Gene editing can now change an entire species -- forever | Jennifer Kahn

Fordító: Péter Pallós Lektor: Edit Dr. Kósa

So this is a talk about gene drives,

Előadásom témája az önző gén,

but I'm going to start by telling you a brief story.

de előbb elmesélek egy rövid történetet.

20 years ago, a biologist named Anthony James

20 éve Anthony James biológust megszállta a gondolat,

got obsessed with the idea of making mosquitos

hogy olyan szúnyogokat állítson elő,

that didn't transmit malaria.

amelyek nem terjesztik a maláriát.

It was a great idea, and pretty much a complete failure.

Ragyogó ötlet volt, és szinte teljes kudarc.

For one thing, it turned out to be really hard

Egyfelől, kiderült, hogy elég nehéz

to make a malaria-resistant mosquito.

maláriának ellenálló szúnyogot létrehozni.

James managed it, finally, just a few years ago,

Jamesnek idővel – csak pár éve – ez úgy sikerült,

by adding some genes that make it impossible

hogy a maláriaélősködők életben maradását

for the malaria parasite to survive inside the mosquito.

akadályozó géneket juttatott be a szúnyogba.

But that just created another problem.

De ebből egy másik gond keletkezett.

Now that you've got a malaria-resistant mosquito,

Most, hogy megvolt a maláriának ellenálló szúnyog,

how do you get it to replace all the malaria-carrying mosquitos?

hogyan érhetjük el, hogy a maláriahordozó szúnyog helyébe lépjen?

There are a couple options,

Több lehetőség van rá.

but plan A was basically to breed up

Az A terv szerint kitenyésztünk egy csomó,

a bunch of the new genetically-engineered mosquitos

génsebészetileg létrehozott új szúnyogot,

release them into the wild

szabadon engedjük őket,

and hope that they pass on their genes.

s reménykedünk, hogy génjeiket továbbadják.

The problem was that you'd have to release

Az volt a bökkenő, hogy ennek elérésére

literally 10 times the number of native mosquitos to work.

a meglévőknél pont tízszer több szúnyogot kellene szabadon engedni.

So in a village with 10,000 mosquitos,

A faluban meglévő 10 000 szúnyog mellé

you release an extra 100,000.

még százezret kiengedni?

As you might guess,

Képzelhetik,

this was not a very popular strategy with the villagers.

hogy a falusiaknak nagyon nem tetszett a stratégia.

(Laughter)

(Nevetés)

Then, last January, Anthony James got an email

Aztán, 2015 januárjában Anthony James kapott egy emailt

from a biologist named Ethan Bier.

Ethan Bier biológustól.

Bier said that he and his grad student Valentino Gantz

Bier azt írta, hogy ő és Valentino Gantz, a végzős diákja

had stumbled on a tool that could not only guarantee

rábukkant egy eszközre, amely nemcsak azt garantálja,

that a particular genetic trait would be inherited,

hogy egy bizonyos genetikai jellegzetesség öröklődjön,

but that it would spread incredibly quickly.

hanem elképesztő gyorsaságú terjedését is.

If they were right, it would basically solve the problem

Ha igazuk van, a probléma,

that he and James had been working on for 20 years.

amelyen ő és James már 20 éve dolgoznak, meg van oldva.

As a test, they engineered two mosquitos to carry the anti-malaria gene

Ellenőrzésként két szúnyogba bejuttatták a maláriaellenes gént,

and also this new tool, a gene drive,

és az új eszközt, az önző gént is.

which I'll explain in a minute.

Az önző gént rögtön elmagyarázom.

Finally, they set it up so that any mosquitos

Úgy intézték, hogy bármely szúnyog,

that had inherited the anti-malaria gene

amely maláriaellenes gént örökölt,

wouldn't have the usual white eyes, but would instead have red eyes.

nem fehér szemű, mint rendesen, hanem vörös szemű lett.

That was pretty much just for convenience

Ezt főként kényelmi szempontból tették,

so they could tell just at a glance which was which.

hogy ránézésre el tudják dönteni, melyik milyen.

So they took their two anti-malarial, red-eyed mosquitos

Fogtak tehát két vörös szemű maláriaellenes szúnyogot,

and put them in a box with 30 ordinary white-eyed ones,

berakták őket egy dobozba másik 30, fehér szemű mellé,

and let them breed.

s hagyták őket szaporodni.

In two generations, those had produced 3,800 grandchildren.

Két nemzedék alatt ezek 3800 unokát hoztak létre.

That is not the surprising part.

De nem ez a meglepő!

This is the surprising part:

A meglepő rész a következő:

given that you started with just two red-eyed mosquitos

feltéve, hogy csak két vörös szemű szúnyoggal

and 30 white-eyed ones,

s 30 fehér szeművel kezdtünk,

you expect mostly white-eyed descendants.

többségében fehér szemű utódokra számítanának.

Instead, when James opened the box,

Mikor James kinyitotta a dobozt,

all 3,800 mosquitos had red eyes.

mind a 3800 szúnyog vörös szemű volt.

When I asked Ethan Bier about this moment,

Amikor Ethan Biert erről kérdeztem,

he became so excited that he was literally shouting into the phone.

olyan izgatott lett, hogy úgyszólván üvöltözött a telefonba.

That's because getting only red-eyed mosquitos

Azért, mert ha csak vörös szemű szúnyogunk van,

violates a rule that is the absolute cornerstone of biology,

ez kikezdi a mendeli öröklési szabályokat,

Mendelian genetics.

azaz a biológia talpkövét.

I'll keep this quick,

Dióhéjban a lényeg.

A mendeli genetika szerint amikor a hím s a nőstény párosodik,

but Mendelian genetics says when a male and a female mate,

their baby inherits half of its DNA from each parent.

az utód mindkét szülője DNS-ének felét örökli.

So if our original mosquito was aa and our new mosquito is aB,

Tehát, ha eredeti szúnyogunk aa volt, és az új szúnyogunk aB,

where B is the anti-malarial gene,

ahol B a maláriaellenes gén,

the babies should come out in four permutations:

az utódok négyféle permutációja lehetséges:

aa, aB, aa, Ba.

aa, aB, aa, Ba.

Instead, with the new gene drive,

Az új önző génnel ezek helyett

they all came out aB.

valamennyi aB lesz.

Biologically, that shouldn't even be possible.

Biológiailag ez nem történhetne meg.

So what happened?

Hát akkor mi történt?

The first thing that happened

Először is, az történt,

was the arrival of a gene-editing tool known as CRISPR in 2012.

hogy 2012-ben megjelent a CRISPR nevű génszerkesztő eszköz.

Many of you have probably heard about CRISPR,

Talán önök közül sokan hallottak róla,

so I'll just say briefly that CRISPR is a tool that allows researchers

így elég annyit mondanom, hogy a CRISPR-rel a kutatók könnyen,

to edit genes very precisely, easily and quickly.

nagyon pontosan és gyorsan szerkeszthetik a géneket.

It does this by harnessing a mechanism that already existed in bacteria.

Ezt úgy éri el, hogy igába fogja a baktériumokban már létező mechanizmust.

Basically, there's a protein that acts like a scissors

Az olló szerepét egy fehérje játssza,

and cuts the DNA,

ez vágja el a DNS-t,

and there's an RNA molecule that directs the scissors

az ollót pedig egy RNS-molekula irányítja

to any point on the genome you want.

a genom általunk kívánt pontjára.

The result is basically a word processor for genes.

Az eredmény: a génekre szabott szövegszerkesztő.

You can take an entire gene out, put one in,

Egy teljes gént kivehetünk, betehetünk,

or even edit just a single letter within a gene.

vagy a gén egy betűjét is szerkeszthetjük.

And you can do it in nearly any species.

Ezt majdnem minden fajnál megtehetjük.

OK, remember how I said that gene drives originally had two problems?

Korábban már mondtam, hogy az önző génekkel eleve két gond van.

The first was that it was hard to engineer a mosquito

Az első, hogy nehéz megbütykölni a szúnyogot,

to be malaria-resistant.

hogy malária-ellenálló legyen.

That's basically gone now, thanks to CRISPR.

A CRISPR-nek hála, ez mára megoldódott.

But the other problem was logistical.

De a másik gond logisztikai jellegű.

How do you get your trait to spread?

Hogy terjeszthetők el a tulajdonságok?

This is where it gets clever.

Itt jön a csavar.

A couple years ago, a biologist at Harvard named Kevin Esvelt

Pár éve Kevin Esvelt harvardi biológus

wondered what would happen

azon agyalt, hogy mi lenne,

if you made it so that CRISPR inserted not only your new gene

ha a CRISPR nemcsak az új gént juttatná be,

but also the machinery that does the cutting and pasting.

hanem a vágást és beillesztést végző mechanizmust is.

In other words, what if CRISPR also copied and pasted itself.

Más szavakkal: mi lenne, ha a CRISPR saját magát is lemásolná és beillesztené?

You'd end up with a perpetual motion machine for gene editing.

Ez lenne a génszerkesztés örökmozgója.

And that's exactly what happened.

Így is történt.

This CRISPR gene drive that Esvelt created

Az Esvelt által létrehozott önző CRISPR-gén

not only guarantees that a trait will get passed on,

nemcsak azt garantálja, hogy a tulajdonság továbbadódjon,

but if it's used in the germline cells,

hanem ha ezt csíravonal sejtekben alkalmazzuk,

it will automatically copy and paste your new gene

akkor ez automatikusan másolja és beilleszti

into both chromosomes of every single individual.

az új gént minden egyed mindkét kromoszómájába.

It's like a global search and replace,

Ez olyan, mint az általános keresés + csere,

or in science terms, it makes a heterozygous trait homozygous.

vagy tudományosan: a heterozigótás tulajdonság homozigótás lesz.

So, what does this mean?

Mit jelent ez?

For one thing, it means we have a very powerful,

Először is azt, hogy van egy nagyon hatékony,

but also somewhat alarming new tool.

ám elég hátborzongató új eszközünk.

Up until now, the fact that gene drives didn't work very well

Mostanáig az, hogy az önző gének nemigen működnek,

was actually kind of a relief.

valahogy megnyugtatólag hatott.

Normally when we mess around with an organism's genes,

Amikor belepiszkálunk egy szervezet génjeibe,

we make that thing less evolutionarily fit.

evolúció szempontjából kevésbé rátermett lesz.

So biologists can make all the mutant fruit flies they want

Úgyhogy a biológusok bármilyen muslicát gond nélkül

without worrying about it.

elő tudnak állítani.

If some escape, natural selection just takes care of them.

Ha valamelyik kiszabadulna, a természetes kiválasztódás végez vele.

What's remarkable and powerful and frightening about gene drives

Az önző gén esetében az a lényeges és ijesztő,

is that that will no longer be true.

hogy ez már mind nem igaz.

Assuming that your trait does not have a big evolutionary handicap,

Tegyük föl: a kérdéses tulajdonság nem hátrányos evolúciós szempontból,

like a mosquito that can't fly,

mint pl. ha egy szúnyog röpülésre képtelen.

the CRISPR-based gene drive will spread the change relentlessly

A CRISPR-alapú önző gén könyörtelenül terjeszteni fogja a változást,

until it is in every single individual in the population.

mindaddig, amíg a populáció minden egyedében meg nem jelenik.

Now, it isn't easy to make a gene drive that works that well,

Nem könnyű ilyen hatékonyan működő önző gént csinálni,

but James and Esvelt think that we can.

de James és Esvelt szerint ez megoldható.

The good news is that this opens the door to some remarkable things.

A jó hír, hogy ez utat nyit egy pár figyelemre méltó dolog felé.

If you put an anti-malarial gene drive

Ha maláriaellenes önző gént juttatunk

in just 1 percent of Anopheles mosquitoes,

Anopheles szúnyogok csupán 1%-ába,

the species that transmits malaria,

a maláriaterjesztő szúnyogfajba,

researchers estimate that it would spread to the entire population in a year.

akkor az az egész populációban egy év alatt elterjed – állítják kutatók.

So in a year, you could virtually eliminate malaria.

Egy év alatt fölszámolhatnánk a maláriát.

In practice, we're still a few years out from being able to do that,

A gyakorlati megvalósítástól még évekre vagyunk,

but still, a 1,000 children a day die of malaria.

de naponta 1000 gyerek hal bele a maláriába.

In a year, that number could be almost zero.

Egy év alatt e számot kb. nullára vihetnénk le!

The same goes for dengue fever, chikungunya, yellow fever.

Ugyanez áll a dengue-lázra, sárgalázra és a chikungunya-lázra.

And it gets better.

A helyzet javul.

Say you want to get rid of an invasive species,

Mondjuk, meg akarunk szabadulni egy invazív fajtól,

like get Asian carp out of the Great Lakes.

pl. a Nagy-tavakban élő ázsiai pontytól.

All you have to do is release a gene drive

Csak rá kell szabadítanunk az önző gént,

that makes the fish produce only male offspring.

ennek hatására a halnak csak hím utódai lesznek.

In a few generations, there'll be no females left, no more carp.

Néhány nemzedék múlva nem lesznek nőstények, a hal kipusztul.

In theory, this means we could restore hundreds of native species

Elméletileg helyreállíthatunk több száz őshonos fajt,

that have been pushed to the brink.

amelyeket a kipusztulás fenyeget.

OK, that's the good news,

Ez volt a jó hír.

this is the bad news.

Most jön a rossz hír.

Gene drives are so effective

Az önző gén olyan hatékony,

that even an accidental release could change an entire species,

hogy még a véletlen elszabadulása is egy teljes fajt megváltoztathat,

and often very quickly.

s gyakran igen gyorsan.

Anthony James took good precautions.

Anthony James nagyon elővigyázatos volt.

He bred his mosquitos in a bio-containment lab

Szúnyogjait biológiailag zárt laborban tenyésztette,

and he also used a species that's not native to the US

és az USA-ban nem őshonos fajt használt,

so that even if some did escape,

s ha néhányuk mégis kiszabadulna,

they'd just die off, there'd be nothing for them to mate with.

kihalnának, mert nem lenne kivel párzaniuk.

But it's also true that if a dozen Asian carp with the all-male gene drive

De az is igaz, hogy ha egy tucat "önző hímgénű" ázsiai ponty

accidentally got carried from the Great Lakes back to Asia,

a Nagy-tavakból véletlenül visszajutna Ázsiába,

they could potentially wipe out the native Asian carp population.

kipusztíthatnák az őshonos populációt.

And that's not so unlikely, given how connected our world is.

Ez nem is olyan valószínűtlen, hiszen világunk egy nagy falu.

In fact, it's why we have an invasive species problem.

Ezért jelentenek gondot az invazív fajok.

And that's fish.

Mint az a hal.

Things like mosquitos and fruit flies,

A szúnyogokat, muslicákat és hozzájuk hasonlókat

there's literally no way to contain them.

nem tudjuk láncra verni.

They cross borders and oceans all the time.

Folyton átkelnek a határon és a tengeren.

OK, the other piece of bad news

A másik rossz hír,

is that a gene drive might not stay confined

hogy az önző gén lehet,

to what we call the target species.

hogy nem korlátozódik az ún. célfajokra.

That's because of gene flow,

Ez a génáramlás miatt áll elő,

which is a fancy way of saying that neighboring species

ami aranyos kifejezés arra, hogy a közeli fajok néha

sometimes interbreed.

egymás közt is párzanak.

If that happens, it's possible a gene drive could cross over,

Ekkor lehet, hogy az önző gén átjut,

like Asian carp could infect some other kind of carp.

ahogy az ázsiai ponty megfertőzhet más pontyfajtákat.

That's not so bad if your drive just promotes a trait, like eye color.

Ez nem okoz zűrt, ha a szemszínhez hasonló tulajdonságról van szó.

In fact, there's a decent chance that we'll see

Jó esélyünk van rá, hogy a közeljövőben

a wave of very weird fruit flies in the near future.

nagyon fura muslicákkal találkozzunk.

But it could be a disaster

De katasztrófa lenne,

if your drive is deigned to eliminate the species entirely.

ha az önző génünk egész fajokat tüntetne el.

The last worrisome thing is that the technology to do this,

Még egy aggasztó dolog: az erre szolgáló technológia,

to genetically engineer an organism and include a gene drive,

hogy génsebészettel önző gént juttassanak be egy szervezetbe,

is something that basically any lab in the world can do.

a világ bármely laborjában kivitelezhető.

An undergraduate can do it.

Egy diák is meg tudja tenni.

A talented high schooler with some equipment can do it.

Némi fölszereléssel egy tehetséges gimnazista is.

Now, I'm guessing that this sounds terrifying.

Sejtem, hogy ez elég rémisztően hangzik.

(Laughter)

(Nevetés)

Interestingly though, nearly every scientist I talk to

Bár érdekes, hogy akármelyik tudóssal beszélek is,

seemed to think that gene drives were not actually that frightening or dangerous.

az önző gént nem tartják annyira ijesztőnek vagy veszélyesnek.

Partly because they believe that scientists will be

Részben, mert alkalmazásuk során szerintük a kutatók

very cautious and responsible about using them.

nagyon felelősségteljesek és óvatosak lesznek.

(Laughter)

(Nevetés)

So far, that's been true.

Mostanáig ez igaz volt.

But gene drives also have some actual limitations.

De az önző géneknek megvannak a korlátaik.

So for one thing, they work only in sexually reproducing species.

Az egyik, hogy csak az ivarosan szaporodó fajokban működnek.

So thank goodness, they can't be used to engineer viruses or bacteria.

Hála istennek, vírusok és baktériumok alakítására nem használhatók.

Also, the trait spreads only with each successive generation.

A tulajdonság csak az egymást követő nemzedékekben terjed.

So changing or eliminating a population

Egy populációt megváltoztatni

is practical only if that species has a fast reproductive cycle,

vagy eltüntetni csak akkor célszerű, ha a fajnak rövid a szaporodási ciklusa,

like insects or maybe small vertebrates like mice or fish.

mint a rovaroké vagy kis gerinceseké, pl. egereké, halaké.

In elephants or people, it would take centuries

Elefántok vagy emberek esetén évszázadokig tartana,

for a trait to spread widely enough to matter.

míg egy tulajdonság észlelhetően elterjedne.

Also, even with CRISPR, it's not that easy to engineer a truly devastating trait.

Még a CRISPR-rel sem könnyű egy pusztító tulajdonságot betuszkolni.

Pl. szeretnénk, ha a rohadt gyümölcsön élő légy

Say you wanted to make a fruit fly

that feeds on ordinary fruit instead of rotting fruit,

az egészséges gyümölcsöt enné azért,

with the aim of sabotaging American agriculture.

hogy tönkretegyük az USA mezőgazdaságát.

Ehhez először rá kellene jönnünk,

First, you'd have to figure out

which genes control what the fly wants to eat,

mely gének szabályozzák a légy étrendjét;

which is already a very long and complicated project.

ez nagyon hosszú és bonyolult feladat.

Then you'd have to alter those genes to change the fly's behavior

Majd módosítanunk kellene őket, hogy a kívánt módon

to whatever you'd want it to be,

változzon a légy viselkedése.

which is an even longer and more complicated project.

Ez még hosszabb és bonyolultabb lecke.

And it might not even work,

De esetleg nem is válik be,

because the genes that control behavior are complex.

mert a viselkedést szabályzó gének bonyolultak.

So if you're a terrorist and have to choose

Ha egy terroristának választania kell

between starting a grueling basic research program

egy többéves kimerítő, sziszifuszi

that will require years of meticulous lab work and still might not pan out,

és esetleg kudarccal végződő alapkutatási program

or just blowing stuff up?

és egy robbantás között,

You'll probably choose the later.

nyilván az utóbbit választaná.

This is especially true because at least in theory,

Ez nagyon igaz, mert – legalábbis elméletileg –

it should be pretty easy to build what's called a reversal drive.

elég könnyű összehozni egy ún. visszafordító önző gént.

That's one that basically overwrites the change made by the first gene drive.

Ez olyan, amely átírja az első önző gén által létrehozott változást.

So if you don't like the effects of a change,

Ha nem tetszik a változás hatása,

you can just release a second drive that will cancel it out,

útjára bocsáthatjuk a második gént, amely kioltja az elsőt

at least in theory.

– legalábbis elvileg.

OK, so where does this leave us?

Hol tartunk most?

We now have the ability to change entire species at will.

Képesek vagyunk szándékosan megváltoztatni teljes fajokat.

Should we?

Muszáj?

Are we gods now?

Istenek vagyunk?

I'm not sure I'd say that.

Nem hinném.

But I would say this:

Inkább ezt mondom:

first, some very smart people

először is, egy pár okos ember

are even now debating how to regulate gene drives.

már most is az önző gén megrendszabályozásáról vitázik.

At the same time, some other very smart people

Ezzel egy időben más igen okos emberek

are working hard to create safeguards,

szorgalmasan dolgoznak a biztonságon,

like gene drives that self-regulate or peter out after a few generations.

pl. az önszabályzó önző géneken, vagy amelyek pár nemzedék után kimerülnek.

That's great.

Ez ragyogó.

But this technology still requires a conversation.

De ez a technológia nem nélkülözheti a párbeszédet,

And given the nature of gene drives,

amely – mert az önző gén nem ismer

that conversation has to be global.

határokat –, globálisnak kell lennie.

What if Kenya wants to use a drive but Tanzania doesn't?

Mi van, ha Kenya használni akar egy gént, de Tanzánia nem?

Who decides whether to release a gene drive that can fly?

Ki dönti el, hogy kibocsássunk-e egy repülő önző gént?

I don't have the answer to that question.

Nem tudom a választ.

All we can do going forward, I think,

Csak előre haladhatunk,

is talk honestly about the risks and benefits

és becsületesen kell szólnunk a kockázatokról s előnyökről,

and take responsibility for our choices.

és viselnünk kell döntésünkért a felelősséget.

By that I mean, not just the choice to use a gene drive,

Nemcsak az önző gén használatáért,

but also the choice not to use one.

hanem a használat elmulasztásáért is.

Humans have a tendency to assume that the safest option

Az emberiség hajlamos azt hinni, hogy a legbiztonságosabb esély

is to preserve the status quo.

a status quo megőrzése.

But that's not always the case.

De nem mindig ez a helyzet.

Gene drives have risks, and those need to be discussed,

Az önző gének kockázatot hordoznak, és azt meg kell vitatni,

but malaria exists now and kills 1,000 people a day.

de a malária ma jelen van, és naponta ezren halnak bele.

To combat it, we spray pesticides that do grave damage to other species,

Úgy küzdünk ellene, hogy rovarirtót permetezünk szét, amely más fajokat,

including amphibians and birds.

pl. kétéltűeket s madarakat károsít.

So when you hear about gene drives in the coming months,

Ezért ha az önző gének a közeljövőben szóba kerülnek,

and trust me, you will be hearing about them,

s higgyék el, szóba kerülnek,

remember that.

jussanak eszükbe a mondottak.

It can be frightening to act,

Lehet, hogy a cselekvés ijesztő,

but sometimes, not acting is worse.

de néha a tétlenség a rosszabb.

(Applause)

(Taps)