboratórios, nem certamente para muitas aplicações clínicas. Por isso, a oportunidade de ter e utilizar uma tecnologia como o CRISPR, tem o seu atrativo, por causa da sua relativa simplicidade. Podemos pensar em velhas tecnologias de engenharia do genoma, parecidas com reiniciar um computador cada vez que queríamos incluir um novo "software", enquanto a tecnologia CRISPR é como um "software" para o genoma, podemos programá-lo facilmente usando estes pequenos pedaços de 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.
Quando aparece um corte na cadeia dupla do ADN podemos induzir a reparação, e potencialmente conseguir coisas surpreendentes, como corrigir mutações que causam a anemia falciforme ou a doença de Huntington. Penso que as primeiras aplicações da tecnologia CRISPR vão acontecer no sangue, onde é relativamente mais fácil introduzir esta ferramenta dentro das células, em comparação com os tecidos sólidos.
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.
Muito do trabalho que está em marcha aplica-se a modelos animais de doenças humanas, como os ratos. A tecnologia está a ser usada para fazer mudanças muito precisas que nos permitem estudar a forma como essas mudanças nas células do ADN afetam um tecido ou, neste caso, um organismo inteiro.
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.
Aqui neste exemplo, usou-se a tecnologia CRISPR para modificar um gene, fazendo uma pequena mudança no ADN, no gene que é responsável pela cor preta da pele destes ratos Imaginem que estes ratos brancos diferem dos outros da mesma ninhada pigmentados devido apenas a uma pequena mudança num gene do genoma inteiro. No restante, são completamente normais. Quando fazemos a sequência do ADN destes animais descobrimos que a mudança no ADN ocorreu exatamente onde introduzimos a mudança, usando a tecnologia 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.
Estão a ser feitos estudos adicionais noutros animais, que serão úteis para criarmos modelos para doenças humanas, como os macacos. Aqui descobrimos que podemos usar estes sistemas para testar a aplicação dessa tecnologia em tecidos específicos. Por exemplo, descobrindo como colocar a ferramenta CRISPR dentro das células. Também queremos perceber melhor como controlar a forma como o ADN é reparado depois do corte, e também como controlar e limitar qualquer tipo de desvio do objetivo, ou efeitos indesejados ao usar esta tecnologia.
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.
Acho que todos veremos a aplicação clínica desta tecnologia pelo menos, em adultos, dentro dos próximos 10 anos. Também acho que veremos testes clínicos e, possivelmente, terapias aprovadas nesse período. É muito excitante pensar nisso. Dada a excitação em torno desta tecnologia, há muito interesse das novas empresas que foram fundadas para comercializar a tecnologia CRISPR, e de muitos capitalistas de risco que estão a investir nessas empresas.
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.
Mas também temos que considerar que a tecnologia CRISPR pode ser usada para coisas como melhorias. Imaginem que podemos tentar a engenharia de seres humanos que tenham propriedades melhoradas, como ossos mais fortes, ou menor suscetibilidade a doenças cardiovasculares ou mesmo ter propriedades que poderíamos considerar desejáveis, como uma cor de olhos diferente ou ser mais alto, coisas dessas. "Desenhar humanos", podíamos dizer. Por enquanto, as informações genéticas para compreender que tipos de genes dariam origem a essas características ainda não são conhecidas, na sua maioria. Mas é importante saber que a tecnologia CRISPR fornece-nos uma ferramenta para fazer essas mudanças, assim que esse conhecimento estiver disponível.
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.
Isso coloca uma série de questões éticas, que temos que considerar cuidadosamente. É por isso que eu e os meus colegas resolvemos pedir uma pausa global em qualquer aplicação clínica da tecnologia CRISPR em embriões humanos. Para nos dar tempo de considerar seriamente todas as implicações decorrentes. De facto, existe um precedente importante para essa pausa. Nos anos setenta, os cientistas reuniram-se, pedindo uma moratória no uso da clonagem molecular, até que a segurança dessa tecnologia pudesse ser cuidadosamente testada e validada.
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.
Por isso, ainda não temos seres humanos concebidos com engenharia genética. mas isto já não é ficção científica. Neste momento, já há animais e plantas modificados com engenharia genética. Isso, para todos nós, é uma enorme responsabilidade, considerar cuidadosamente as consequências indesejadas e também os impactos esperados no avanço científico.
Thank you.
Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)
(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 Giussani: Jennifer, esta é uma tecnologia com enormes consequências, como referiu. A sua atitude em pedir uma pausa ou moratória ou quarentena, é extremamente responsável. Logicamente, há os resultados terapêuticos disso, mas também os não terapêuticos que parece que são os que estão a ganhar força, particularmente nos "media". Esta é uma das últimas edições do The Economist — "Modificando a humanidade". Trata de melhorias genéticas, não é sobre terapias. Que tipo de reação teve em março dos seus colegas no mundo das ciências, quando pediu ou sugeriu que deviam fazer uma pausa por um tempo para pensar sobre o assunto?
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: Acho que os meus colegas ficaram encantados por ter a oportunidade de discutir abertamente. É interessante que, quando eu falo com as pessoas, com os meus colegas cientistas, e com outros, há uma ampla variedade de pontos de vista. Por isso, é um tópico que precisa de considerações e discussões cuidadosas.
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: Há um grande encontro em dezembro marcado por si e pelos seus colegas, em conjunto com a Academia Nacional de Ciências e outros. O que é que espera que sairá desse encontro, na prática?
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: Espero que possamos expor os pontos de vista de muitos indivíduos diferentes e de partes interessadas que queiram pensar como usar esta tecnologia com responsabilidade. Pode não ser possível chegarmos a um consenso, mas espero que, pelo menos, consigamos entender quais são todos os problemas à medida que avançamos.
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: Há colegas seus, George Church, por exemplo, em Harvard, que diz: "Os problemas éticos são basicamente uma questão de segurança. "Nós testamos, voltamos a testar, em animais e em laboratórios "e quando sentimos que é seguro, passamos para os seres humanos". Este é o tipo de outra escola de pensamento, de que devíamos usar esta oportunidade e avançar. Há possibilidade de divisão na comunidade científica sobre isto? Quer dizer, será que vamos ver uns a tentarem abrandar, porque têm preocupações éticas, e outros a avançarem porque há países com pouca ou mesmo nenhuma regulamentação?
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: Eu penso que qualquer nova tecnologia, especialmente uma coisa como esta, suscita uma série de pontos de vista. Acho perfeitamente compreensível. Acho que, no final, esta tecnologia será usada para engenharia genética humana, mas acho que fazer isso sem considerações e discussões cuidadosas dos riscos e das possíveis complicações seria uma irresponsabilidade.
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: Há muitas tecnologias e outras áreas da ciência que estão a desenvolver-se exponencialmente, como a sua. Estou a pensar na inteligência artificial, em robôs autónomos, etc. Não parece que ninguém — fora os robôs para a guerra autónoma — ninguém tenha lançado uma discussão nesses campos, pedindo uma moratória. Acha que a sua discussão pode servir de exemplo para as outras áreas?
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: Penso que é difícil os cientistas saírem dos seus laboratórios. Falando por mim, é um pouco desconfortável fazer isso. Mas acho que o facto de estar envolvida na criação disto, me coloca a mim e aos meus colegas numa posição de responsabilidade. E diria que certamente espero que outras tecnologias sejam consideradas da mesma maneira. tal como queremos considerar uma coisa que pudesse ter implicações noutros campos, para além da biologia.
BG: Jennifer, thanks for coming to TED.
BG: Jennifer, obrigado por ter vindo ao TED.
JD: Thank you.
JD: Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)