How CRISPR lets us edit our DNA | Jennifer Doudna

Translator: Julia Kalaputi Reviewer: ALEKSANDAR MITEVSKI

A few years ago,

Пред неколку години,

with my colleague, Emmanuelle Charpentier,

со мојата колешка Емануел Шерпантие,

I invented a new technology for editing genomes.

откривме технологија за модифицирање на гените

It's called CRISPR-Cas9.

наречена CRISPR-Cas9.

The CRISPR technology allows scientists to make changes

CRISPR технологијата овозможува да се прават промени

to the DNA in cells

на ДНК-та во клетките

that could allow us to cure genetic disease.

што би ни овозможило да лекуваме генетски заболувања.

You might be interested to know

Сигурно ве интересира

that the CRISPR technology came about through a basic research project

дека CRISPR технологијата произлезе од истражувачки проект преку

that was aimed at discovering how bacteria fight viral infections.

кој сакавме да откриеме како бактериите се борат против вирусните инфекции.

Бактериите мора да се борат со вирусите во својата средина.

Bacteria have to deal with viruses in their environment,

and we can think about a viral infection like a ticking time bomb --

Вирусната инфекција можеме да ја замислиме како темпирана бомба -

a bacterium has only a few minutes to defuse the bomb

бактеријата има само неколку минути да ја деактивира бомбата

before it gets destroyed.

пред да биде уништена.

So, many bacteria have in their cells an adaptive immune system called CRISPR,

Многу бактерии во своите клетки имаат прилагодлив имунолошки систем т.н. CRISPR

that allows them to detect viral DNA and destroy it.

кој им овозможува да откријат вирусна ДНК и да ја уништат.

Part of the CRISPR system is a protein called Cas9,

Дел од CRISPR системот е и протеинот наречен Cas9

кој може да ја најде, отстрани и уништи вирусната ДНК

that's able to seek out, cut and eventually degrade viral DNA

in a specific way.

на специфичен начин.

Обидувајќи се

And it was through our research

to understand the activity of this protein, Cas9,

да го разбереме дејството на протеинот Cas9,

that we realized that we could harness its function

свативме дека можеме да ја искористиме неговата функција

as a genetic engineering technology --

како технологија за генетски инженеринг-

a way for scientists to delete or insert specific bits of DNA into cells

со која ќе се бришат или внесуваат специфични делови на ДНК во клетките

with incredible precision --

со неверојатна прецизност,

that would offer opportunities

што ќе овозможи

to do things that really haven't been possible in the past.

да правиме нешта кои навистина биле невозможни во минатото.

CRISPR технологијата веќе е употребена

The CRISPR technology has already been used

to change the DNA in the cells of mice and monkeys,

за промена на ДНК во клетките на глувци, мајмуни

other organisms as well.

и други организми.

Chinese scientists showed recently

Кинески научници неодамна покажаа

that they could even use the CRISPR technology

дека со CRISPR може да се прават

to change genes in human embryos.

генетски промени дури и кај човечки ембриони.

And scientists in Philadelphia showed they could use CRISPR

Научници од Филаделфија покажаа дека со CRISPR можат

to remove the DNA of an integrated HIV virus

да ја отстранат ХИВ вирусната ДНК

from infected human cells.

од заразените човечки клетки.

Можноста да правиме вакви промени во геномот

The opportunity to do this kind of genome editing

also raises various ethical issues that we have to consider,

поставува и етички прашања кои мора да ги земеме предвид,

because this technology can be employed not only in adult cells,

бидејќи технологијата може да се примени не само кај возрасни клетки,

but also in the embryos of organisms,

туку и кај ембрионите на организмите,

including our own species.

вклучувајќи го и човекот.

And so, together with my colleagues,

Затоа, заедно со моите колеги,

I've called for a global conversation about the technology that I co-invented,

повикавме на глобален дијалог за технологијата што ја откривме,

so that we can consider all of the ethical and societal implications

за да ги разгледаме сите етички и општествени последици

of a technology like this.

од една ваква технологија.

Сега, би сакала да ви кажам што е CRISPR технологијата

What I want to do now is tell you what the CRISPR technology is,

what it can do,

што може да направи,

where we are today

каде сме денес,

and why I think we need to take a prudent path forward

и зошто сметам дека мораме внимателно да чекориме

in the way that we employ this technology.

по патот на оваа технологија.

When viruses infect a cell, they inject their DNA.

Кога вирусите ги напаѓаат клетките, тие им ја вбризгуваат својата ДНК.

And in a bacterium,

А кај бактеријата,

the CRISPR system allows that DNA to be plucked out of the virus,

CRISPR системот ја извлекува вирусната ДНК

and inserted in little bits into the chromosome --

и истата ја вметнува дел по дел

the DNA of the bacterium.

во бактериската ДНК.

And these integrated bits of viral DNA get inserted at a site called CRISPR.

Овие делови на вирусната ДНК се вметнуваат на местото наречено CRISPR.

CRISPR stands for clustered regularly interspaced short palindromic repeats.

CRISPR е кратенка за збирни, разделени, кратки, палиндромни повторени секвенции.

(Laughter)

(смеење)

Голем збор! Јасно ви е зошто ја употребуваме кратенката CRISPR.

A big mouthful -- you can see why we use the acronym CRISPR.

It's a mechanism that allows cells to record, over time,

Тоа е механизам со кој клетките ги снимаат

the viruses they have been exposed to.

вирусите на кои се изложени.

And importantly, those bits of DNA are passed on to the cells' progeny,

Најважно е дека истите овие ДНК сегменти се пренесуваат и на новите клетките.

so cells are protected from viruses not only in one generation,

На овој начин не само сегашните туку и идните

but over many generations of cells.

клетки се заштитени од вируси.

This allows the cells to keep a record of infection,

На овој начин клетките ги памтат инфекциите,

and as my colleague, Blake Wiedenheft, likes to say,

и како што мојот колега, Блејк Виндхеф обично вели,

the CRISPR locus is effectively a genetic vaccination card in cells.

CRISPR локусот е всушност картон за генетски вакцинации во клетките.

Once those bits of DNA have been inserted into the bacterial chromosome,

Откако овие ДНК сегменти ќе бидат вметнати во бактерискиот хромозом,

the cell then makes a little copy of a molecule called RNA,

клетката произведува молекула наречена RNA,

which is orange in this picture,

на сликата прикажана портокалова,

that is an exact replicate of the viral DNA.

која е автентична копија на вирусната ДНК.

RNA is a chemical cousin of DNA,

RNA е хемиски роднина на ДНК.

and it allows interaction with DNA molecules

RNA влегува во интеракција со молекулите на ДНК,

that have a matching sequence.

кои имаат соодветна секвенца.

So those little bits of RNA from the CRISPR locus

Оние делчиња на RNA кои потекнуваат од локусот CRISPR

associate -- they bind -- to protein called Cas9,

се врзуваат за протеинот наречен Cas9,

which is white in the picture,

на сликата прикажан со бела боја,

and form a complex that functions like a sentinel in the cell.

и градат комплекс кој фунционира како заштитник во клетката.

It searches through all of the DNA in the cell,

Комплексот целосно ја пребарува ДНК-та во клетката

to find sites that match the sequences in the bound RNAs.

за да ги открие местата каде е лоцирана вирусната ДНК.

And when those sites are found --

Откако ќе ги најде тие места-

as you can see here, the blue molecule is DNA --

како што може да се види овде, сината молекула е ДНК-

this complex associates with that DNA

комплексот се врзува за оваа ДНК

and allows the Cas9 cleaver to cut up the viral DNA.

и му овозможува на Cas9 да ја отсече вирусната ДНК.

Прави многу прецизен рез.

It makes a very precise break.

So we can think of the Cas9 RNA sentinel complex

Да го замислиме Cas9 RNA комплексот

like a pair of scissors that can cut DNA --

како ножици кои можат да ја сечат ДНК-та.

it makes a double-stranded break in the DNA helix.

Ги сече двете низи на ДНК спиралата.

And importantly, this complex is programmable,

Уште поважно, комплексот може да се програмира,

so it can be programmed to recognize particular DNA sequences,

да препознава специфични ДНК секвенци

and make a break in the DNA at that site.

и да прави пресеци на тие места.

As I'm going to tell you now,

Ние воочивме

we recognized that that activity could be harnessed for genome engineering,

дека преку оваа активност можеме да вршиме генетски инженеринг

т.е. да им овозможиме на клетките да вршат прецизни промени во својата ДНК

to allow cells to make a very precise change to the DNA

at the site where this break was introduced.

на местата каде има ваков пресек.

Тоа е речиси аналогно

That's sort of analogous

to the way that we use a word-processing program

на програмата за обработка на текст

to fix a typo in a document.

со која се поправаат грешки во документот.

Клетките се способни да откријат оштетување во својата ДНК и да ја обноват.

The reason we envisioned using the CRISPR system for genome engineering

И токму ова нè поттикна да гледаме на CRISPR системот

is because cells have the ability to detect broken DNA

како алатка за генетски инженеринг.

and repair it.

Кога растителна или животинска клетка ќе детектира пресек на ДНК спиралата

So when a plant or an animal cell detects a double-stranded break in its DNA,

it can fix that break,

таа го поправа пресекот

either by pasting together the ends of the broken DNA

или со слепување на краевите на оштетената ДНК

with a little, tiny change in the sequence of that position,

што предизвикува минимална промена во ДНК секвенцата на тоа место.

or it can repair the break by integrating a new piece of DNA at the site of the cut.

Или пак со вметнување на нов ДНК сегмент на местото на пресекот.

So if we have a way to introduce double-stranded breaks into DNA

Значи ако знаеме како да ја пресечеме ДНК спиралата

at precise places,

на точно одредени места,

we can trigger cells to repair those breaks,

ние ќе ги натераме клетките да ги поправат тие пресеци,

by either the disruption or incorporation of new genetic information.

преку менување на постоечките или преку вметнување на нови генетски информации.

So if we were able to program the CRISPR technology

Ако знаеме како да ја програмираме CRISPR технологијата

да прави пресеци во ДНК

to make a break in DNA

at the position at or near a mutation causing cystic fibrosis, for example,

на местото на мутацијата која, да речеме, предизвикува цистична фиброза

ќе можеме да ги натераме клетките да ја поправат оваа мутација.

we could trigger cells to repair that mutation.

Genome engineering is actually not new, it's been in development since the 1970s.

Генетскиот инженеринг не е нов, почна да се развива од 70-те години.

We've had technologies for sequencing DNA,

Имаме технологии за секвенционирање на ДНК,

за копирање на ДНК,

for copying DNA,

and even for manipulating DNA.

дури и за манипулирање на ДНК.

And these technologies were very promising,

Од овие технологии многу очекувавме,

но, проблемот е што беа или неефикасни

but the problem was that they were either inefficient,

or they were difficult enough to use

или тешки за употреба па затоа повеќето научници

that most scientists had not adopted them for use in their own laboratories,

or certainly for many clinical applications.

одбиваа да ги инкорпорираат во својата лабораториска, односно клиничка пракса.

Затоа е интересна CRISPR да се прифати и искористи како технологија-

So, the opportunity to take a technology like CRISPR and utilize it has appeal,

токму поради нејзината едноставност.

because of its relative simplicity.

We can think of older genome engineering technologies

Старите технологии на генетски инженеринг

as similar to having to rewire your computer

се како компјутер кој одново и одново треба да се расклопува

each time you want to run a new piece of software,

ако сакаме да му ставиме нов софтвер.

Од друга страна пак CRISPR технологијата е како софтвер за геномот,

whereas the CRISPR technology is like software for the genome,

лесно се програмира со употреба на RNА сегменти.

we can program it easily, using these little bits of RNA.

So once a double-stranded break is made in DNA,

Можеме да иницираме поправка само со еден единечен

we can induce repair,

пресек на ДНК спиралата

and thereby potentially achieve astounding things,

и голема е веројатноста да постигнеме неверојатни работи,

како на пример да ги отстраниме мутациите одговорни за српестата анемија

like being able to correct mutations that cause sickle cell anemia

or cause Huntington's Disease.

или Хантингтоновата болест.

I actually think that the first applications of the CRISPR technology

Сметам дека CRISPR технологија најпрвин ќе се примени

are going to happen in the blood,

во крвта,

where it's relatively easier to deliver this tool into cells,

затоа што оваа алатка релативно полесно се вметнува во крвните клетки

compared to solid tissues.

отколку во клетките на цврстите ткива.

Right now, a lot of the work that's going on

Во моментов, голем дел од активностите вклучуваат

applies to animal models of human disease, such as mice.

проучување на човечките болести користејќи животни, како глувците.

The technology is being used to make very precise changes

Технологијата се користи за правење на прецизни промени

that allow us to study the way that these changes in the cell's DNA

кои ќе ни овозможат да видиме како промените во клеточната ДНК

affect either a tissue or, in this case, an entire organism.

влијаат врз ткивото или врз целиот организам.

Now in this example,

Во следниот пример,

the CRISPR technology was used to disrupt a gene

CRISPR е употребена за да се модифицира работата на еден ген.

by making a tiny change in the DNA

Направена е мала промена во ДНК-та

in a gene that is responsible for the black coat color of these mice.

на генот одговорен за црната боја на овие глувци.

Замислете дека беливе глувци се разликуваат од нивните пигментирани сродници

Imagine that these white mice differ from their pigmented litter-mates

само по тоа што имаат мала промена на еден ген во рамки на целиот геном,

by just a tiny change at one gene in the entire genome,

инаку, сосема се нормални.

and they're otherwise completely normal.

And when we sequence the DNA from these animals,

Кога ја секвенцираме ДНК-та од овие животни

we find that the change in the DNA

гледаме дека промената во ДНК

has occurred at exactly the place where we induced it,

се јавува токму на местото каде што ја предизвикавме

using the CRISPR technology.

со примена на CRISPR технологијата.

Се вршат дополнителни експерименти со животни како мајмуните.

Additional experiments are going on in other animals

that are useful for creating models for human disease,

Овие експерименти се корисни за

испитување на човечките болести.

such as monkeys.

Преку овие експерименти ја тестираме

And here we find that we can use these systems

примената на оваа технологија во одредени ткива.

to test the application of this technology in particular tissues,

На пример, учиме како да ја внесеме CRISPR алатката во клетките.

for example, figuring out how to deliver the CRISPR tool into cells.

We also want to understand better

Истотака сакаме подобро да разбереме

how to control the way that DNA is repaired after it's cut,

како да го контролираме поправањето на ДНК-та откако ќе биде пресечена

и како да ги контролираме и ограничиме евентуалните неуспешни

and also to figure out how to control and limit any kind of off-target,

or unintended effects of using the technology.

и несакани последици од примената на оваа технологија.

Сметам дека за 10 години оваа технологија

I think that we will see clinical application of this technology,

ќе се употребува и во клиничка пракса

certainly in adults,

кај возрасните.

within the next 10 years.

I think that it's likely that we will see clinical trials

Веројатно ќе имаме клинички испитувања,

and possibly even approved therapies within that time,

а веројатно и одобрени терапии во тој период

which is a very exciting thing to think about.

што е прилично возбудливо.

Се крена голема фама околу оваа технологија

And because of the excitement around this technology,

there's a lot of interest in start-up companies

па затоа и има голем интерес за стартап компаниите

that have been founded to commercialize the CRISPR technology,

основани за комерцијализирање на CRISPR технологијата,

and lots of venture capitalists

а се јавија и многу инвеститори

that have been investing in these companies.

But we have to also consider

Но, треба да земеме во предвид

that the CRISPR technology can be used for things like enhancement.

дека CRISPR може да се употреби и за подобрување на одредени квалитети.

Imagine that we could try to engineer humans

Замислете да можеме да создадеме луѓе

that have enhanced properties, such as stronger bones,

кои ќе имаат подобри квалитети, на пример, посилни коски

or less susceptibility to cardiovascular disease

или помала подложност на кардио-васкуларни заболувања

или да имаат особини

or even to have properties

that we would consider maybe to be desirable,

кои ни се привлечни,

на пример, поинаква боја на очи, поголема висина, итн.

like a different eye color or to be taller, things like that.

"Designer humans," if you will.

“Креирани човечки суштества“ ако сакате.

Right now, the genetic information

Во моментов, не знаеме

to understand what types of genes would give rise to these traits

кои гени се одговорни

is mostly not known.

за овие особини.

But it's important to know

Но, важно е да знаеме

that the CRISPR technology gives us a tool to make such changes,

дека CRISPR е алатка со која ќе можеме да правиме

промени откако ќе ги најдеме одговорните гени.

once that knowledge becomes available.

Ова поставува бројни етички прашања кои треба внимателно да ги разгледаме.

This raises a number of ethical questions that we have to carefully consider,

and this is why I and my colleagues have called for a global pause

Поради тоа, со моите колеги повикавме да се стопира било каква

in any clinical application of the CRISPR technology in human embryos,

клиничка примена на CRISPR технологијата кај човечки ембриони,

to give us time

за да имаме време

to really consider all of the various implications of doing so.

да размислиме за сите последици.

And actually, there is an important precedent for such a pause

Всушност, слична ваква ситуација имало

from the 1970s,

и во 70-те години,

when scientists got together

кога научниците се собраа

to call for a moratorium on the use of molecular cloning,

и повикаа на мораториум за употребата на молекуларното клонирање

until the safety of that technology could be tested carefully and validated.

додека не се испита внимателно безбедноста на технологијата.

Значи, сè уште е рано за генетски инженеринг на луѓе.

So, genome-engineered humans are not with us yet,

but this is no longer science fiction.

Но, тоа не е веќе научна фантастика.

Genome-engineered animals and plants are happening right now.

Генетскиот инженеринг денес се применува врз животни и растенија.

And this puts in front of all of us a huge responsibility,

Ова е голема одговорност за сите нас

to consider carefully both the unintended consequences

внимателно да ги согледаме како неочекуваните последици

така и очекуваните бенефити од ова научно откритие.

as well as the intended impacts of a scientific breakthrough.

Благодарам!

Thank you.

(Applause)

(Аплауз)

(Applause ends)

(Крај на аплаузот)

Bruno Giussani: Jennifer, this is a technology with huge consequences,

Бруно Гисани: -Џенифер, ова е технологија со огромни последици

as you pointed out.

како што кажавте.

Your attitude about asking for a pause or a moratorium or a quarantine

Вашиот став да се бара размислување, мораториум или запирање,

is incredibly responsible.

е исклучително одговорен.

There are, of course, the therapeutic results of this,

Постојат, секако, терапевтски можности во сево ова.

but then there are the un-therapeutic ones

Но, има и такви кои не се терапевтски

и токму тие привлекуваат внимание

and they seem to be the ones gaining traction,

particularly in the media.

особено во медиумите.

This is one of the latest issues of The Economist -- "Editing humanity."

Ова е едно од последните изданија на „Economist"-„Уредување на човештвото"

It's all about genetic enhancement, it's not about therapeutics.

Се зборува само за генетско усовршување, не за терапевтика.

What kind of reactions did you get back in March

Какви реакции добивте во март

from your colleagues in the science world,

од вашите колеги-научници

when you asked or suggested

кога побаравте или предложивте

that we should actually pause this for a moment and think about it?

дека треба малку да причекаме и да размислиме за оваа работа?

Џенифер Даудна: -Моите колеги, мислам дека беа воодушевени

Jennifer Doudna: My colleagues were actually, I think, delighted

што имаа прилика отворено да дискутираат.

to have the opportunity to discuss this openly.

It's interesting that as I talk to people,

Интересно е кога зборувам со луѓето,

my scientific colleagues as well as others,

моите колеги-научници и други,

there's a wide variety of viewpoints about this.

слушам различни мислења за ова.

So clearly it's a topic that needs careful consideration and discussion.

Значи, треба внимателно да размислиме и дискутираме.

BG: There's a big meeting happening in December

Б.Г.- Ќе има голем собир во декември

that you and your colleagues are calling,

кој го свикавте со вашите колеги,

together with the National Academy of Sciences and others,

и заедно со Националната Академија за Науки.

what do you hope will come out of the meeting, practically?

Што очекувате да произлезе од овој собир?

JD: Well, I hope that we can air the views

Џ.Д: -Се надевам ќе ги слушнеме ставовите

of many different individuals and stakeholders

на многу поединци и засегнати страни

who want to think about how to use this technology responsibly.

кои се залагаат за одговорно применување на оваа технологија.

It may not be possible to come up with a consensus point of view,

Веројатно нема да дојдеме до конечен заеднички став

но, мислам дека ќе ги согледаме

but I think we should at least understand

what all the issues are as we go forward.

проблемите кои ни стојат на патот.

BG: Now, colleagues of yours,

БГ.- Вашите колеги,

like George Church, for example, at Harvard,

Џорџ Ч'рч од Харвард, на пример,

they say, "Yeah, ethical issues basically are just a question of safety.

вели: „Етичките прашања во основа се однесуваат само на безбедноста.

We test and test and test again, in animals and in labs,

Постојано вршиме тестирања на животни во нашите лаборатории,

and then once we feel it's safe enough, we move on to humans."

и кога ќе одлучиме дека е доволно безбедно, преминуваме на луѓето.“

So that's kind of the other school of thought,

На извесен начин, ова е поинакво размислување

that we should actually use this opportunity and really go for it.

дека треба да ја искористиме оваа можноста.

Is there a possible split happening in the science community about this?

Дали постои поделеност кај научниците во однос на тоа?

I mean, are we going to see some people holding back

Дали некои ќе бидат воздржани

because they have ethical concerns,

поради етички принципи,

and some others just going forward

а други пак ќе продолжат понатаму бидејќи,

because some countries under-regulate or don't regulate at all?

некои земји немаат целосни законски регулативи.

JD: Well, I think with any new technology, especially something like this,

ЏД: -Со секоја нова технологија, особено како ова,

there are going to be a variety of viewpoints,

ќе имаме различни гледишта.

and I think that's perfectly understandable.

Тоа е сосема разбирливо.

I think that in the end,

Мислам дека на крај,

this technology will be used for human genome engineering,

технологијата ќе се употребува за модификување на човечкиот геном

but I think to do that without careful consideration and discussion

но, би било неодговорно тоа да се направи

of the risks and potential complications

без внимателно размислување и дискутирање

would not be responsible.

за можните ризици и последици.

BG: There are a lot of technologies and other fields of science

БГ: -Постојат многу технологии и други научни области

that are developing exponentially, pretty much like yours.

кои забрзано се развиваат слично на вас.

I'm thinking about artificial intelligence, autonomous robots and so on.

Тука мислам на вештачката интелигенција, автономните роботи итн.

No one seems --

Ми се чини дека никој,

aside from autonomous warfare robots --

освен за автономните воени робти-

nobody seems to have launched a similar discussion in those fields,

никој не покренал слична дискусија во тие научни области

in calling for a moratorium.

и нема повикано на мораториум.

Do you think that your discussion may serve as a blueprint for other fields?

Дали сметате, дека вашата дискусија ќе биде шаблон за другите области?

JD: Well, I think it's hard for scientists to get out of the laboratory.

ЏД:- За еден научник е тешко да излезе од својата лабораторија.

Speaking for myself,

Говорам за себе,

it's a little bit uncomfortable to do that.

малку е неудобно да го направиш тоа.

But I do think that being involved in the genesis of this

Но, бидејќи јас и моите колеги сме инволвирани уште од почетокот на ова

really puts me and my colleagues in a position of responsibility.

сметам дека тоа нè става во позиција на одговорност.

Навистина се надевам дека и другите технологии

And I would say that I certainly hope that other technologies

will be considered in the same way,

ќе бидат разгледувани на начин

just as we would want to consider something that could have implications

на кој ние размислуваме за последиците од нашата технологија,

in other fields besides biology.

последици кои излегуваат од рамката на биологијата.

BG: Jennifer, thanks for coming to TED.

БГ-Џенифер, Ви благодарам за учеството на TED.

JD: Thank you.

(Applause)

ЏД-Благодарам!