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.
Alguns anos atrás, com minha colega Emmanuelle Charpentier, inventei uma nova tecnologia para editar o genoma. Chama-se CRISPR-Cas9. A tecnologia CRISPR permite que os cientistas façam alterações nas células do DNA, o que poderia nos levar à 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.
Acho que vale a pena explicar que a tecnologia CRISPR surgiu de um projeto de pesquisa básico destinado a descobrir como as bactérias atacam as infecções virais. As bactérias têm de lidar com vírus em seu ambiente, e pode-se pensar na infecção viral como uma bomba-relógio: a bactéria dispõe de apenas alguns minutos para desativar a bomba antes que seja destruída por ela. Por isso, muitas bactérias têm nas células um sistema imunológico adaptativo chamado CRISPR, que lhes permite detectar o DNA viral 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.
Faz parte do sistema CRISPR uma proteína chamada Cas9, que é capaz de procurar, clivar e, por fim, degradar o DNA do vírus de uma maneira específica. E foi por meio da nossa pesquisa para entender a atividade da proteína Cas9 que descobrimos que poderíamos utilizá-la como tecnologia de engenharia genética, uma ferramenta para cientistas apagarem ou inserirem partes específicas do DNA dentro das células, com incrível precisão, o que poderia criar oportunidades de fazermos coisas que realmente não foram 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 DNA em células de camundongos e macacos, assim como de outros organismos. Cientistas chineses mostraram recentemente ser possível usar a tecnologia CRISPR até para alterar os genes de embriões humanos. Cientistas da Filadélfia mostraram ser possível usar CRISPR para remover o DNA de um vírus HIV integrado de dentro de células humanas infectadas.
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 se fazer esse tipo de edição genética também levanta várias questões éticas a serem consideradas, pois essa tecnologia pode ser empregada não apenas em células adultas, mas também em embriões de organismos, incluindo os da nossa própria espécie. Então, juntamente com meus colegas, solicitei um debate global sobre essa tecnologia que coinventei, para que possamos avaliar todas as implicações éticas e sociais de uma tecnologia assim.
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.
Então, gostaria de lhes explicar o que é a tecnologia CRISPR, o que ela pode fazer, em que ponto estamos hoje e por que penso que temos de avançar com cautela na forma como empregamos essa 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 infectam uma célula, eles injetam nela seu DNA. E, numa bactéria, o sistema CRISPR permite que o DNA seja arrancado do vírus e inserido em pequenos fragmentos dentro do cromossomo, o DNA da bactéria. E esses pedaços integrados do DNA viral são inseridos num local chamado CRISPR. CRISPR significa Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas. (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.
Complicado assim, dá pra ver por que usamos a sigla CRISPR. É um mecanismo que permite às células se lembrarem, ao longo do tempo, dos vírus aos quais estiveram expostas. E, mais importante, esses pedaços de DNA são passados à descendência das células, fazendo com que elas fiquem protegidas desses vírus não apenas por uma, mas por muitas gerações de células. Isso permite que as células mantenham um registro das infecções e, como minha colega Blake Wiedenheft gosta de dizer, o lócus do CRISPR é efetivamente um cartão de vacina genético das células. Uma vez inseridos esses fragmentos do DNA no cromossomo da bactéria, a célula então faz uma pequena cópia de uma molécula chamada RNA, que aparece em laranja nesta foto, que é uma réplica exata do DNA do vírus. O RNA é um primo químico do DNA, o que permite uma interação com as moléculas do DNA 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, esses pequenos fragmentos de RNA do lócus do CRISPR se associam, se ligam, à proteína Cas9, que aparece em branco na foto, e formam um complexo que funciona como uma sentinela da célula. Ele vasculha todo o DNA da célula para encontrar locais que correspondam às sequências dos RNAs atuando como guias. E, quando tais locais são encontrados, como veem aqui, a molécula azul é o DNA, esse complexo associado ao DNA permite que o Cas9 corte o DNA viral. Ele faz uma ruptura muito precisa. Portanto, podemos pensar na sentinela, o complexo RNA-Cas9, como uma tesoura que pode cortar o DNA. Ele faz uma ruptura na fita dupla da hélice do DNA. E é importante ressaltar que esse complexo é programável, podendo ser programado para reconhecer sequências específicas do DNA e fazer uma ruptura naquele local do DNA.
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 vou lhes explicar agora, reconhecemos que essa atividade poderia ser aproveitada na engenharia genética para permitir às células fazerem uma mudança muito precisa no DNA, no local onde essa ruptura fosse introduzida. Isso lembra muito a forma como usamos um processador de texto para corrigir um erro de digitação 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 de imaginamos o uso do sistema CRISPR na engenharia genética é que as células têm a habilidade de detectar o DNA avariado e consertá-lo. Então, quando a célula vegetal ou animal detecta a ruptura na fita dupla do DNA, ela consegue reparar essa ruptura, seja colando as extremidades do DNA danificado, com uma pequena mudança na sequência daquela posição, seja integrando um novo pedaço de DNA no local da clivagem. Daí, se tivermos uma maneira de efetuar uma ruptura da fita dupla dentro do DNA nos lugares certos, podemos estimular as células para reparar esses falhas, seja pela ruptura ou pela incorporação de nova informação genética. Então, se formos capazes de programar a tecnologia CRISPR para fazer uma ruptura no DNA, no local ou perto de uma mutação que cause a fibrose cística, por exemplo, poderemos programar 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 genética não é nova e vem se desenvolvendo desde os anos 1970. Tínhamos tecnologia para sequenciar o DNA, para copiar o DNA e até para manipular o DNA. E eram tecnologias muito promissoras, porém, ou eram ineficientes, ou eram tão difíceis de usar que muitos cientistas não as adotaram em seus laboratórios, e elas certamente não tiveram muitos usos clínicos. A oportunidade de utilizar uma tecnologia como CRISPR tem seu apelo pela sua relativa simplicidade. Fazendo uma analogia, as tecnologias de engenharia genética mais antigas eram como se trocássemos todo o circuito elétrico do computador toda vez que quiséssemos rodar um software novo, enquanto a tecnologia CRISPR é como um software para o genoma, que pode ser facilmente programado usando pequenos fragmentos de RNA.
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.
Portanto, quando uma ruptura na fita dupla do DNA é feita, podemos induzir a reparação e, assim, teoricamente, conseguir feitos surpreendentes, como corrigir as mutações que causam a anemia falciforme ou a doença de Huntington. Na verdade, penso que as primeiras aplicações da tecnologia CRISPR vão acontecer no sangue, onde é relativamente mais fácil introduzir essa 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.
Hoje, muitos trabalhos que estão sendo feitos se aplicam a modelos animais de doenças humanas, como os camundongos. A tecnologia está sendo usada para mudanças muito precisas, que nos permitem estudar a maneira como essas mudanças no DNA das células afetam um tecido ou, nesse 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, a tecnologia CRISPR foi usada para destruir um gene, fazendo uma pequena mudança no DNA do gene responsável pela cor preta do pelo desses camundongos. Esses camundongos brancos têm uma cor diferente do resto da ninhada devido apenas a uma pequena mudança em um gene do genoma inteiro e, aliás, eles são completamente normais. E, ao sequenciarmos o DNA desses animais, descobrimos que a mudança no DNA ocorreu no local exato onde induzimos 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.
Estudos adicionais estão sendo feitos em outros animais, que serão úteis para criarmos modelos para doenças humanas, como em macacos. E aqui verificamos que podemos usar esses sistemas para testar a aplicação dessa tecnologia em tecidos específicos, por exemplo, descobrindo como colocar a ferramenta CRISPR dentro das células. Também queremos entender melhor como controlar a forma como o DNA é reparado após a ruptura, e também como controlar e limitar qualquer tipo de desvio do alvo ou efeitos indesejados no uso dessa 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 vamos ver a aplicação clínica dessa tecnologia, pelo menos em adultos, dentro dos próximos dez anos. É possível que tenhamos testes clínicos, e provavelmente até terapias, aprovados nesse período, algo bem emocionante de se imaginar. E, por causa da empolgação acerca dessa tecnologia, existe muito interesse nas empresas "start-ups" criadas para comercializar a tecnologia CRISPR, e diversos investidores estão apostando 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 de considerar que a tecnologia CRISPR pode ser usada para coisas como o melhoramento. Imaginem que poderíamos tentar projetar humanos para que tenham características melhoradas, como ossos mais fortes, ou menor susceptibilidade a doenças cardiovasculares, ou mesmo para ter atributos que considerássemos desejáveis, como uma cor diferente dos olhos, ou uma altura maior, coisas assim. "Humanos projetados", se preferirem. Neste momento, a informação genética para entender que tipos de genes dariam origem a essas características é ainda bem desconhecida. Mas é importante saber que a tecnologia CRISPR nos dá uma ferramenta para fazer tais mudanças, quando esse conhecimento se tornar 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 levanta uma série de questões éticas que temos de considerar com cuidado, e esse é o motivo pelo qual eu e meus colegas pedimos uma pausa global em qualquer aplicação clínica da tecnologia CRISPR em embriões humanos, para termos tempo de realmente considerar todas as implicações de se fazer isso. E, na verdade, há um precedente importante para tal pausa, ocorrido nos anos 1970, quando cientistas se reuniram para convocar uma suspensão do uso da clonagem molecular, até que a segurança de tal tecnologia fosse 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.
Humanos criados geneticamente ainda não estão entre nós, mas isso não é mais ficção científica. Animais e plantas criados geneticamente já existem. E isso coloca para nós todos uma enorme responsabilidade, de modo a considerar tanto as consequências involuntárias, quanto os impactos intencionais de uma descoberta científica.
Thank you.
Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)
(Applause ends)
(Fim dos aplausos)
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, essa é uma tecnologia com enormes consequências, como você ressaltou. Sua atitude de pedir uma pausa ou uma suspensão, ou uma quarentena, é incrivelmente responsável. Existem, é claro, os resultados terapêuticos disso, mas também há os não terapêuticos, e estes parecem ser os mais atraentes, particularmente na mídia. Esse é um dos últimos números da revista "The Economist", "Editando a humanidade". É sobre melhoramento genético, não é sobre terapêuticas. Que tipo de reação você obteve em março passado de seus colegas do mundo científico, quando pediu ou sugeriu que na verdade deveríamos pausar isso por um momento e pensar a respeito?
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: Penso que meus colegas ficaram, na verdade, encantados de ter a oportunidade de discutir isso abertamente. É interessante que, quando converso com as pessoas, meus colegas cientistas, assim como com outros, há uma enorme variedade de pontos de vista sobre isso. Claramente é um tópico que precisa de cuidadosa consideração e discussão.
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: Vai acontecer uma grande reunião em dezembro que você e seus colegas estão convocando, juntamente com a Academia Nacional de Ciências e outros. O que você espera que saia dessa reunião, em termos práticos?
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: Bem, espero que possamos arejar as ideias de muitos indivíduos diferentes e interessados que queiram pensar sobre como usar essa tecnologia de forma responsável. Talvez não seja possível se chegar a um consenso, mas penso que deveríamos, pelo menos, entender quais são os problemas quando avançarmos.
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: Agora, seus colegas, como George Church, de Harvard, dizem: "É, questões éticas basicamente são apenas uma questão de segurança. Testamos repetidas vezes nos animais e nos laboratórios, e, uma vez seguros o suficiente, vamos passar para os humanos." Então é um outro tipo de escola de pensamento de que deveríamos usar essa oportunidade e agarrá-la. Há um possível racha acontecendo na comunidade científica sobre isso? Quero dizer, vamos ver alguns se contendo por causa de preocupações éticas, e outros simplesmente avançando, porque alguns países quase não regulam ou não regulam de jeito nenhum?
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: Bem, como com qualquer tecnologia nova, especialmente algo assim, vai haver uma variedade de pontos de vista, e acho isso perfeitamente compreensível. Acho que no fim essa tecnologia vai ser usada para a engenharia do genoma humano, mas penso que fazer isso sem cuidadosa consideração e discussão dos riscos e potenciais complicações não seria uma atitude responsável.
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 uma porção de tecnologias e outros campos da ciência que estão se desenvolvendo exponencialmente, assim como o seu. Estou pensando sobre inteligência artificial, robôs autônomos, etc. Ninguém parece, exceto quanto ao caso dos robôs de guerra autônomos, ter lançado uma discussão semelhante nesses campos, convocando uma pausa. Você acha que seu debate pode servir de modelo para 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: Bem, penso que é difícil para os cientistas saírem do laboratório. Falando por mim mesma, é um pouco desconfortável fazer isso. Mas acho que estar envolvida na gênese disso realmente coloca a mim e meus colegas numa posição de responsabilidade. E eu diria que certamente espero que outras tecnologias sejam consideradas da mesma forma, da mesma forma que consideraríamos algo que poderia ter implicações em outros campos além da biologia.
BG: Jennifer, thanks for coming to TED.
BG: Jennifer, obrigada por vir ao TED.
JD: Thank you.
JD: Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)