Điều bạn cần biết về CRISPR

Chúng ta có nên hồi sinh voi ma - mút lông xoăn? Hay chỉnh sửa phôi thai người? Hay quét sạch 1 loài mà chúng ta cân nhắc là nguy hại? Công nghệ chỉnh sửa gene CRISPR đã làm những câu hỏi khác thường như thế này trở nên hợp pháp - nhưng nó hoạt động như thế nào? Nhà khoa học và người bảo vệ phòng thí nghiệm cộng đồng Ellen Jorgensen đang thực hiện nhiệm vụ để giải thích các bí ẩn và thực tế của CRISPR, cường điệu miễn phí, tới những người không phải nhà khoa học giữa chúng ta.

Vậy, đã ai từng nghe về CRISPR chưa?

Tôi sẽ rất ngạc nhiên nếu bạn
chưa từng.

Đây là 1 công nghệ chỉnh sửa gene,

rất tiện lợi và cũng gây nhiều tranh cãi

vì nó làm dấy lên
nhiều cuộc tranh cãi thú vị.

Chúng ta có nên hồi sinh
voi ma mút lông xoăn?

Chúng ta có nên chỉnh sửa
phôi thai loài người?

Và điều làm tôi hứng thú đó là:

Làm cách nào chúng ta có thể biện hộ
cho việc quét sạch toàn bộ 1 loài

mà ta cảm thấy nguy hại cho con người

khỏi bề mặt Trái Đất,

sử dụng công nghệ này?

Ngành khoa học này đang phát triển
nhanh hơn so với

các cơ chế kiểm soát nó.

Và vì vậy, trong vòng 6 năm gần đây,

tôi đã tự thực hiện sứ mệnh của mình

để đảm bảo rằng càng nhiều người
hiểu được

những loại công nghệ này
và sứ mệnh của chúng

CIRSPR hiện giờ trở thành 1 chủ đề
của các phương tiện truyền thông

và các từ ngữ thường được sử dụng
để miêu tả là "rẻ" và "dễ dàng".

Vì vậy điều mà tôi muốn làm là đi sâu hơn
1 chút vào vấn đề

và nhìn vào 1 số bí ẩn và thực tế
xung quanh CRISPR.

Nếu bạn đang cố gắng
chỉnh sửa 1 đoạn gene,

điều đầu tiên bạn phải làm
là làm tác động lên DNA.

Sự hư hại này ở dạng
phá vỡ cấu trúc sợi đơn DNA

qua chuỗi xoắn kép.

Và sau đó các quá trình sửa chữa
của tế bào khởi động

và sau đó chúng tôi khiến cho
các cơ chế sửa chữa này

chỉnh sửa theo ý của chúng tôi,

không phải là một sửa chữa tự nhiên

Đó là cách CRISPR hoạt động.

Nó là 1 hệ thống có 2 phần.

Bạn có protein Cas9
và 1 thứ gọi là RNA mồi.

Tôi thích gọi nó là mồi dẫn.

Cas9 này - tôi thích nhân hóa chúng -

vậy nên Cas9 là 1 thứ nhìn giống Pac - Man

muốn nhai vụn DNA,

và RNA mồi là dây xích giữ nó
khỏi đoạn gene

cho tới khi nó tìm được vị trí chính xác
nơi nó kết hợp được.

Và sự kết hợp của 2 thứ này
được gọi là CRISPR.

Đây là hệ thống mà chúng tôi mượn lấy

từ hệ thống miễn dịch của 1 loài vi khuẩn
rất rất cổ.

Phần thú vị về nó chính là RNA mồi,

chỉ có 20 chữ cái,

là mục tiêu của hệ thống.

Nó thiết kế rất dễ dàng,

và mua nó với giá rất rẻ.

Đây là 1 phần mô đun của hệ thống;

những thứ khác ở vẫn như vậy

Chuyện này làm nó trở thành
hệ thống sử dụng rất dễ dàng và đầy sức mạnh.

RNA mồi và protein Cas9 kết hợp với nhau

chạy dọc chiều dài đoạn gene,

và khi chúng tìm được 1 vị trí
mà RNA mồi kết hợp được,

nó sẽ chèn vào giữa 2 mạch đơn của chuỗi xoắn kép

chia đôi nó ra,

kích hoạt protein Cas9 cắt,

và đột nhiên,

bạn có 1 tế bào hoàn toàn bị stress

bởi vì bây giờ nó đang có
1 DNA bị bẻ gãy.

Nó sẽ làm gì đây?

Nó gọi bộ phận phản ứng đầu tiên của nó.

Có 2 con đường sửa chữa chính.

Con đường thứ nhất giữ các DNA
và nối 2 mảnh lại với nhau

Đây không phải là 1 hệ thống có hiệu quả,

bởi vì chuyện xảy ra là
có vài lúc 1 base rơi ra

hay 1 base mới được thêm vào.

Điều này chấp nhận được, kiểu như
phá hủy 1 gen

nhưng nó không phải là con đường
mà chúng tôi thật sự mong muốn để chỉnh sửa gene.

Con đường thứ 2 thú vị hơn nhiều.

Cách sửa chữa này,

nó lấy 1 mảnh DNA tương đồng.

Và nhắc các bạn nhớ, trong 1 cơ thể lưỡng bội như con người,

chúng ta có 1 bản sao của gene từ cha
và 1 bản sao từ mẹ,

vậy nên nếu 1 bản sao bị hư hại,

nó có thể sử dụng
chromosome còn lại để sửa chữa.

Đây là nơi mọi thứ bắt đầu.

Sự sửa chữa được thực hiện,

và bây giờ đoạn gene lại an toàn.

Cách mà chúng tôi có thể
chiếm quyền điều khiển

là chúng tôi có thể cho vào 1
đoạn DNA sai,

1 đoạn tương đồng ở 2 đầu tận

nhưng sai khác ở giữa.

Bây giờ, bạn có thể cho
bất cứ thứ gì bạn muốn vào trung tâm

và tế bào sẽ bị đánh lừa.

Vậy nên bạn có thể thay thế 1 chữ cái,

bạn có thể lấy bớt chữ ra,

nhưng quan trọng nhất,
bạn có thể nhét thêm vào 1 DNA mới,

như 1 kiểu ngựa Trojan.

CRISPR sẽ trở nên rất tuyệt vời

trong rất nhiều những cải tiến khoa học

mà nó chuẩn bị xúc tác.

Thứ làm cho nó trở nên đặc biệt là
hệ thống nhắm mục tiêu theo mô đun này.

Ý tôi là, chúng tôi đã ghép DNA
vào tế bào hàng chục năm rồi, đúng không?

Nhưng bởi vì hệ thống nhắm mục tiêu theo mô đun,

chúng tôi có thể đặt chúng vào chính xác nơi chúng tôi muốn

Vấn đề là có rất nhiều thảo luận
về việc nó quá rẻ

và dễ dàng của nó.

Và tôi đang điều hành 1 phòng thí nghiệm cộng đồng.

Tôi đang bắt đầu nhận được email từ nhiều người
nói những thứ đại loại như

"Hey, tôi có thể tới vào đêm ra mắt

và có thể sử dụng CRISPR
để thiết kế bộ gene của tôi không?"

(cười)

Kiểu như, rất nghiêm túc.

Tôi: "Không, anh không thể làm thế."

(cười)

"Nhưng tôi nghe bảo nó rẻ và dễ lắm mà"

Chúng ta sẽ tìm hiểu về nó 1 chút.

Nó rẻ tới mức nào?

Đúng là nó rẻ. để mà so sánh

Nó sẽ có mức giá trung bình như vật liệu
cho 1 thí nghiệm

từ hàng ngàn đô la tới hàng trăm đô la,

và nó cũng rút ngắn thời gian.

Nó có thể giảm thời gian từ vài tuần
xuống vài ngày.

Thật tuyệt vời.

Bạn vẫn cần 1 phòng thí nghiệm chuyên nghiệp
để làm công việc này;

bạn không làm bất cứ thứ gì vô nghĩa
ngoài phòng thí nghiệm chuyên nghiệp.

Ý tôi là, đừng nghe ai nói rằng

bạn có thể làm được điều này
trên bàn bếp nhà bạn.

Nó thực sự không dễ dàng để làm được.

Chưa kể đến cuộc chiến bằng sáng chế sắp diễn ra,

ngay cả khi bạn phát minh ra thứ gì đó,

Viện Broad và UC Berkeley
đang trong cuộc chiến cho bằng sáng chế tuyệt vời này

Rất thú vị khi xem nó diễn ra,

bởi vì họ buộc tội lẫn nhau gian lận

và sau đó họ có người nói rằng

"Ồ, đúng rồi, tôi kí lên cuốn sổ
của tôi ở đây hay ở kia nè."

Chuyện này sẽ không kết thúc vài năm

Và khi đó,

bạn có thể cá rằng bạn sẽ phải trả cho ai đó
1 số tiền lệ phí cấp giấy phép khổng lồ

để sử dụng được nó.

Vậy nên, nó có thực sự rẻ không?

Nó chỉ rẻ khi bạn làm nghiên cứu cơ bản
và bạn có 1 phòng thí nghiệm.

Vậy còn dễ dàng thì sao?
Hãy nhìn vào mệnh đề này.

Quỷ dữ luôn nhìn vào chi tiết.

Chúng tôi thực sự không biết nhiều về chúng
trong các tế bào

Chúng vẫn là 1 kiểu hộp đen bí ẩn.

Ví dụ, chúng tôi không biết
tại sao 1 vài RNA mồi hoạt động thực sự tốt

và một vài cái khác lại không.

Chúng tôi không biết tại sao 1 vài tế bào
muốn sửa chữa theo con đường này

và 1 số tế bào khác lại không.

Và bên cạnh đó,

cả 1 vấn đề to lớn
về việc đưa được hệ thống vào 1 tế bào

trong lần thử đầu tiên.

Trong đĩa petri, điều này không khó lắm,

nhưng nếu bạn cố thử làm điều này
trên 1 cơ thể,

nó trở nên rắc rối.

Nó sẽ được nếu bạn sử dụng thứ gì đó
như máu hay tủy xương -

đây là những mục tiêu
của khá nhiều nghiên cứu hiện nay.

Có 1 câu chuyện tuyệt vời về 1 cô gái nhỏ nào đó

được cứu sống khỏi căn bệnh máu trắng

bằng cách rút hết máu ra, chỉnh sửa lại nó,
rồi truyền trả ngược về

bằng 1 tiền chất của CRISPR.

Và đây là 1 hướng nghiên cứu mà mọi người đang hướng tới.

Nhưng hiện nay, nếu bạn muốn đưa nó
vào toàn bộ cơ thể,

bạn chắc hẳn phải dùng tới virus.

Bạn lấy 1 con virus, cho CRISPR vào trong nó,

cho virus lây nhiễm vào tế bào.

Nhưng bây giờ bạn có virus trong đó rồi,

và chúng ta không biết tác dụng lâu dài
của việc đó là gì.

Thêm nữa, CRISPR có một vài tác dụng không mong muốn,

một tỉ lệ rất nhỏ, nhưng nó vẫn có.

Chuyện gì sẽ xảy ra theo thời gian với điều này?

Đây không phải là những câu hỏi dễ dàng

và có những nhà khoa học
đang cố gắng trả lời nó,

và họ hy vọng sẽ giải quyết được nó.

Nhưng nó không phải là thứ cắm vào là chạy,
không phải bằng 1 cú đá dài hơi.

Vậy nên: nó có thật sự dễ dàng?

Nếu bạn dành 1 vài năm
làm việc trên 1 hệ thống cụ thể của bạn,

thì câu trả lời là "Có".

Bây giờ, thứ còn lại là

chúng ta không thật sự biết nhiều về việc
cụ thể để làm ra được

bằng cách thay thế 1 vài điểm cụ thể
trong đoạn gene.

Chúng tôi còn cách rất xa với việc tìm ra

Ví dụ: làm cách nào để cho 1 con heo mọc cánh.

Hay thậm chí có thêm 1 cái chân nữa.

Điều này tuyệt vời đúng không?

Nhưng chuyện đang xảy ra là

CRISPR đang được sử dụng bởi
hàng chục ngàn nhà khoa học

để thực hiện các công việc thật sự quan trọng,

như làm các mô hình bệnh học tốt hơn trên động vật,

hay tìm ra chu trình tổng hợp nên các chất giá trị

và đưa vào sản xuất công nghiệp
trong các thùng lên men,

hay thậm chí làm những nghiên cứu
cực kì cơ bản về sự hoạt động của gene.

Đây là câu chuyện của CRISPR
mà chúng tôi nên kể,

và tôi không thích
các phương diện hào nhoáng của nó

đang nhấn chìm tất cả những thứ này đi.

Rất nhiều các nhà khoa học làm rất nhiều nghiên cứu
để biến CRISPR thành hiện thực

và thứ thu hút tôi là

những nhà khoa học này
đang được xã hội chúng ta hỗ trợ.

Hãy nghĩ về điều đó đi.

Chúng tôi đã có cơ sở hạ tầng cho phép
1 tỉ lệ dân số nhất định

dành toàn bộ thời gian làm nghiên cứu.

Điều này làm chúng tôi trở thành
người phát minh ra CRISPR,

và tôi muốn nói điều này làm chúng tôi
trở thành người trông nom CRISPR.

Tất cả chúng tôi đều có trách nhiệm với nó.

Vậy nên tôi mong bạn thực sự tìm hiểu
về những loại công nghệ này,

bởi vì, thật sự, chỉ có cách đó

chúng ta mới có thể dẫn đường cho
sự phát triển của các công nghệ này,

lợi ích của các công nghệ này

và đảm bảo rằng, cuối cùng,
đây là kết quả khả quan

cho cả hành tinh và chúng ta.

Cảm ơn.

(Vỗ tay)