Какво трябва да знаете за CRISPR технологията

Трябва ли да върнем мамута обратно? Или да редактираме генома на човешки ембрион? Или да заличим цял биологичен вид, който считаме за опасен? Технологията за редактиране на генома CRISPR превърна забележителни въпроси като тези в основателни - но как става това? Ученият Елън Йоргенсън е поела мисията да обясни митовете и реолността около CRISPR на неспециалистите.

Всички ли са чували за CRISPR?

Щях да съм шокирана, ако не сте.

Това е технология за редакция на генома,

която е толкова многостранна
и толкова спорна,

че поражда всякакви видове
интересни дискусии.

Трябва ли да върнем мамута обратно?

Трябва ли да редактираме
генома на човешки ембрион?

И моето любимо:

Как бихме могли да оправдаем
заличаването на цял биологичен вид,

който смятаме за опасен за човечеството,

от лицето на Земята,

използвайки тази технология?

Този вид наука се развива много по-бързо

отколкото регулаторните механизми,
които я ръководят.

Затова през последните шест години

направих моя лична мисия

да се уверя, че колкото може
повече хора разбират

тези видове технологии
и техните приложения.

Понастоящем CRISPR е обект
на огромно медийно внимание

и думите, които се използват най-често,
са „лесно“ и „евтино“.

Така че това, което искам да направя,
е да навляза малко по-навътре в темата

и да разгледам някои митове
и реалността около CRISPR.

Ако се опитвате да използвате
CRISPR върху геном,

първото, което трябва да направите,
е да увредите ДНК.

Увреждането представлява
двойноверижно скъсване

на двойната спирала.

След това се намесват
клетъчните репарационни механизми,

а ние ги убеждаваме

да извършат поправката,
която желаем,

а не тази, която естествено
биха осъществили.

Така работи.

Това е двукомпонентна система.

Имате белтъка Cas9 и
така наречената насочваща РНК.

Правя сравнение
с ракета с насочващ механизъм.

Така Cas9, обичам да придавам
одушевени характеристики,

та Cas9 е насочваният агент,

който иска да сдъвче ДНК,

а насочващата РНК е каишката,
която пази Cas9 далеч от генома

докато не намери точния участък,
в който да се свърже.

Комбинацията от тези
два компонента се нарича CRISPR.

Система, която сме откраднали

от много древна
бактериална имунна система.

Частта, която прави
технологията удивителна, е това,

че само 20 азотни бази
от насочващата РНК

направляват системата.

Това е много лесно за създаване

и наистина евтино за закупуване.

Именно тази част подлежи на промяна,

всичко друго се запазва същото.

Това прави системата
забележително лесна и могъща.

Насочващата РНК и
белтъчният комплекс Cas9

се движат заедно по генома

докато намерят място,
където насочващата РНК се свързва.

След това се вмъква между
двете вериги на двойната спирала,

разделя ги,

което активира Cas9 и
той осъществява срязване.

И изведнъж

имате клетка,
която е в тотална паника,

защото в нея е налична
ДНК с нарушена цялост.

Какво прави клетката?

Извиква първите си защитници.

Съществуват два основни репарационни пътя.

Първият просто хваща ДНК като
доближава и съединява двата участъка.

Механизмът не е ефективен,

тъй като понякога някоя
азотна база може да се премахне

или добави.

Това е, може би, добър начин
да се премахне ген,

но не по този начин искаме да
провеждаме редакция на генома.

Вторият репарационен път
е доста по-интересен.

При него

се използва хомоложен участък ДНК.

И обърнете внимание – при
диплоиден организъм, като човека,

едно копие на генома идва от майката
и едно копие – от бащата.

Така че, ако някое бъде увредено,

може да се използва другата хромозома,
за да се поправи.

Оттук идва идеята.

Поправката е направена

и геномът отново е в безопасност.

Начинът, по който можем да
използваме механизма,

е да добавим фалшив ДНК участък,

който е хомоложен в двата си края,

но е различен в средата.

Така поставяте каквото си
поискате в средата

и клетката ще бъде заблудена.

Можете да променяте азотни бази,

да ги премахвате,

но най-важното е, че можете
да добавите нова ДНК.

Нещо подобно на Троянски кон.

CRISPR технологията ще е удивителна

заради множеството научни приложения,

при които ще бъде катализатор.

Специалното за нея е тази
променяща се насочваща система.

Искам да кажа, натикваме ДНК
в различни организми от години, нали?

Но заради тази система,

можем всъщност да я поставим
точно там, където желаем.

Въпросът е, че много се говори
за това, че CRISPR е евтина

и лесна технология.

Ръководя лаборатория

и започвам да получавам имейли от хора,
които ми пишат неща като:

„Здрасти, мога ли да дойда по време
на „Отворените врати“,

за да използвам CRISPR
и да си променя генома?“

(Смях)

Имам предвид...сериозно ли!

„Не, не можете.“

(Смях)

„Но аз чух, че било евтино. И лесно.“

Ще обърнем малко повече внимание на това.

Колко евтино може да бъде?

Да, сравнително е така.

Ще струва цената на обикновените
материали за експеримент

от хиляди до стотици долари

като също така намалява
доста времето за изпълнение.

От седмици до дни.

Това е прекрасно.

Но все още имате нужда от професионална
лаборатория, за да работите,

иначе няма да можете да свършите нищо.

Не слушайте никой, който твърди,

че можете да правите такива неща
на кухненската ви маса.

Този вид работа не е никак лесна.

Да не споменавам,
че се води война за патент,

така че дори и да изобретите нещо,

в нея участват Институтът Броуд
и Калифорнийския университет, Бъркли

Много е интересно да се наблюдава,

понеже се обвиняват взаимно
в лъжливи твърдения.

А има и хора, които твърдят:

„О, получих подпис тук или там.“

Спорът няма да бъде разрешен с години,

а когато това се случи

със сигурност ще платите
на някого огромна такса за лиценз,

за да използвате технологията.

Така че наистина ли е толкова евтино?

Ами, да, ако провеждате
научни изследвания и имате лаборатория.

А дали е лесно?
Да разгледаме това твърдение.

Дяволът е винаги в детайлите.

Не знаем много за клетките.

Все още са нещо като черна кутия.

Например не знаем защо някои насочващи
РНК молекули работят много добре, а

други – не.

Не знаем защо някои клетки
използват един репарационен път,

а други предпочитат различен.

Освен това

съществува и проблемът с
вкарването на системата в клетката

в самото начало.

В петриева паничка
не е чак толкова трудно,

но ако го правите за цял организъм,

става наистина сложно.

Добре е, ако използвате
например кръв или костен мозък –

това са теми на много
изследвания в момента.

Имаше страхотна
история за малко момиче,

което спасили от левкимия

като взели кръвта й, редактирали я
и я върнали обратно

с предшественик на CRISPR.

Това е сфера на изследвания,
с която хората ще се занимават.

Но сега, ако искате
да достигнете до цялото тяло,

най-вероятно ще трябва
да използвате вирус.

Така че вземате вирус,
поставяте в него CRISPR

и го оставяте да инфектира клетката.

Но сега пък вирусът се намира вътре

и не знаем какви са
дългосрочните ефекти от това.

Също така CRISPR има допълнителни ефекти,

малък процент, но все пак налични.

Какво ще се случи с времето поради това?

Това не са тривиални въпроси

и има учени, които се
опитват да ги разрешат,

и накрая, да се надяваме,
че ще успеят.

Но не е като просто да включите и
да започнете да играете, изобщо.

Следователно: лесно ли е?

Е, ако за няколко години измислите
как да работи за конкретната ви система,

да, лесно е.

Друг момент е,

че не знаем чак толкова много за това,
как да предизвикаме конкретно нещо

чрез промяна в определени части на генома.

Много сме далеч от разбирането,

как да дадем на прасето крила, например.

Или пък допълнителен крак.
Аз бих избрала него.

Това би било яко, нали?

Но това, което се случва,

е, че хиляди учени използват CRISPR

за изключително важна работа,

като подобряване на животинските
моделни системи за изследване на болести,

или избор на пътища,
произвеждащи ценни вещества,

за използването им в индустриалната
продукция и ферментатори,

или дори изследване на това,
какво правят гените.

Това е историята за CRISPR,
която трябва да разказваме.

И не ми харесва, че другите аспекти

пречат на това
да бъде видяно.

Много учени са работили усилено,
за да може CRISPR да стане реалност

и за мен е много интересно,

че обществото ни ги подкрепя.

Замислете се.

Разполагаме с инфраструктура,
която позволява на определен процент хора

да прекарват времето си,
провеждайки научни изследвания.

Това прави всички ни
създателите на CRISPR

и бих казала, че това прави
всички ни пастирите на CRISPR.

Носим отговорност.

Затова ви подтиквам да учите
за тези видове технологии,

защото само по този начин

ще бъдем способни
да направляваме развитието

и употребата им

и да сме сигурни, че накрая
резултатът ще е положителен

и за планетата, и за нас.

Благодаря.

(Аплодисменти)