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

Traduttore: Valentina Brizio Revisore: Silvia Fornasiero

So this is a talk about gene drives,

Questa è una conferenza sui gene drives,

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

però, vorrei iniziare raccontandovi una breve storia.

20 years ago, a biologist named Anthony James

20 anni fa un biologo, Anthony James,

got obsessed with the idea of making mosquitos

fu catturato dall'idea di creare delle zanzare

that didn't transmit malaria.

che non trasmettessero la malaria.

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

Fu una grande idea, ma anche un completo fallimento.

For one thing, it turned out to be really hard

Inanzitutto si rese conto che era difficilissimo

to make a malaria-resistant mosquito.

creare una zanzara immune alla malaria.

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

James, però, ci riuscì, qualche anno fa,

by adding some genes that make it impossible

aggiungendo alcuni geni grazie ai quali

for the malaria parasite to survive inside the mosquito.

il parassita non riusciva a sopravvivere nella zanzara.

But that just created another problem.

Ma da lì, nacque un altro problema.

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

Ora che si ha una zanzara immune alla malaria,

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

come si fa a sostituire tutte le zanzare portatrici di malaria?

There are a couple options,

Ci sono un paio di opzioni,

but plan A was basically to breed up

ma il piano A consisteva nel far riprodurre

a bunch of the new genetically-engineered mosquitos

un numero di zanzare geneticamente modificate,

release them into the wild

e introdurle nell'ambiente,

and hope that they pass on their genes.

sperando che trasmettessero i loro geni.

The problem was that you'd have to release

Il problema è che, per funzionare,

literally 10 times the number of native mosquitos to work.

c'è bisogno di un numero di zanzare 10 volte superiore a quelle esistenti.

So in a village with 10,000 mosquitos,

In un villaggio con 10.000 zanzare,

you release an extra 100,000.

bisogna rilasciarne 100.000 in più.

As you might guess,

Come potete immaginare,

this was not a very popular strategy with the villagers.

ciò non riscosse successo tra gli abitanti del villaggio.

(Laughter)

(Risate)

Then, last January, Anthony James got an email

Lo scorso gennaio, invece, Anthony James ricevette un email

from a biologist named Ethan Bier.

dal biologo Ethan Bier.

Bier said that he and his grad student Valentino Gantz

Bier e un suo studente, il neolaureato Valentino Gantz,

had stumbled on a tool that could not only guarantee

si erano imbattuti in uno strumento che non solo avrebbe garantito

that a particular genetic trait would be inherited,

la trasmissione di un determinato tratto genetico,

but that it would spread incredibly quickly.

ma anche la sua veloce diffusione.

If they were right, it would basically solve the problem

Se avessero avuto ragione, avrebbero risolto il problema

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

sul quale James stava lavorando da circa 20 anni.

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

Come test, progettarono due zanzare portatrici del gene anti-malaria

e anche questo nuovo strumento, il "gene drive",

and also this new tool, a gene drive,

which I'll explain in a minute.

che vi spiegherò tra poco.

Finally, they set it up so that any mosquitos

Infine, lo programmarono affinché ogni zanzara

that had inherited the anti-malaria gene

che avesse ereditato il gene anti-malaria

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

avrebbe avuto gli occhi rossi, al posto dei classici occhi bianchi.

That was pretty much just for convenience

Lo fecero per comodità,

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

per poterle distinguere a colpo d'occhio.

Poi presero le loro zanzare anti-malaria dagli occhi rossi

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

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

e le misero in una scatola, con 30 normali dagli occhi bianchi,

and let them breed.

affinché si riproducessero.

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

Dopo sole due generazioni, queste zanzare ebbero 3.800 nipoti.

That is not the surprising part.

Ma non è questa la parte sorprendente.

This is the surprising part:

La parte sorprendente è questa:

given that you started with just two red-eyed mosquitos

considerate di iniziare con sole due zanzare dagli occhi rossi

and 30 white-eyed ones,

e 30 dagli occhi bianchi.

you expect mostly white-eyed descendants.

Vi aspettereste perlopiù discendenti dagli occhi bianchi.

Instead, when James opened the box,

Invece, quando James aprì la scatola,

all 3,800 mosquitos had red eyes.

tutte le 3.800 zanzare avevano gli occhi rossi.

When I asked Ethan Bier about this moment,

Quando gli chiesi di raccontarmi questo momento

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

Ethan Bier era così esaltato che iniziò a urlare al telefono.

That's because getting only red-eyed mosquitos

Perché ottenere solo zanzare dagli occhi rossi

violates a rule that is the absolute cornerstone of biology,

vìola una legge che è la base indiscussa della biologia,

Mendelian genetics.

la genetica Mendeliana.

I'll keep this quick,

Sarò breve,

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

ma questa legge dice che se un maschio e una femmina

their baby inherits half of its DNA from each parent.

si accoppiano, il figlio eredita metà del DNA da ognuno.

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

Quindi se una zanzara originale fosse aa e una nostra nuova fosse aB,

where B is the anti-malarial gene,

dove B è il gene anti-malaria,

i figli dovrebbero risultare di quattro permutazioni:

the babies should come out in four permutations:

aa, aB, aa, Ba.

aa, aB, aa, Ba.

Instead, with the new gene drive,

Invece, con il nuovo "gene drive",

they all came out aB.

sono tutti aB.

Biologically, that shouldn't even be possible.

Biologicamente, dovrebbe essere impossibile.

So what happened?

Quindi cosa è successo?

The first thing that happened

Per prima cosa

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

nel 2012 è arrivato un mezzo per trasformare i geni detto CRISPR.

Many of you have probably heard about CRISPR,

Probabilmente molti ne hanno sentito parlare,

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

quindi dirò solo che CRISPR è un mezzo che consente ai ricercatori

to edit genes very precisely, easily and quickly.

di modificare i geni con precisione, facilità e velocità.

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

Ciò viene fatto sfruttando un meccanismo che esiste già nei batteri.

In pratica, c'è una proteina che si comporta come una forbice

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

and cuts the DNA,

e taglia il DNA,

and there's an RNA molecule that directs the scissors

e c'è una molecola di RNA che dirige le forbici

to any point on the genome you want.

su qualsiasi punto del genoma si voglia.

The result is basically a word processor for genes.

Il risultato è in sostanza una videoscrittura per i geni.

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

Si può togliere un intero gene, metterne dentro uno,

or even edit just a single letter within a gene.

o anche modificare una sola lettera in un gene.

And you can do it in nearly any species.

Questo si può fare per quasi ogni specie.

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

OK, vi ricordate quando ho detto che in origine i gene drive avevano due problemi?

The first was that it was hard to engineer a mosquito

Il primo era che è difficile rendere una zanzara

to be malaria-resistant.

immune alla malaria.

That's basically gone now, thanks to CRISPR.

Questo è stato risolto, grazie al CRISPR.

But the other problem was logistical.

Ma l'altro problema era logistico.

How do you get your trait to spread?

Come si fa a diffondere un tratto?

This is where it gets clever.

Ora si fa interessante.

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

Un po' di anni fa, un biologo a Harvard chiamato Kevin Esvelt

wondered what would happen

si chiese cosa succederebbe

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

se il CRISPR venisse inserito non solo in un nuovo gene

but also the machinery that does the cutting and pasting.

ma anche nel macchinario che copia e incolla.

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

In altre parole, cosa succederebbe se CRISPR potesse copiarsi e incollarsi.

Si otterrebbe un macchinario dal moto perpetuo per modificare geni.

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

And that's exactly what happened.

E questo è quello che accadde.

This CRISPR gene drive that Esvelt created

Il gene drive CRISPR che Esvelt creò

not only guarantees that a trait will get passed on,

non solo garantisce che un tratto venga ereditato,

but if it's used in the germline cells,

ma se viene usato in cellule germinali,

it will automatically copy and paste your new gene

copierà e incollerà il nuovo gene automaticamente

into both chromosomes of every single individual.

in entrambi i cromosomi di ogni individuo.

It's like a global search and replace,

È come un trova e sostituisci globale,

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

o in termini scientifici, trasforma un tratto eterozigote in omozigote.

So, what does this mean?

Quindi, cosa vuol dire?

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

Per iniziare, significa che abbiamo un mezzo molto potente,

but also somewhat alarming new tool.

ma anche piuttosto allarmante.

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

Finora, il fatto che i gene drive non abbiano funzionato bene

was actually kind of a relief.

è stato un sollievo.

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

Normalmente quando giochiamo con i geni di un organismo,

we make that thing less evolutionarily fit.

lo rendiamo meno adatto all'evoluzione.

So biologists can make all the mutant fruit flies they want

Così i biologi possono fare

quante mosche della frutta mutanti vogliono senza preoccuparsi.

without worrying about it.

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

Se qualcuna scappa, la selezione naturale se ne prenderà cura.

What's remarkable and powerful and frightening about gene drives

Ciò che è sorprendente e potente e spaventoso dei gene drive

is that that will no longer be true.

è che questo non sarà più vero.

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

Presumendo che il tratto non abbia un grande handicap evolutivo,

like a mosquito that can't fly,

come una zanzara che non vola,

the CRISPR-based gene drive will spread the change relentlessly

un gene drive basato sul CRISPR diffonderà il tratto incessantemente

until it is in every single individual in the population.

finchè non si troverà in ogni individuo della popolazione.

Ora, creare un gene drive che funzioni bene non è facile,

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

but James and Esvelt think that we can.

ma James ed Esvelt pensano che sia possibile.

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

La buona notizia è che ciò apre la porta a delle cose straordinarie.

If you put an anti-malarial gene drive

Se un qualsiasi gene drive anti-malaria

in just 1 percent of Anopheles mosquitoes,

venisse inserito nell'1% di zanzare anofele,

the species that transmits malaria,

la specie che trasmette la malaria,

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

i ricercatori stimano che si diffonderebbe nell'intera popolazione in un anno.

So in a year, you could virtually eliminate malaria.

Quindi in un anno, si potrebbe eliminare la malaria.

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

In pratica, ci vuole ancora qualche anno per poterlo fare,

ma comunque, 1.000 bambini ogni giorno muoiono di malaria.

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

In a year, that number could be almost zero.

In un anno, quel numero potrebbe diventare quasi 0.

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

Lo stesso vale per la dengue, la chikungunya e la febbre gialla.

And it gets better.

E non solo.

Say you want to get rid of an invasive species,

Se si volesse eliminare una specie invasiva,

like get Asian carp out of the Great Lakes.

come eliminare la carpa asiatica dai Great Lakes.

All you have to do is release a gene drive

Tutto ciò che si dovrebbe fare sarebbe inserire

that makes the fish produce only male offspring.

il gene drive che fa avere ai pesci solo figli maschi.

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

In poche generazioni, non ci sarebbero più femmine, quindi neanche carpe.

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

In teoria, ciò significa che potremmo ripopolare centinaia di specie

that have been pushed to the brink.

che sono a rischio.

OK, that's the good news,

OK, questa è la buona notizia,

this is the bad news.

ora viene la cattiva.

Gene drives are so effective

I gene drive sono così efficaci

that even an accidental release could change an entire species,

che anche un rilascio accidentale potrebbe cambiare una specie intera,

and often very quickly.

e spesso molto velocemente.

Anthony James took good precautions.

Anthony James prese buone precauzioni.

He bred his mosquitos in a bio-containment lab

Allevò-le zanzare in un laboratorio di bio contenimento

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

e usò anche specie non autoctone,

so that even if some did escape,

cosicchè se qualcuna scappasse

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

morirebbe, poiché non si potrebbe accoppiare.

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

Ma è anche vero che se una dozzina di carpe asiatiche con i gene drive maschili

accidentally got carried from the Great Lakes back to Asia,

fossero accidentalmente portate dai Great Lakes in Asia,

they could potentially wipe out the native Asian carp population.

potrebbero spazzare via l'intera popolazione di carpe asiatiche.

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

E questo non è improbabile, visto come è connesso il mondo.

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

È per questo che abbiamo un problema di specie invasive.

And that's fish.

E questi sono solo pesci.

Things like mosquitos and fruit flies,

Cose come zanzare e mosche della frutta,

there's literally no way to contain them.

non c'è alcun modo per contenerle.

They cross borders and oceans all the time.

Attraversano confini e oceani tutto il tempo.

OK, the other piece of bad news

Ora, l'altra cattiva notizia

is that a gene drive might not stay confined

è che il gene drive può non rimanere confinato

to what we call the target species.

in quella che chiamiamo specie bersaglio.

That's because of gene flow,

Accade a causa del flusso genico,

which is a fancy way of saying that neighboring species

che è un modo carino di dire che le specie limitrofe

sometimes interbreed.

talvolta si incrociano.

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

Se ciò avviene, è possibile che un gene drive venga scambiato,

like Asian carp could infect some other kind of carp.

così dalla carpa asiatica a un altro tipo di carpa.

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

Non è così male se il gene drive promuove un tratto, come il colore degli occhi.

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

C'è una discreta possibilità che vedremo

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

delle strane mosche della frutta in futuro.

Ma potrebbe essere un disastro

But it could be a disaster

if your drive is deigned to eliminate the species entirely.

se il drive fosse mirato ad eliminare un'intera specie.

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

L'ultima cosa preoccupante è che la tecnologia lo faccia:

to genetically engineer an organism and include a gene drive,

manipolare geneticamente un organismo e introdurre un gene drive

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

è qualcosa che praticamente qualsiasi laboratorio al mondo può fare.

An undergraduate can do it.

Uno studente universitario lo può fare.

A talented high schooler with some equipment can do it.

Un liceale con talento e materiali può farlo.

Now, I'm guessing that this sounds terrifying.

Ora, immagino che questo suoni spaventoso.

(Laughter)

(Risate)

Interestingly though, nearly every scientist I talk to

La cosa interessante è che quasi ogni scienziato a cui parlo

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

pensa che i gene drive non siano così spaventosi o pericolosi.

Partly because they believe that scientists will be

In parte perchè pensano che gli scienziati saranno

very cautious and responsible about using them.

molto cauti e responsabili nel usarli.

(Laughter)

(Risate)

So far, that's been true.

Finora, è stato così.

But gene drives also have some actual limitations.

Ma i gene drive hanno anche dei limiti.

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

Per prima cosa, funzionano solo in specie che si riproducono sessualmente.

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

Per fortuna, non possono essere usati per manipolare virus o batteri.

Also, the trait spreads only with each successive generation.

E il tratto si diffonde solo con ogni generazione successiva.

So changing or eliminating a population

Quindi cambiare o eliminare una poplazione

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

è pratico solo se la specie ha un ciclo riproduttivo veloce,

like insects or maybe small vertebrates like mice or fish.

come gli insetti o dei piccoli vertebrati come topi o pesci.

In elephants or people, it would take centuries

Negli elefanti o le persone, ci vorebbero secoli

for a trait to spread widely enough to matter.

per diffondere un tratto in maniera rilevante.

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

E anche usando un CRISPR, non è facile costruire un tratto devastante.

Say you wanted to make a fruit fly

Diciamo che volete creare una mosca

that feeds on ordinary fruit instead of rotting fruit,

che si ciba di frutta normale e non di frutta marcia,

with the aim of sabotaging American agriculture.

con lo scopo di sabotare l'agricoltura Americana.

First, you'd have to figure out

Per prima cosa, dovreste capire

which genes control what the fly wants to eat,

quale gene controlla quello che la mosca vuole mangiare,

which is already a very long and complicated project.

che è già un progetto lungo e complicato.

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

Poi dovreste cambiare quei geni per cambiare il suo comportamento

to whatever you'd want it to be,

in qualsiasi cosa vogliate,

which is an even longer and more complicated project.

che è un progetto ancora più lungo e complicato.

E potrebbe non funzionare,

And it might not even work,

because the genes that control behavior are complex.

perché i geni che controllano il comportamento sono complessi.

So if you're a terrorist and have to choose

Quindi se siete un terrorista e dovete scegliere

between starting a grueling basic research program

tra cominciare una ricerca faticosa

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

che richiederà anni di lavoro e potrebbe non avere alcuna utilità,

or just blowing stuff up?

o far esplodere cose?

You'll probably choose the later.

Probabilmente scegliereste l'ultima.

This is especially true because at least in theory,

Ciò è particolarmente vero perché almeno in teoria,

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

costruire un drive reversibile dovrebbe essere facile.

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

Questo in pratica sovrascrive il cambiamento del primo gene drive.

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

Quindi se non vi piacesse il cambiamento,

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

potreste rilasciare un secondo drive per cancellarlo,

at least in theory.

almeno in teoria.

OK, so where does this leave us?

OK, quindi in che situazione siamo?

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

Abbiamo l'abilità di cambiare un intera specie a piacimento.

Should we?

Dovremmo farlo?

Are we gods now?

Siamo dei ora?

I'm not sure I'd say that.

Non lo direi.

But I would say this:

Ma dirò questo:

first, some very smart people

primo, alcune persone molto intelligenti

are even now debating how to regulate gene drives.

stanno dibattendo come regolare i gene drive.

At the same time, some other very smart people

Allo stesso tempo, delle altre persone intelligenti

are working hard to create safeguards,

stanno lavorando sodo per creare delle tutele,

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

come dei gene drive che regolano se stessi o scompaiono dopo alcune generazioni.

That's great.

Fantastico.

But this technology still requires a conversation.

Ma questa tecnologia richiede un confronto.

And given the nature of gene drives,

E, data la natura dei gene drive,

that conversation has to be global.

questo confronto deve essere globale.

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

E se il Kenya decidesse di usarli ma la Tanzania no?

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

Chi decide se rilasciare un gene drive che può volare?

I don't have the answer to that question.

Non ho la risposta a questa domanda.

All we can do going forward, I think,

Tutto ciò che possiamo fare, credo,

is talk honestly about the risks and benefits

è parlare onestamente dei rischi e dei benifici

and take responsibility for our choices.

e prenderci la responsabilità delle nostre scelte.

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

Intendo dire, non solo la scelta di usare un gene drive,

but also the choice not to use one.

ma anche la scelta di non usarlo.

Gli esseri umani hanno la tendenza di presumere che l'opzione più sicura

Humans have a tendency to assume that the safest option

is to preserve the status quo.

è preservare lo status quo.

But that's not always the case.

Ma non è sempre così.

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

I gene drive hanno rischi, e devono essere discussi,

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

ma la malaria esiste oggi e uccide 1.000 persone al giorno.

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

Per combatterla, spruzziamo pesticidi che danneggiano altre specie,

including amphibians and birds.

come gli anfibi e gli uccelli.

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

Quindi quando sentirete parlare dei gene drive nei mesi futuri,

and trust me, you will be hearing about them,

e credetemi, ne sentirete parlare,

remember that.

ricordatevelo.

It can be frightening to act,

Fare qualcosa può essere spaventoso,

but sometimes, not acting is worse.

ma talvolta, far niente è peggio.

(Applause)

(Applausi)