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.
Кілька років тому разом з моєю колегою, Емануель Шарпентьє, я винайшла нову технологію редагування геномів. Вона зветься CRISPR-Cas9. Технологія CRISPR дозволяє науковцям робити зміни в ДНК клітин, що може дозволити нам лікувати генетичні хвороби.
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.
Вам, можливо, буде цікаво знати, що CRISPR з'явилась завдяки іншому дослідницькому проекту, який був присвячений вивченню того, як бактерія бореться з вірусними інфекціями. Бактерії доводиться мати справу з вірусами в їх середовищі, і ми можемо уявляти вірусну інфекцію, як часову бомбу, що цокає, - у бактерії є тільки кілька хвилин, щоб знешкодити бомбу до того, як бактерія буде знищена. Багато бактерій мають у клітинах адаптивну імунну систему, яка зветься CRISPR, яка дозволяє їм виявляти вірусну ДНК та знищувати її.
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.
Частиною системи CRISPR є протеін під назвою Cas9, який може розшукати, розрізати та, зрештою, зіпсувати ДНК вірусу певним чином. І під час дослідження, коли ми намагалися зрозуміти діяльність цього протеіна, Cas9, ми усвідомили, що ми могли б використати його функцію як технологію для генної інженерії - як спосіб для науковців вилучати або додавати певні шматочки ДНК у клітини з неймовірною точністю - що б відкривало можливості робити те, що у минулому не було можливим.
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.
Технологія CRISPR вже використовувалась для зміни ДНК в клітинах мишей або мавп, і також інших організмів. Китайські науковці показали недавно, що вони можуть використовувати CRISPR навіть для зміни генів у людському ембріоні. Науковці з Філадельфії показали, що можна використовувати CRISPR для вилучення ДНК інтегрованого віруса ВІЛ з інфікованих людських клітин.
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.
Можливість проводити редагування геному, подібного гатунку, також піднімає етичні питання, які ми повинні брати до уваги, бо ця технологія може бути використана не тільки на клітинах дорослих, але і на ембріонах організмів також, включаючи наш власний вид. Так що разом з моїми колегами я закликаю до глобального обговорення технології, одною з винахідників якої я є, щоб ми могли розглянути усі етичні та соціальні ускладнення подібної технології.
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.
Що я хочу зробити зараз, це розказати вам, що це за технологія CRISPR, що вона може робити, на якому етапі ми зараз, і чому я вважаю, що нам потрібно бути розсудливими щодо способу, у який ми вживаємо цю технологію.
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)
Коли віруси інфікують клітину, вони вводять свою ДНК. І у бактерій система CRISPR передбачає, що ДНК буде вийнята з віруса та вставлена маленькими шматочками в хромосому - в ДНК бактерії. І ці інтегровані шматочки ДНК вірусу вставляються в місце під назвою CRISPR. CRISPR означає: короткі паліндромні повтори, регулярно розташовані групами. (Сміх)
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.
Трохи незграбно - тепер ви бачите, чому ми використовуємо акронім CRISPR. Це механізм, який дозволяє клітинам з плином часу записувати віруси, яки їм зустрічалися. І, що важливо, ці шматочки ДНК потрапляють до нащадків цих клітин, так що клітини захищені від вірусів не тільки в одному поколінні, але на багато поколінь клітин наперед. Це дозволяє клітинам зберігати записи про інфекції, і, як говорить моя колега Блекі Віденхефт, сховище CRISPR - це фактично генетична карта прививок у клітинах. Помістивши шматочки ДНК до бактеріальної хромосоми, відразу клітина робить маленьку копію молекули під назвою РНК, яка зображена помаранчевим на малюнку і є точною копією вірусної ДНК. РНК - це хімічна двоюрідна сестра ДНК, що дозволяє їй взаємодіяти з молекулами ДНК, послідовність будови яких відповідна РНК.
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.
Так що маленькі шматочки РНК зі сховища CRISPR асоціюються - вони зв'язуються - з протеіном під назвою Cas9, який зображений білим на малюнку, та утворюють комплекс, що функціонує як вартовий у клітині. Він обшукує всі ДНК клітини, щоб знайти ділянки, які відповідають пов'язаним РНК. І коли знаходить їх - як ви бачите тут, блакитна молекула - це ДНК - цей комплекс об'єднується з тою ДНК і дозволяє ножу Cas9 відрізати вірусну ДНК. Він виконує дуже точний розріз. Так ми можемо вартовий комплекс Cas9 РНК уявляти, як пару ножиць, які можуть перерізати ДНК - ці ножиці роблять дволанцюжковий розріз у спіралі ДНК. І, що важливо, цей комплекс піддається програмуванню, так що він може бути запрограмований на розпізнання певних послідовностей ДНК, і перерізати ДНК в тій ділянці, де вони виявлені.
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.
І я хочу вам повідомити, що ми довідались, що ця діяльність може бути використана у генній інженерії, щоб дозволити клітинам робити дуже точні зміни в ДНК на ділянках, де був виконаний цей розріз. Це аналог способу, у який ми використовуємо програми обробки текстів для виправлення помилок у документі.
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.
Ми передбачаємо використання системи CRISPR у генній інженерії тому, що клітини мають здатність виявляти пошкоджену ДНК та виправляти її. Якщо клітина рослини чи тварини виявляє дволанцюжковий розріз у їхній ДНК, вона може полагодити цей розріз, або склеївши разом кінці пошкодженої ДНК з невеличкою, крихітною зміною послідовності в цьому місці, або вона може залатати розріз, інтегрувавши новий шматок ДНК у цю ділянку. Так, якщо ми маємо спосіб зробити дволанцюжковий розріз в ДНК в точно визначених місцях, ми можемо підштовхнути клітини лагодити ці пошкодження, або руйнуванням, або включенням нової генетичної інформації. Так, якщо ми у змозі програмувати технологію CRISPR робити розрізи у ДНК, наприклад, в місці мутації, яка веде до кістозного фіброзу, або поряд з нею, ми можемо підштовхнути клітини полагодити цю мутацію.
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.
Генна інженерія - наука не нова, вона розвивається з того часу, відколи існують технології розшифровки послідовності ДНК, копіювання ДНК, навіть маніпулювання ДНК. Ці технології були багатообіцяючими, але проблема полягала в тому, що вони були або неефективними, або досить складними в застосуванні, і більшість науковців не приймала їх для використання у своїх лабораторіях, або, звичайно, для багатьох кліничних застосувань. Тож з'явилась можливість взяти технологію, подібну до CRISPR, та використати її, тому що вона відносно проста. Ми можемо порівняти старіші технології генної інженерії з тим, якби вам доводилось оснащувати ваш комп'ютер новими дротами кожного разу, коли ви хотіли би запустити нову програму, в той час як технологія CRISPR подібна до програми для генома, ми можемо легко її програмувати, використовуючи ці маленькі шматочки РНК.
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.
Так що, як тільки зроблено дволанцюговий розріз в ДНК, ми можемо викликати виправлення, і тим самим потенціально отримати вражаючі результати, як-от можливість коректувати мутації, які ведуть до серповидноклітинної анемії або спричиняють хворобу Гантінгтона. Я, насправді, думаю, що найперше застосування технології CRISPR буде щодо захворювань крові, де відносно легше доправити цей інструмент у клітини, порівняно з твердими тканинами.
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.
Прямо зараз багато роботи ведеться з дослідження людських хвороб на тваринних моделях, наприклад, мишах. Технологія, яка використовує дуже точні зміни, дозволяє нам вивчати спосіб, у який ці зміни у клінинній ДНК зачіпають або тканини, або, як у цьому випадку, увесь організм.
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.
У цьому прикладі технологія CRISPR була використана для порушення гену шляхом невеличкої зміни в ДНК в гені, який відповідає за чорний колір хутра цих мишей. Уявіть, ці білі миші відрізняються від їхніх забарвлених однопослідних товаришів лише малесенькою зміною в одному гені з цілого геному, і в іншому вони абсолютно нормальні. І якщо ми встановимо послідовність ДНК цих тварин, ми дізнаємось, що зміна в ДНК трапилась точно в місці, де ми її спричинили, використав технологію 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.
Додаткові експерименти проводяться на інших тваринах, які зазвичай використовуються для створення моделей людських хвороб, таких як мавпи. І ми зрозуміли, що ми можемо використовувати ці моделі для тестування використання нашої технології в певних тканинах, наприклад, щоб з'ясувати, як доправити інструмент CRISPR до клітин. Ми також хочемо краще зрозуміти, як контролювати спосіб, у який ДНК відновлюються після розрізу, і ще з'ясувати, як контролювати та обмежувати будь-які побічні або ненавмисні ефекти використання технології.
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.
Я думаю, що ми побачимо кліничне застосування цієї технології, звичайно, на дорослих, на протязі найближчих 10 років. Я вважаю, що скоріш за все ми побачимо клінічні випробування і, можливо, навіть схвалені лікування за цей час, і думки про це викликають велике хвилювання. І через це збудження навколо нашої технології виникла велика зацікавленість в стартап-компаніях, які були створені для комерціалізації технології CRISPR, багато венчурних капіталістів інвестували в ці компанії.
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.
Але ми повинні взяти до уваги, що технологія CRISPR може бути використана для, скажімо, поліпшення, уявіть, що ми можемо спробувати створити людину, яка матиме покращені властивості, такі як міцніші кісткі, або меншу вразливість до серцево-судинних захворювань, чи навіть матиме якості, які можна розцінювати як бажані, наприклад, будь-який колір очей або вищий зріст, і тому подібне. "Дизайнерські люди", якщо ваша ласка. Наразі генетична інформація для розуміння, які типи генів спричинять ці риси, ще в більшості невідома. Але важливо розуміти, що технологія CRISPR дає нам інструмент, щоб робити подібні зміни, як тільки відповідні знання стануть доступними.
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.
Постає безліч етичних питань, які ми повинні детально розглянути, і ось чому я та мої колегі закликаємо до глобальної паузи у будь-яких клінічних застосуваннях технології CRISPR на людських ембріонах, щоб дати нам час дійсно розглянути усі можливі наслідки такого застосування. І вже є важливий прецендент подібної паузи з 1970 років, коли науковці зібралися разом, щоб закликати до мораторію на використання молекулярного клонування, поки безпечність тієї технології була б ретельно перевірена та затверджена.
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.
Так що генномодифікованих людей серед нас поки що нема, але це вже не є загадкою для науки. Генномодифіковані тварини та рослини з'являються тут і зараз. І це накладає на нас величезну відповідальність проаналізувати як ненавмисні наслідки, так і визначені впливи наукового прориву.
Thank you.
Дякую.
(Applause)
(Оплески)
(Applause ends)
(Оплески завершуються)
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?
Бруно Джуссані: Дженіфер, ця технологія має величезні наслідки, як ви зауважили. Ваша позиція щодо паузи або щодо введення мораторію, або надання гарантій надзвичайно відповідальна. Є, звичайно, терапевтичні результати її застосування, проте є і нетерапевтичні результати, і виглядає, що вони набирають обертів, особливо в медіа. Ось одне з останніх видань "Економіста" - "Редагування людства". У ньому йдеться про генетичні поліпшення, не про терапію. Яку реакцію ви отримали в березні від ваших колег з наукового світу, коли ви запропонували, що ми повинні наразі взяти паузу і все обдумати?
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.
Дженніфер Дудна: Мої колегі, на мій погляд, були в захваті від можливості обговорити все відкрито. Що цікаво, коли я розмовляю з людьми, з моїми науковими колегами в тому числі, погляди на це питання надзвичайно різняться. Так що очевидно, що ця тема потребує ретельного розгляду та обговорення.
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?
БГ: Наближається велика зустріч у грудні, яку збираєте Ви та Ваші колеги разом з Національною Академією Наук США та іншими, що Ви сподіваєтесь отримати в результаті цієї зустрічі на практиці?
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.
ДД: Я сподіваюсь, що ми зможемо поширити погляди багатьох різних зацікавлених осіб та підприємців, які хотять вирішити, як використовувати цю технологію відповідально. Цілком можливо, що консенсусу досягти не вдасться, але ми повинні, принаймні, зрозуміти, які питання постають, коли ми рухаємось далі.
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?
БГ: Ваші колеги, такі як Джорж Черч, наприклад, з Гарварду, вони говорять: "Так, етичні питання в головному стосуються лише безпеки. Ми тестуємо знову й знову на тваринах та в лабораторіях, і як тільки ми відчуємо, що це досить безпечно, ми переключимось на людей." Це виглядає зовсім іншим підходом, що ми повинні, насправді, скористатись можливістю та рухатися далі. Чи можливо розділення у науковій спільноті щодо такого підходу? Скажімо, чи не вийде так, що одні будуть очікувати, бо вони мають етичні перестороги, а інші - спокійно рухатись далі, оскільки в деяких країнах це дозволено або взагалі не регулюється?
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.
ДД: Ну, я вважаю, що стосовно будь-якої нової технології, особливо подібної, будуть різні погляди, і, я вважаю, це цілком зрозуміло. Я думаю, що, зрештою, ця технологія буде використовуватись для модифікації людського генома, але я вважаю, що робити це без детального розгляду та обговорення ризиків та потенційних ускладнень було б безвідповідально.
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?
БГ: Існує безліч технологій та інших напрямів науки, які розвиваються за експонентою, як і Ваша. Я маю на увазі штучний інтелект, автономних роботів і таке інше. І ніхто, здається, якщо не брати до уваги автономних бойових роботів, ніхто, здається, не пропонує подібну дискусію в тих випадках, закликаючи до мораторію. Ви не вважаєте, що Ваша дискусія може послугувати зразком для інших напрямків?
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.
ДД: Ну, я вважаю, що науковцям буває складно залишити лабораторію. Говорячи про себе, мені теж трохи некомфортно це робити. Але я впевнена, що залучення до початку розвитку цієї технології насправді ставить мене та моїх колег у відповідальну позицію. І я би сказала, що я, звісно, сподіваюсь, що інші технології будуть розглянуті у такий самий спосіб, ніби ми би хотіли розглянути щось, що може створити ускладнення в інших галузях окрім біології.
BG: Jennifer, thanks for coming to TED.
БГ: Дженніфер, дякую, що прийшли на TED.
JD: Thank you.
ДД: Дякую.
(Applause)
(Оплески)