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

Tłumaczenie: Capa Girl Korekta: Marta Konieczna

So this is a talk about gene drives,

Będę mówić o napędach genowych,

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

ale rozpocznę od krótkiej historii.

20 years ago, a biologist named Anthony James

20 lat temu biolog Anthony James,

got obsessed with the idea of making mosquitos

dostał obsesji na punkcie idei

stworzenia komarów, które nie przenosiłyby malarii.

that didn't transmit malaria.

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

Był to świetny pomysł i całkowita porażka.

For one thing, it turned out to be really hard

Okazało się, że stworzenie komarów

to make a malaria-resistant mosquito.

odpornych na malarię jest naprawdę trudne.

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

Jamesowi w końcu się to udało, zaledwie parę lat temu,

by adding some genes that make it impossible

dzięki dodaniu pewnych genów, które uniemożliwiają

zarodźcowi malarii przetrwanie w organizmie komara.

for the malaria parasite to survive inside the mosquito.

But that just created another problem.

Stworzyło to kolejny problem.

Mamy już komary odporne na malarię,

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

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

jak jednak zastąpić nimi wszystkie gatunki roznoszące chorobę?

Istnieje kilka możliwości.

There are a couple options,

but plan A was basically to breed up

Plan A zakładał rozmnożenie

a bunch of the new genetically-engineered mosquitos

genetycznie zmodyfikowanych komarów

release them into the wild

i wypuszczenie ich do środowiska

and hope that they pass on their genes.

z nadzieją, że przekażą swoje geny.

The problem was that you'd have to release

Problem w tym, że musielibyśmy wypuścić

literally 10 times the number of native mosquitos to work.

ich 10-krotnie więcej, niż żyje naturalnie, żeby to zadziałało.

Do wioski o populacji 10 tysięcy komarów

So in a village with 10,000 mosquitos,

you release an extra 100,000.

wypuszczamy dodatkowe 100 tysięcy.

Można się domyślić,

As you might guess,

this was not a very popular strategy with the villagers.

pomysł nie cieszył się dużą popularnością wśród mieszkańców.

(Laughter)

(Śmiech)

Then, last January, Anthony James got an email

W styczniu Anthony James dostał e-maila

from a biologist named Ethan Bier.

od biologa Ethana Biera.

Bier said that he and his grad student Valentino Gantz

Bier napisał, że wspólnie z doktorantem Valentino Gantzem

had stumbled on a tool that could not only guarantee

natrafili na narzędzie, które nie tylko zapewni,

that a particular genetic trait would be inherited,

że dana cecha genetyczna będzie dziedziczona,

but that it would spread incredibly quickly.

ale też będzie się rozprzestrzeniała niewiarygodnie szybko.

If they were right, it would basically solve the problem

Jeśli mieli rację, rozwiązałoby to problem,

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

nad którym on i James pracowali przez 20 lat.

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

W ramach testu zmodyfikowali dwa komary,

żeby miały gen odporności na malarię, a także nowe narzędzie,

and also this new tool, a gene drive,

napęd genetyczny, który wyjaśnię za moment.

which I'll explain in a minute.

Finally, they set it up so that any mosquitos

Zmodyfikowali to tak, żeby każdy komar

that had inherited the anti-malaria gene

dziedziczący gen przeciwko malarii

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

nie miał zwykłego, białego koloru oczu, ale czerwony.

Głównie dla wygody,

That was pretty much just for convenience

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

żeby można je rozróżnić na pierwszy rzut oka.

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

Te dwa czerwonookie, odporne na malarię komary

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

przeniesiono do pudełka z 30 zwykłymi, białookimi komarami,

and let them breed.

umożliwiając im rozmnażanie.

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

W dwóch pokoleniach uzyskano 3800 wnucząt.

That is not the surprising part.

Nie jest to zaskakujące.

This is the surprising part:

Zaskakujące jest to,

given that you started with just two red-eyed mosquitos

że zaczynając od dwóch czerwonookich

and 30 white-eyed ones,

i 30 białookich komarów,

you expect mostly white-eyed descendants.

oczekiwano głównie białookich potomków.

Instead, when James opened the box,

Zamiast tego, gdy James otworzył pudełko,

all 3,800 mosquitos had red eyes.

wszystkie 3800 komarów miało czerwone oczy.

When I asked Ethan Bier about this moment,

Gdy spytałam o to Ethana Biera,

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

był tak podniecony, że krzyczał do słuchawki.

That's because getting only red-eyed mosquitos

Ponieważ uzyskanie jedynie czerwonookich komarów

to pogwałcenie zasady, która jest absolutnym

violates a rule that is the absolute cornerstone of biology,

kamieniem węgielnym biologii, genetyki mendlowskiej.

Mendelian genetics.

I'll keep this quick,

W skrócie,

genetyka mendlowska mówi, że gdy samiec i samica parzą się,

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

their baby inherits half of its DNA from each parent.

ich potomek dziedziczy połowę swojego DNA od każdego rodzica.

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

Jeśli zatem pierwotny komar był aa, a nowy komar to aB,

gdzie B to gen odporności na malarię,

where B is the anti-malarial gene,

to można uzyskać potomków o czterech permutacjach:

the babies should come out in four permutations:

aa, aB, aa, Ba.

aa, aB, aa, Ba.

Instead, with the new gene drive,

Tymczasem, z nowym napędem genetycznym,

they all came out aB.

wszyscy potomkowie to aB.

Biologically, that shouldn't even be possible.

Biologicznie nie powinno być to możliwe.

So what happened?

Co się zatem stało?

The first thing that happened

Po pierwsze,

w 2012 roku odkryto narzędzie edycji genów CRISPR.

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

Many of you have probably heard about CRISPR,

Wielu zapewne słyszało o CRISPR.

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

Powiem tylko krótko, że CRISPR to narzędzie, które pozwala naukowcom

na edycję genów w bardzo precyzyjny, prosty i szybki sposób.

to edit genes very precisely, easily and quickly.

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

To możliwe dzięki wykorzystaniu mechanizmu, który wykorzystują bakterie.

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

To proteina działająca jak nożyce,

and cuts the DNA,

która tnie DNA

oraz cząsteczka RNA, która naprowadza nożyce

and there's an RNA molecule that directs the scissors

na dowolnie wybrany punkt genomu.

to any point on the genome you want.

The result is basically a word processor for genes.

W efekcie otrzymujemy edytor tekstu dla genów.

Można usunąć cały gen, wprowadzić nowy,

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

or even edit just a single letter within a gene.

czy nawet wymienić pojedynczą literę genu.

And you can do it in nearly any species.

Można to zrobić w niemal każdym gatunku.

Wspominałam już,

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

że napędy genetyczne mają początkowo dwa problemy?

The first was that it was hard to engineer a mosquito

Pierwszym była trudność stworzenia komara

to be malaria-resistant.

odpornego na malarię.

That's basically gone now, thanks to CRISPR.

Ten problem obecnie rozwiązuje CRISPR.

Drugi problem jest natury logistycznej.

But the other problem was logistical.

How do you get your trait to spread?

Jak spowodować, żeby cecha się rozprzestrzeniała?

This is where it gets clever.

Tu zastosowano sprytne rozwiązanie.

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

Parę lat temu Kevin Esvelt, biolog z Harvardu,

wondered what would happen

zastanawiał się, co by się stało,

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

gdyby CRISPR wprowadził nie tylko nowy gen,

but also the machinery that does the cutting and pasting.

ale także mechanizm, który dokonuje cięcia i wklejania.

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

Innymi słowy, co by było, gdyby CRISPR sam siebie kopiował i wklejał.

Mielibyśmy perpetuum mobile do edycji genów.

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

And that's exactly what happened.

Tak właśnie się stało.

Napęd genowy na bazie CRISPR, stworzony przez Esvelta,

This CRISPR gene drive that Esvelt created

not only guarantees that a trait will get passed on,

nie tylko zapewnia, że dana cecha zostanie odziedziczona,

but if it's used in the germline cells,

ale jego użycie w komórkach germinalnych,

automatycznie skopiuje i wklei nowy gen

it will automatically copy and paste your new gene

into both chromosomes of every single individual.

do obu chromosomów każdego osobnika.

It's like a global search and replace,

To jak globalne "wyszukaj i zamień"

lub, w języku naukowym, zmiana cechy heterozygotycznej na homozygotyczną.

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

Co to oznacza?

So, what does this mean?

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

Po pierwsze, otrzymaliśmy bardzo potężne

but also somewhat alarming new tool.

i nieco niepokojące nowe narzędzie.

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

Aż dotąd fakt, że napędy genowe nie działały najlepiej,

was actually kind of a relief.

był właściwie swego rodzaju ulgą.

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

Zazwyczaj, gdy majstrujemy przy genach organizmu,

powodujemy, że jest on gorzej przystosowany ewolucyjnie.

we make that thing less evolutionarily fit.

So biologists can make all the mutant fruit flies they want

Biolodzy mogą modyfikować muszki owocówki,

nie martwiąc się o nic.

without worrying about it.

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

Gdyby któreś uciekły, selekcja naturalna się nimi zajmie.

What's remarkable and powerful and frightening about gene drives

W przypadku napędów genowych,

tych potężnych i przerażających narzędzi, tak już nie będzie.

is that that will no longer be true.

Zakładając, że dana cecha nie będzie nosić dużego upośledzenia ewolucyjnego,

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

like a mosquito that can't fly,

jak komar, który nie może latać,

the CRISPR-based gene drive will spread the change relentlessly

napęd genowy oparty na CRISPR będzie bezustannie rozprzestrzeniać zmianę,

until it is in every single individual in the population.

aż zajdzie się ona w każdym osobniku populacji.

Niełatwo stworzyć dobrze działający napęd genowy,

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

jednak James i Esvelt uważają, że jesteśmy w stanie.

but James and Esvelt think that we can.

Dobrą wiadomością jest fakt, że to otwiera drzwi

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

wielu niezwykłym rzeczom.

Jeśli wprowadzić napęd genowy odpowiadający za odporność na malarię

If you put an anti-malarial gene drive

in just 1 percent of Anopheles mosquitoes,

do 1 procenta populacji komarów widliszka,

the species that transmits malaria,

gatunku przenoszącego malarię,

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

naukowcy szacują, że rozprzestrzeniłby się on w całej populacji w rok.

W ciągu roku można by właściwie wyeliminować malarię.

So in a year, you could virtually eliminate malaria.

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

W praktyce brakuje nam jeszcze kilku lat, żeby to osiągnąć,

a nadal tysiąc dzieci dziennie umiera.

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

Za rok ta liczba mogłaby być prawie równa zeru.

In a year, that number could be almost zero.

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

To samo dotyczy gorączki denga, czikungunii, żółtej febry.

And it gets better.

To nie wszystko.

Chcemy się pozbyć gatunków inwazyjnych,

Say you want to get rid of an invasive species,

like get Asian carp out of the Great Lakes.

na przykład pozbyć się karpia azjatyckiego z Wielkich Jezior.

All you have to do is release a gene drive

Wystarczy uwolnić napęd genowy

that makes the fish produce only male offspring.

sprawiający, że ryby produkują jedynie męskich potomków.

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

Kilka pokoleń i nie będzie już samic, nie będzie karpia.

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

W teorii moglibyśmy odtworzyć setki rodzimych gatunków,

that have been pushed to the brink.

które zostały zepchnięte na skraj wyginięcia.

OK, that's the good news,

To była dobra wiadomość.

this is the bad news.

Teraz zła wiadomość.

Napędy genowe są tak skuteczne,

Gene drives are so effective

że nawet przypadkowe wypuszczenie, mogłoby zmienić cały gatunek,

that even an accidental release could change an entire species,

and often very quickly.

często w bardzo szybki sposób.

Anthony James dobrze się zabezpieczył.

Anthony James took good precautions.

Rozmnażał swoje komary w laboratorium szczelnym biologicznie,

He bred his mosquitos in a bio-containment lab

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

użył też gatunku nierodzimego w USA,

żeby w razie ucieczki, wymarły.

so that even if some did escape,

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

Nie miałyby partnerów do rozmnażania.

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

Jednak jeśli tuzin karpi azjatyckich

z samczym napędem genetycznym

accidentally got carried from the Great Lakes back to Asia,

przypadkowo zostałby przeniesionych z Wielkich Jezior z powrotem do Azji,

they could potentially wipe out the native Asian carp population.

mógłby potencjalnie wytępić rodzimą, azjatycką populację karpia.

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

To też jest możliwe,

wiedząc, jak połączony jest nasz świat.

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

To właśnie dlatego mamy problem z gatunkami inwazyjnymi.

And that's fish.

A mowa tu tylko o rybach.

Things like mosquitos and fruit flies,

Komary czy muszki owocowe

to gatunki praktycznie nie do opanowania.

there's literally no way to contain them.

Przekraczają granice i oceany cały czas.

They cross borders and oceans all the time.

OK, the other piece of bad news

Kolejna zła wiadomości jest taka,

is that a gene drive might not stay confined

że napędy genowe nie ograniczają się

to what we call the target species.

do gatunków docelowych.

That's because of gene flow,

Wynika to z tak zwanego przepływu genów.

which is a fancy way of saying that neighboring species

Gatunki pokrewne

sometimes interbreed.

często się krzyżują.

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

Napęd genowy może zostać przekazany.

Karp azjatycki mógłby zarazić inny rodzaj karpia.

like Asian carp could infect some other kind of carp.

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

Zagrożenie jest nikłe, jeśli napęd promuje cechę taką jak kolor oczu.

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

Jest spora szansa, że w najbliższej przyszłości

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

zobaczymy roje bardzo dziwnych muszek owocowych.

Katastrofalnym w skutkach mógłby być natomiast

But it could be a disaster

if your drive is deigned to eliminate the species entirely.

napęd zaprojektowany tak, żeby wyeliminować gatunek.

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

Niepokojące jest to, że technologia potrzebna,

to genetically engineer an organism and include a gene drive,

żeby modyfikować organizm i wprowadzić napęd genowy,

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

jest dostępna w każdym laboratorium.

An undergraduate can do it.

Student może to zrobić.

A talented high schooler with some equipment can do it.

Utalentowany licealista z odpowiednim sprzętem również.

Now, I'm guessing that this sounds terrifying.

Wydaje mi się, że może to przerażać.

(Laughter)

(Śmiech)

Interestingly though, nearly every scientist I talk to

Co ciekawe, prawie każdy naukowiec, z którym rozmawiam, uważa,

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

że napędy genowe nie są tak straszne ani niebezpieczne.

Partly because they believe that scientists will be

Wierzą, że naukowcy będą bardzo ostrożni

i odpowiedzialni przy ich użyciu.

very cautious and responsible about using them.

(Śmiech)

(Laughter)

Jak dotąd tak było.

So far, that's been true.

But gene drives also have some actual limitations.

Napędy genowe mają też pewne ograniczenia.

Po pierwsze, działają jedynie w gatunkach rozmnażających się płciowo.

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

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

Na szczęście, nie mogą być użyte do modyfikacji wirusów czy bakterii.

Poza tym cecha przechodzi jedynie na każde kolejne pokolenie.

Also, the trait spreads only with each successive generation.

So changing or eliminating a population

Zatem zmiana czy eliminacja populacji

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

zachodzi tylko, jeśli dany gatunek ma szybki cykl reprodukcyjny,

like insects or maybe small vertebrates like mice or fish.

jak owady czy małe kręgowce, myszy, ryby.

In elephants or people, it would take centuries

U słoni czy ludzi zajęłoby wieki,

for a trait to spread widely enough to matter.

żeby cecha się rozprzestrzeniła. w znaczący sposób.

Ponadto, nawet przy użyciu CRISPR, nie jest tak prosto wykształcić

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

prawdziwie szkodliwą cechę. Chcąc stworzyć muszkę owocową,

Say you wanted to make a fruit fly

that feeds on ordinary fruit instead of rotting fruit,

która żywi się zwykłymi owocami zamiast gnijącymi,

with the aim of sabotaging American agriculture.

w celu sabotowania amerykańskiego rolnictwa,

najpierw trzeba się dowiedzieć,

First, you'd have to figure out

which genes control what the fly wants to eat,

jakie geny kontrolują, co muszka chce jeść,

which is already a very long and complicated project.

co samo w sobie jest długim i skomplikowanym projektem.

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

Następnie trzeba te geny zmienić, żeby zmienić zachowanie muszki

to whatever you'd want it to be,

na to pożądane,

which is an even longer and more complicated project.

co jest jeszcze dłuższym i bardziej złożonym projektem.

And it might not even work,

Co może się nie sprawdzić,

because the genes that control behavior are complex.

ponieważ geny kontrolujące zachowanie są złożone.

Jeśli zatem terrorysta ma do wyboru

So if you're a terrorist and have to choose

wyczerpujące badania naukowe,

between starting a grueling basic research program

lata drobiazgowej pracy laboratoryjnej bez gwarancji sukcesu,

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

a wysadzenie czegoś w powietrze,

or just blowing stuff up?

You'll probably choose the later.

prawdopodobnie wybierze to drugie.

This is especially true because at least in theory,

Szczególnie, że przynajmniej w teorii,

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

zbudowanie napędu odwracającego modyfikacje powinno być dość proste.

Napęd nadpisuje modyfikacje dokonane za pierwszym razem.

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

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

Jeśli zatem efekty modyfikacji nie spełniają wymagań,

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

można zastosować drugi napęd, który wszystko wymaże,

at least in theory.

przynajmniej w teorii.

OK, so where does this leave us?

W jakim kierunku zmierzamy?

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

Mamy teraz możliwość modyfikacji całych gatunków zgodnie z naszą wolą.

Czy powinniśmy to robić?

Should we?

Are we gods now?

Czy jesteśmy teraz bogami?

I'm not sure I'd say that.

Nie jestem pewna, czy tak bym to określiła.

Ale wiem,

But I would say this:

first, some very smart people

że pewni bardzo mądrzy ludzie

are even now debating how to regulate gene drives.

dyskutują obecnie, jak regulować napędy genowe.

At the same time, some other very smart people

Inni bardzo mądrzy ludzie ciężko pracują,

are working hard to create safeguards,

żeby stworzyć swoiste zabezpieczenia,

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

jak napędy samoregulujące lub zanikające po paru pokoleniach.

That's great.

Świetnie.

But this technology still requires a conversation.

Ale ta technologia nadal wymaga dyskusji.

Ze względu na naturę napędów genowych,

And given the nature of gene drives,

that conversation has to be global.

ta dyskusja musi być globalna.

Co, jeśli Kenia chce modyfikować, a Tanzania nie?

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

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

Kto powinien decydować o modyfikacjach umożliwiających latanie?

I don't have the answer to that question.

Nie mam odpowiedzi na to pytanie.

All we can do going forward, I think,

Jedyne, co możemy zrobić odnośnie przyszłości,

is talk honestly about the risks and benefits

to szczerze rozmawiać o zagrożeniach i zyskach.

and take responsibility for our choices.

Wziąć odpowiedzialność za nasze wybory,

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

zarówno za użycie napędu genowego,

jak i odstąpienie od możliwości skorzystania z niego.

but also the choice not to use one.

Ludzie zakładają, że najbezpieczniejszą opcją

Humans have a tendency to assume that the safest option

jest zachowanie status quo.

is to preserve the status quo.

But that's not always the case.

Nie zawsze tak jest.

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

Napędy genowe niosą ryzyko, które musi zostać przedyskutowane,

ale malaria istnieje i zabija 1000 osób dziennie.

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

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

Walczymy z nią pestycydami poważne szkodzącymi innym gatunkom,

including amphibians and birds.

w tym płazom i ptakom.

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

Kiedy usłyszycie o napędach genowych w nadchodzących miesiącach,

and trust me, you will be hearing about them,

a na pewno o nich usłyszycie,

remember that.

zapamiętajcie,

It can be frightening to act,

taka ingerencja może wydawać się przerażająca,

but sometimes, not acting is worse.

ale jej brak może być jeszcze gorszy.

(Applause)

(Brawa)