Czy słyszeliście o CRISPR?
Zdziwiłabym się gdyby nie.
To technika używana do edytowania genomu.
Niezwykle wszechstronna i kontrowersyjna,
wywołująca mnóstwo interesujących dyskusji.
Czy powinniśmy przywrócić mamuta?
Czy powinniśmy edytować ludzki embrion?
Moje ulubione:
Jak usprawiedliwimy wytępienie gatunku
uważanego za groźny dla ludzi?
Zmieść z powierzchni ziemi
za pomocą tej techniki?
Ta gałąź nauki rozwija się szybciej
niż regulujące ją mechanizmy.
Przez ostatnich sześć lat
moją osobistą misją
było uświadomienie, jak największej liczby ludzi,
o tego rodzaju technikach i ich implikacjach.
CRISPR jest przedmiotem ogromnego szumu w prasie.
Najczęściej określa się go "łatwym" i "tanim".
Pomówmy więc o tym szerzej
i przyjrzyjmy się otaczającym go prawdom i mitom.
Ażeby przeprowadzić CRISPR na genomie
najpierw trzeba zniszczyć DNA.
Zniszczenie polega na rozerwaniu podwójnej nici
na całej długości helisy.
Następnie rozpoczyna się proces odbudowy komórkowej,
podczas którego skłania się je
do wprowadzenia pożądanych zmian,
niezgodnych z naturą.
Tak to działa.
Jest to dwuczęściowy system.
Mamy białko Cas9 i coś co nazywamy gRNA.
Myślę o tym, jak o sterowanym pocisku.
Cas9, lubię antropomorfizować,
jest jak Pac-Man,
który chce dobrać się do DNA.
gRNA jest smyczą, która trzyma go z daleka od genomu
do momentu, gdy znajdzie miejsce, do którego pasuje.
Połączenie tych dwóch nazywa się CRISPR.
To sposób podpatrzony
u pradawnego systemu odpornościowego bakterii.
Zdumiewający jest fakt, że gRNA
używa tylko 20 liter
do redagowania celu.
Jest łatwy do zaprogramowania
i tani do zakupu.
Tylko ta część ulega zmianie.
Reszta pozostaje taka sama.
Dlatego to niezwykle łatwy i skuteczny w użyciu system.
gRNA i białko Cas9 łączą się
i jako para poruszają wzdłuż genomu
w poszukiwaniu miejsca do którego pasuje gRNA.
Następnie wślizgują się między nici podwójnej helisy
i rozrywają ją.
To pobudza białko Cas9 do cięcia
co powoduje,
że komórka zaczyna panikować
bo część jej DNA jest uszkodzone.
Co teraz?
Komórka wzywa grupę ratunkową.
Istnieją dwa główne sposoby naprawy.
Pierwszy, to proste połączenie dwóch kawałków DNA.
Niezbyt efektywne
bo czasami jakiś kawałek jest zgubiony
albo dodany.
To jest użyteczne, gdy chcemy usunąć gen
ale nie jest przydatne przy edytowaniu genomu.
Drugi sposób jest ciekawszy.
W tym sposobie
używamy homologicznego kawałka DNA.
Dla przypomnienia, ludzie są organizmami diploidalnymi.
Mamy jedną kopię genomu od matki i jedną od ojca.
Gdy jedna jest uszkodzona
organizm może użyć drugiej kopii do naprawy.
Tak to wygląda.
Naprawa jest zakończona
i genom jest bezpieczny.
Sposób, w jaki to kontrolujemy,
polega na dodaniu zmodyfikowanego DNA
pomiędzy dwa homologiczne końce
tego samego odcinka.
W środku może być cokolwiek.
Komórka tego nie rozpozna.
Można zmienić literę
albo usunąć kilka liter.
Co najważniejsze, można wstawić całe nowe DNA.
Trochę, jak koń trojański.
CRISPR jest doskonały.
Może okazać się katalizatorem dla ogromnej liczby
osiągnięć naukowych.
Powodem jest jego modułowy system celowania.
Od dawna potrafimy wprowadzić obce DNA do organizmu gospodarza
ale dzięki modułowemu systemowi celowania
możemy wprowadzić je w pożądane miejsce.
Rzecz w tym, że nazywamy go tanim
i łatwym.
Prowadzę lokalne laboratorium
Zaczęłam dostawać maile od ludzi z pytaniami:
"Mogę przyjść do twojego laboratorium
i użyć CRISPR, żeby udoskonalić mój genom?"
(Śmiech)
Naprawdę?
"Nie, nie możesz".
(Śmiech)
"Ale słyszałem, że to jest łatwe i tanie".
Porozmawiajmy więc o tym.
Co znaczy tani?
Jest tani w porównaniu.
Jasne, że średni koszt materiału użytego w eksperymencie
obniży się z tysiąca do kilkuset dolarów.
Skraca też czas eksperymentu
z tygodni do dni.
Świetnie.
Nadal potrzebne jest profesjonalne laboratorium.
Nie da się zrobić niczego sensownego bez takiego laboratorium.
Nie słuchajcie ludzi,
którzy mówią, że można tego dokonać na stole kuchennym.
To nie jest też łatwy zabieg.
Nie wspominając o prawach patentowych.
Nawet jeśli coś odkryjesz.
Instytut Broad i Uniwersytet Berkeley prowadzą teraz wojnę o patent.
Fascynujące do śledzenia.
Oskarżają się nawzajem o nielegalne roszczenia
i mają świadków mówiących:
"O tak, podpisałem się pod notatkami tutaj i tutaj".
To będzie się ciągnęło przez lata.
A gdy się skończy,
ktoś zapewne zapłaci ogromne opłaty za licencje,
żeby używać tego wynalazku.
Czy to naprawdę jest tanie?
Tak, jeśli masz swoje laboratorium i wykonujesz prosty test.
Czy jest łatwy? Sprawdźmy to.
Diabeł zawsze tkwi w szczegółach.
Nie wiemy jeszcze wszystkiego o komórkach.
Są "czarnymi skrzynkami".
Na przykład nie wiemy dlaczego niektóre gRNA działają doskonale
a niektóre gRNA nie działają.
Nie wiemy dlaczego niektóre komórki wybierają jeden sposób naprawy
a inne wolą inny.
Poza tym,
mamy cały problem wprowadzenia tego mechanizmu do komórki
w pierwszej kolejności.
Na szalce Petriego to nie jest trudne.
W żywym organizmie
jest to złożony proces.
Łatwiej jest gdy posłużymy się krwią albo szpikiem kostnym.
Dlatego są one celem wielu badań.
Był przypadek dziewczynki chorej na białaczkę.
Pobrano jej krew.
Zredagowano ją i wprowadzono ponownie
do obiegu z prekursorem CRISPR.
To jest pole badań nad którym skupiają się naukowcy.
Obecnie, żeby dokonać zmiany w całym organizmie
trzeba prawdopodobnie użyć wirusa.
Bierze się wirus, i wprowadza do niego CRISPR.
Pozwala się mu zainfekować komórkę.
Tylko, że teraz w organizmie mamy też wirusa
i nie wiemy, jakie będą tego długoterminowe efekty.
W dodatku CRISPR wywołuje skutki uboczne.
Niski procent ale jednak.
Co się stanie z tym z biegiem czasu?
To nie są banalne pytania.
Niektórzy naukowcy starają się znaleźć na nie odpowiedź.
Z czasem zapewne znajdziemy rozwiązanie.
Ale to nie jest jeszcze podłącz-i-używaj. Zabierze to trochę czasu.
Więc jest to łatwy sposób?
Jeśli ktoś pracuje nad tym konkretnym problemem przez kilka lat,
odpowiedź brzmi: tak.
Następny problem.
Tak naprawdę nie wiemy za bardzo, jak wywołać pożądany efekt,
dokonując jakiejś edycji genomu.
Jesteśmy dalecy od zrozumienia,
jak dać świni skrzydła albo piątą nogę.
Zgodzę się na dodatkową nogę.
Byłoby super!
Tylko, że prawda jest inna.
CRISPR jest używany przez tysiące naukowców
do pracy nad ważnymi zagadnieniami.
Na przykład do udoskonalenia modeli chorób u zwierząt,
do produkcji cennych związków chemicznych
i wprowadzeniem ich do procesu fermentacji w kadziach
albo do prostych prac badawczych nad funkcjami genów.
To informacje o CRISPR, które powinniśmy nagłaśniać.
Nie podoba mi się, że te efekciarskie
dominują w mediach.
Wielu naukowców przyczyniło się do opracowaniem metody CRISPR.
Szczególnie interesujące jest to,
że żyjemy w społeczeństwie, które popiera ich pracę.
Pomyślcie.
Istniejąca infrastruktura pozwala pewnej liczbie ludzi
na poświęcenie czasu tylko na badania.
Oznacza to, że wszyscy mamy udział w wynalezieniu CRISPR.
Powiem więcej, jesteśmy jego strażnikami.
Wszyscy jesteśmy odpowiedzialni.
Chciałabym zachęcić wszystkich do zapoznania się z tymi technikami.
To jedyny sposób, który ułatwi nam
zadecydowanie o ich wartości i przydatności.
A także o ich pozytywnym rezulatcie
zarówno dla nas, jak i dla planety.
Dzięki.