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.
Acum câţiva ani, alături de colega mea, Emmanuelle Charpentier am inventat o nouă tehnologie pentru modificarea genoamelor. Se numeşte CRISPR-Cas9. Tehnologia CRISPR permite cercetătorilor să modifice ADN-ul celular, ceea ce deschide calea spre vindecarea unor boli genetice.
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.
Interesant de ştiut că tehnologia CRISPR a apărut în cursul unui program de cercetare obişnuit care studia mecanismele folosite de bacterii în lupta cu virusurile. Bacteriile trebuie să facă faţă virusurilor în mediul lor, şi ne putem gândi la o infecţie virală ca la o bombă cu ceas: o bacterie are la dispoziţie doar câteva minute pentru a o dezamorsa înainte să fie distrusă. Multe bacterii au în celule un sistem imunitar adaptabil numit CRISPR, care le permite detectarea ADN-ului viral şi distrugerea lui.
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.
Din sistemul CRISPR face parte o proteină numită Cas9, capabilă să detecteze, să secţioneze şi ulterior să degradeze ADN-ul viral într-un mod specific. Scopul cercetării noastre era să înţelegem activitatea acestei proteine, Cas9, şi am realizat că putem utiliza funcţiile ei sub forma unei tehnologii de inginerie genetică, prin care se pot şterge sau insera segmente de ADN în celule cu precizie incredibilă, fapt ce le-ar oferi posibilitatea de a face lucruri imposibil de realizat în trecut.
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.
Tehnologia CRISPR a fost deja folosită pentru modificarea ADN-ului celular la şoareci şi maimuţe, precum şi la alte organisme. Savanţii chinezi au arătat recent că pot folosi tehnologia CRISPR chiar şi pentru modificarea genelor din embrionii umani. Iar savanţi din Philadelphia au demonstrat că pot folosi CRISPR pentru a elimina ADN specific virusului HIV din celule umane infectate.
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.
Posibilitatea modificării genomului ridică şi multe probleme etice pe care trebuie să le luăm în seamă, pentru că tehnologia poate fi utilizată atât pe celule adulte, dar şi pe celule stem inclusiv umane. Astfel, alături de colegii mei, am făcut apel la o dezbatere globală privind tehnologia inventată de noi, pentru a putea lua în discuţie toate implicaţiile etice şi sociale ale unei astfel de tehnologii.
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.
Acum doresc să vă spun în ce constă tehnologia CRISPR, ce poate realiza, în ce stadiu ne aflăm azi şi de ce consider că trebuie să păşim prudent mai departe pe calea utilizării acestei tehnologii.
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)
Când un virus infectează o celulă, el injectează ADN-ul său specific. La nivelul unei bacterii, sistemul CRISPR permite extragerea acelui ADN din virus şi inserarea lui, sub formă de mici segmente, în cromozom - care este ADN-ul bacteriei. Aceste segmente integrate de ADN viral ajung într-o zonă numită CRISPR. CRISPR = clustere regulat interspațiate de secvențe palindromice repetate. (Râsete)
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.
Greu de pronunţat - vă daţi seama de ce folosim acronimul CRISPR. E un mecanism care permite celulelor să înregistreze, în timp, virusurile la care au fost expuse. Important este că acele segmente de ADN vor fi transferate urmaşilor, pentru ca protecţia antivirală să existe nu doar la o singură generaţie, ci la mai multe generaţii de celule. Acest lucru permite celulei să ţină o evidenţă a infecţiilor, sau, aşa cum spune colegul meu, Blake Wiedenheft, zona CRISPR reprezintă un carnet de vaccinare genetic al celulei. Odată ce segmentele de ADN ajung în cromozomul bacteriei, celula efectuează o copie a moleculei numită ARN, reprezentată cu portocaliu, o replică perfectă a ADN-ului viral. ARN-ul e înrudit chimic cu ADN-ul şi permite interacţiunea cu molecule ADN care au o secvenţă compatibilă.
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.
Acele mici segmente de ARN din zona CRISPR se asociază – adică se leagă – cu o proteină numită Cas9, reprezentată cu alb în imagine şi formează un complex cu rol de santinelă în interiorul celulei. Verifică tot ADN-ul din celulă pentru a identifica zone compatibile cu secvenţele din lanţul ARN. Când zonele sunt localizate, – cum vedeţi aici, molecula albastră e ADN-ul – complexul se asociază cu acel ADN şi permite proteinei Cas9 să desprindă ADN-ul viral. Se face o secţiune foarte precisă. Putem compara complexul-santinelă format din ARN şi Cas9 cu o pereche de foarfece care poate tăia ADN-ul - realizează o dublă ruptură a helixului. Important e că acest complex este programabil, aşadar poate fi programat să identifice anumite secvenţe de ADN şi să producă o ruptură în acel loc.
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.
După cum veţi vedea, am înţeles că am putea folosi acest comportament în ingineria genomului, pentru a permite celulelor să modifice foarte precis ADN-ul în zona unde se produce această ruptură. E asemănător cu modul în care folosim un program de editare a textului pentru a corecta o greşeală dintr-un document.
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.
Motivul care ne-a sugerat folosirea sistemului CRISPR în ingineria genomului e abilitatea celulelor de a detecta ADN-ul defect ți de a-l repara. Când o celulă vegetală sau animală detectează o dublă ruptură în ADN-ul său, o poate repara, fie prin sudarea capetelelor ADN-ului rupt cu o infimă deplasare a secvenţei din acel loc, fie prin integrarea unui nou segment de ADN în zona rupturii. Aşadar, dacă putem induce aceste duble rupturi la nivelul ADN-ului în locuri precise, putem determina celulele să repare rupturile, prin eliminare sau inserare de informaţie genetică nouă. Dacă am putea programa tehnologia CRISPR să realizeze o ruptură în zona unei mutaţii ce provoacă fibroza chistică, de pildă, am putea determina celulele să repare acea mutaţie.
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.
Ingineria genomului nu e nouă. Se dezvoltă încă din anii '70. S-au inventat tehnologii de secvenţiere a ADN-ului de copiere a ADN-ului şi chiar de manipulare a ADN-ului. Erau tehnologii promiţătoare, dar problema era legată fie de ineficienţa lor, fie de dificultatea de a le folosi, așa încât majoritatea cercetătorilor nu le-au implementat în laboratoare sau, cel puţin, nu pentru multe aplicaţii clinice. Oportunitatea utilizării unei tehnologii de tipul CRISPR este tentantă, datorită relativei sale uşurinţe. Tehnologiile mai vechi de inginerie a genomului pot fi comparate cu necesitatea de a-ţi reconstrui computerul de fiecare dată când instalezi o nouă aplicaţie software, în timp ce tehnologia CRISPR e un fel de soft al genomului, îl putem programa uşor, folosind aceste mici segmente 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.
Odată produsă o ruptură dublă la nivelul ADN-ului, ea poate fi reparată şi astfel s-ar putea realiza lucruri uimitoare, precum corectarea mutaţiilor care produc anemia falciformă sau boala Huntington. Consider că primele aplicaţii ale tehnologiei CRISPR vor avea loc la nivel sanguin, acolo unde e relativ mai uşor de trimis acest instrument în celule, comparativ cu ţesuturile solide.
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.
Momentan, majoritatea studiilor care au loc se fac pe modele animale pentru boli umane, cum ar fi cobaii. Tehnologia este folosită pentru a face modificări foarte precise care ne permit analizarea modului în care aceste schimbări în ADN-ul celular afectează fie un ţesut, fie, în acest caz, un întreg organism.
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.
În acest exemplu, tehnologia CRISPR a fost folosită pentru a altera o genă printr-o mică modificare a ADN-ului din gena responsabilă de culoarea neagră a părului acestor cobai. Imaginaţi-vă că aceşti cobai albi se disting de fraţii lor pigmentaţi doar printr-o mică modificare a unei gene din întregul genom iar dincolo de asta sunt perfect normali. În procesul de secvenţiere a ADN-ului am constatat că modificarea a intervenit în locul exact unde a fost indusă cu ajutorul tehnologiei 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.
Se fac experimente şi pe alte animale care pot furniza modele folositoare pentru bolile umane, cum ar fi pe maimuţe. Astfel, descoperim că putem folosi aceste sisteme pentru a testa aplicabilitatea tehnologiei în cazul anumitor ţesuturi, cum ar fi căile prin care putem trimite instrumentul CRISPR în celule. Dorim să înţelegem mai bine şi modul în care putem controla repararea ADN-ului după ce este fragmentat şi modul în care putem controla şi limita orice fel de efecte adiacente sau efecte nedorite ale utilizării acestei tehnologii.
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.
Cred că aplicaţiile clinice ale tehnologiei, cel puţin pe adulţi, vor fi posibile în 10 ani. Cred că vom putea avea teste clinice şi chiar terapii aprobate în acest orizont de timp, ceea ce e un lucru palpitant. Entuziasmul provocat de tehnologia CRISPR suscită interesul multor companii tinere care au fost fondate pentru comercializarea acesteia şi a unor capitalişti vizionari care au investit în aceste companii.
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.
Dar trebuie să luăm în seamă şi faptul că tehnologia mai poate fi folosită şi în scopuri de augmentare. Imaginaţi-vă că am putea încerca să programăm indivizi cu caracteristici superioare, cum ar fi oase mai puternice sau cu risc mai scăzut de afecţiuni cardiovasculare sau chiar cu caracteristici pe care le considerăm, poate, atrăgătoare cum ar fi altă culoare a ochilor sau o înălţime mai mare, lucruri ca acestea. Cu calitate „de firmă”, dacă vreţi. Momentan, informaţia genetică privind genele responsabile de imprimarea acestor calităţi este în mare parte necunoscută. Dar e important de ştiut că tehnologia CRISPR e un instrument pentru operarea de astfel de modificări, imediat ce informaţia va fi cunoscută.
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.
Aceasta implică o serie de aspecte etice pe care trebuie să le analizăm cu atenţie şi din acest motiv, eu şi colegii mei am făcut apel la o încetare globală a oricăror aplicaţii clinice ale tehnologiei CRISPR pe embrioni umani pentru a ne da răgaz să analizăm serios toate implicaţiile acestora. Există un precedent important al unui astfel de răgaz în anii '70, când cercetătorii au cerut împreună un moratoriu privind utilizarea clonării moleculare, pentru testarea şi validarea atentă a siguranţei acelei tehnologii.
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.
Indivizii umani modificaţi genetic nu sunt încă o realitate, dar nu mai sunt nici de domeniul science fiction. Animalele şi plantele modificate genetic există deja. Acest lucru reclamă o responsabilitate imensă din partea noastră a tuturor, de a analiza atent atât consecinţele nedorite cât şi implicaţiile intenţionate ale unei descoperiri ştiinţifice majore.
Thank you.
Vă mulţumesc.
(Applause)
(Aplauze)
(Applause ends)
(Aplauzele încetează)
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, vorbim de o tehnologie cu consecinţe majore, aşa cum ai subliniat. Atitudinea de a cere o pauză sau un moratoriu sau o carantină este extrem de responsabilă. Există, desigur, rezultate terapeutice dar există şi rezultate neterapeutice care par să se bucure de interes în special în mass media. Un titlu recent, în revista "The Economist" - "Umanitatea corectată". Disputa e legată de dezvoltarea genetică, nu de terapii. Care au fost reacţiile primite în luna martie din partea colegilor din lumea ştiinţifică când ai solicitat, sugerat oprirea studiilor şi analizarea consecinţelor?
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: Colegii mei au fost, cred, încântaţi de oportunitatea de a discuta în mod deschis. E interesant cum, discutând cu oamenii, colegi din mediul ştiinţific, dar şi cu alţii, apar o mulţime de puncte de vedere privind tema. Este clar un subiect care are nevoie de atenţie sporită şi de dezbatere.
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: În decembrie are loc o întrunire importantă iniţiată de tine şi de colegii tăi, de Academia Naţională de Ştiinţe şi alte instituţii. Ce rezultate speri să aducă întâlnirea, din punct de vedere practic?
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: Ei, bine, sper să putem face auzite opiniile diferitelor persoane şi acţionari care vor să stabilească un mod responsabil de utilizare a acestei tehnologii. S-ar putea să nu apară acum un punct de vedere unanim, dar trebuie să identificăm, cel puţin, toate problemele de care ne vom lovi.
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: Colegi de-ai tăi, precum George Church, de la Harvard, spun "Da, aspectele etice ţin de fapt de siguranţă. Testăm iar şi iar, pe animale şi în laborator, iar când credem că e destul de sigur, trecem la testele umane. " Aceasta e o altă şcoală de gândire, care crede că trebuie folosită oportunitatea şi mers mai departe. Are cumva loc o divizare a comunităţii ştiinţifice pe această temă? Vom vedea cercetători care aşteaptă, pentru că au dileme etice şi alţii care aleg să continue pentru că unele ţări sunt mai permisive sau chiar nu au reglementări?
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: Cred că orice tehnologie nouă, cu atât mai mult aceasta, naşte foarte multe puncte de vedere şi cred că e absolut normal. În cele din urmă, tehnologia va fi folosită şi pentru modificarea genomului uman, dar a face acest lucru fără o analiză atentă şi dezbaterea riscurilor şi a potenţialelor complicaţii nu ar fi un demers responsabil.
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: Există multe tehnologii şi domenii ştiinţifice care se dezvoltă exponenţial aproape ca a voastră. Mă gândesc la inteligenţa artificială, roboţii autonomi şi aşa mai departe. Nimeni nu pare - cu excepţia roboţilor de război - nimeni nu pare să fi lansat o dezbatere similară în acele domenii, să solicite un moratoriu. Crezi că dezbaterea ta va deveni un model pentru alte domenii?
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: E greu pentru cercetători să iasă din laboratoare. În ce mă priveşte, nu este chiar confortabil să fac asta. Dar cred că implicarea mea în apariţia acestei tehnologii mă pune şi pe mine, şi pe colegi, într-o poziţie de responsabilitate. Şi, cu siguranţă, sper ca şi alte tehnologii să fie abordate în mod similar, la fel cum noi dorim să analizăm ceva ce ar putea avea implicaţii şi în alte domenii decât biologia.
BG: Jennifer, thanks for coming to TED.
Îţi mulţumim că ai venit la TED.
JD: Thank you.
JD: Mulţumesc şi eu.
(Applause)
(Aplauze)