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

Tradutor: Raissa Mendes Revisor: Ruy Lopes Pereira

So this is a talk about gene drives,

Esta palestra é sobre "gene drives",

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

mas vou começar com uma breve história.

20 years ago, a biologist named Anthony James

Vinte anos atrás, um biólogo chamado Anthony James

got obsessed with the idea of making mosquitos

ficou obcecado pela ideia de criar mosquitos

that didn't transmit malaria.

que não transmitissem a malária.

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

A ideia era sensacional,

mas revelou-se um completo fracasso.

For one thing, it turned out to be really hard

Para começar, provou-se extremamente difícil

to make a malaria-resistant mosquito.

criar um mosquito resistente à malária.

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

Mas, finalmente, há alguns anos, James realizou a proeza,

by adding some genes that make it impossible

ao implantar alguns genes que tornam impossível

for the malaria parasite to survive inside the mosquito.

ao parasita da malária sobreviver dentro do mosquito.

But that just created another problem.

Mas isso acabou criando outro problema.

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

Após criar um mosquito resistente à malária,

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

como substituir todos os mosquitos transmissores da malária?

There are a couple options,

Havia algumas opções,

but plan A was basically to breed up

mas o plano A era basicamente criar

a bunch of the new genetically-engineered mosquitos

um monte de mosquitos geneticamente modificados,

release them into the wild

soltá-los na natureza

and hope that they pass on their genes.

e esperar que transmitissem seus genes.

The problem was that you'd have to release

O problema é que teríamos de soltar

literally 10 times the number of native mosquitos to work.

dez vezes o número de mosquitos nativos existentes para isso funcionar.

So in a village with 10,000 mosquitos,

Assim, numa cidade com 10 mil mosquitos,

you release an extra 100,000.

teríamos de soltar 100 mil a mais.

As you might guess,

Como podem imaginar,

this was not a very popular strategy with the villagers.

essa estratégia não foi muito bem recebida pelos habitantes.

(Laughter)

(Risos)

Then, last January, Anthony James got an email

Entretanto, em janeiro passado, Anthony James recebeu um e-mail

from a biologist named Ethan Bier.

de um biólogo chamado Ethan Bier.

Bier said that he and his grad student Valentino Gantz

Bier disse que ele e seu aluno Valentino Gantz, da pós-graduação,

had stumbled on a tool that could not only guarantee

depararam com uma ferramenta que poderia garantir

that a particular genetic trait would be inherited,

que um traço genético específico pudesse não só ser herdado,

but that it would spread incredibly quickly.

mas também espalhado com incrível rapidez.

If they were right, it would basically solve the problem

Se estivessem certos, praticamente isso resolveria o problema

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

em que James e ele trabalhavam há 20 anos.

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

Como teste, criaram dois mosquitos para portar o gene antimalária,

and also this new tool, a gene drive,

bem como a nova ferramenta: "gene drive",

which I'll explain in a minute.

sobre a qual vou falar daqui a pouco.

Finally, they set it up so that any mosquitos

E fizeram de tal forma que os mosquitos

that had inherited the anti-malaria gene

que herdassem o gene antimalária

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

tivessem olhos vermelhos em vez dos usuais olhos brancos.

That was pretty much just for convenience

Fizeram assim por conveniência,

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

de modo que, só de olhar, conseguiriam diferenciá-los.

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

Colocaram esses 2 mosquitos antimalária, de olhos vermelhos,

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

numa caixa com 30 mosquitos comuns, de olhos brancos,

and let them breed.

para que se cruzassem.

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

Em duas gerações, os mosquitos tinham produzido 3,8 mil netos.

That is not the surprising part.

Mas essa não foi a parte surpreendente.

This is the surprising part:

Eis a parte surpreendente:

given that you started with just two red-eyed mosquitos

como começaram com apenas 2 mosquitos de olhos vermelhos

and 30 white-eyed ones,

e 30 de olhos brancos,

you expect mostly white-eyed descendants.

esperava-se uma maioria de descendentes de olhos brancos.

Instead, when James opened the box,

Em vez disso, quando James abriu a caixa,

all 3,800 mosquitos had red eyes.

todos os 3,8 mil mosquitos tinham olhos vermelhos.

When I asked Ethan Bier about this moment,

Quando perguntei a Ethan Bier sobre aquele momento,

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

ele ficou tão empolgado que começou a gritar ao telefone.

That's because getting only red-eyed mosquitos

O motivo é que conseguir apenas mosquitos de olhos vermelhos

violates a rule that is the absolute cornerstone of biology,

viola uma regra que é a base da biologia,

Mendelian genetics.

a genética mendeliana.

I'll keep this quick,

Em poucas palavras,

o mendelismo diz que, quando um macho e uma fêmea se cruzam,

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

their baby inherits half of its DNA from each parent.

a cria herda metade do DNA de cada um.

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

Assim, se o mosquito original era aa, e o novo mosquito é aB,

where B is the anti-malarial gene,

em que B é um gene antimalária,

the babies should come out in four permutations:

as crias deveriam vir em quatro permutações:

aa, aB, aa, Ba.

aa, aB, aa, Ba.

Instead, with the new gene drive,

Em vez disso, com o novo "gene drive",

they all came out aB.

elas todas vieram aB.

Biologically, that shouldn't even be possible.

Biologicamente, isso nem deveria ser possível.

So what happened?

Então, o que aconteceu?

The first thing that happened

A primeira coisa foi a descoberta, em 2012, de uma ferramenta

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

para a edição de genes, conhecida como CRISPR.

Many of you have probably heard about CRISPR,

Provavelmente, muitos já ouviram falar do CRISPR,

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

uma ferramenta que permite aos pesquisadores

editar genes de forma bem precisa, fácil e rápida.

to edit genes very precisely, easily and quickly.

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

Ela faz isso aproveitando um mecanismo já existente na bactéria.

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

Resumidamente, há uma proteína que age como uma tesoura e corta o DNA,

and cuts the DNA,

e há uma molécula de RNA que guia a tesoura

and there's an RNA molecule that directs the scissors

para qualquer ponto que se queira do genoma.

to any point on the genome you want.

The result is basically a word processor for genes.

O resultado basicamente é um processador de palavras para genes.

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

Podemos retirar um gene inteiro, colocar outro no lugar,

or even edit just a single letter within a gene.

ou até editar uma única letra dentro de um gene.

And you can do it in nearly any species.

E podemos fazer isso com quase todas as espécies.

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

Lembram que eu disse que os "gene drives" tinham dois problemas?

The first was that it was hard to engineer a mosquito

O primeiro é que era difícil criar um mosquito

to be malaria-resistant.

resistente à malária.

That's basically gone now, thanks to CRISPR.

Isso está praticamente resolvido, graças ao CRISPR.

But the other problem was logistical.

Mas o outro problema era de logística:

How do you get your trait to spread?

como disseminar um determinado traço?

This is where it gets clever.

É aqui que a coisa fica interessante.

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

Há alguns anos, Kevin Esvelt, um biólogo de Harvard,

wondered what would happen

começou a imaginar o que aconteceria se CRISPR inserisse

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

não só um novo gene, mas também o mecanismo de "cortar e colar".

but also the machinery that does the cutting and pasting.

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

Em outras palavras: e se CRISPR também copiasse e colasse a si próprio?

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

Teríamos, então, o moto-perpétuo para a edição de genes.

And that's exactly what happened.

E foi exatamente o que aconteceu.

This CRISPR gene drive that Esvelt created

Esse "gene drive" CRISPR criado por Esvelt

not only guarantees that a trait will get passed on,

garante não apenas que um traço seja transmitido,

but if it's used in the germline cells,

mas que, se usado nas células germinativas,

it will automatically copy and paste your new gene

vá automaticamente "copiar e colar" o novo gene

into both chromosomes of every single individual.

em ambos os cromossomos de cada um dos indivíduos.

It's like a global search and replace,

É como "localizar e substituir" tudo,

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

ou, em termos científicos, transformar um traço heterozigótico em homozigótico.

So, what does this mean?

Mas o que significa tudo isso?

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

Primeiramente, que temos uma ferramenta muito poderosa,

but also somewhat alarming new tool.

mas também, de certo modo, alarmante.

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

Até agora, o fato de o "gene drive" não ter funcionado muito bem

was actually kind of a relief.

na verdade foi um alívio.

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

Normalmente, ao alterar os genes de um organismo,

nós o tornamos menos apto a evoluir.

we make that thing less evolutionarily fit.

So biologists can make all the mutant fruit flies they want

Portanto, os biólogos podem criar

as moscas-da-fruta que quiserem sem se preocupar.

without worrying about it.

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

Se alguma escapar, a seleção natural vai se encarregar dela.

What's remarkable and powerful and frightening about gene drives

O que é impressionante, poderoso e assustador sobre os "gene drives"

is that that will no longer be true.

é que isso não se aplica mais a eles.

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

Assumindo que o traço não tenha uma grande deficiência evolutiva,

like a mosquito that can't fly,

como um mosquito que não consiga voar,

the CRISPR-based gene drive will spread the change relentlessly

o "gene drive" baseado no CRISPR vai espalhar a mudança incessantemente

until it is in every single individual in the population.

até que ela esteja em todos os indivíduos da população.

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

Bem, não é fácil fazer o "gene drive" funcionar assim tão bem,

but James and Esvelt think that we can.

mas James e Esvelt acham que é possível.

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

A boa notícia é que isso abre a porta para algumas coisas notáveis.

If you put an anti-malarial gene drive

Se colocarmos um "gene drive" antimalária

in just 1 percent of Anopheles mosquitoes,

em apenas 1% dos mosquitos "Anopheles",

the species that transmits malaria,

a espécie que transmite a malária,

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

os pesquisadores calculam que ele vá se propagar

por toda a população dentro de um ano.

So in a year, you could virtually eliminate malaria.

Assim, em um ano, poderíamos virtualmente eliminar a malária.

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

Na prática, ainda vamos levar alguns anos para fazer isso,

lembrando que morrem mil crianças por dia de malária.

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

In a year, that number could be almost zero.

Em um ano, poderíamos zerar esse número.

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

O mesmo se aplica à dengue, Chikungunya e à febre amarela.

And it gets better.

E tem mais.

Say you want to get rid of an invasive species,

Digamos que queiramos nos livrar de espécies invasivas,

like get Asian carp out of the Great Lakes.

como tirar a carpa asiática dos Grandes Lagos.

All you have to do is release a gene drive

Para isso, basta liberar um "gene drive"

that makes the fish produce only male offspring.

que faça as carpas produzirem apenas machos.

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

Em poucas gerações, não haveria fêmeas.

Seria o fim dessas carpas.

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

Em tese, significa poder recuperar centenas de espécies nativas em risco.

that have been pushed to the brink.

OK, that's the good news,

Bem, essas foram as boas novas,

this is the bad news.

mas aqui vêm as más.

Gene drives are so effective

Os "Gene drives" são tão efetivos

that even an accidental release could change an entire species,

que até uma liberação acidental poderia alterar uma espécie inteira,

and often very quickly.

e normalmente bem depressa.

Anthony James took good precautions.

Anthony James tomou boas precauções.

He bred his mosquitos in a bio-containment lab

Ele criou mosquitos em laboratórios de biocontenção

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

e também usou uma espécie não nativa dos EUA,

so that even if some did escape,

de modo que, mesmo se alguns escapassem,

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

simplesmente morreriam, pois não haveria com quem cruzar.

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

Mas também é verdade que, se uma dúzia de carpas asiáticas transgênicas macho

accidentally got carried from the Great Lakes back to Asia,

acidentalmente fossem levadas dos Grandes Lagos de volta para a Ásia,

they could potentially wipe out the native Asian carp population.

elas teriam o potencial de acabar com a população nativa de carpas asiáticas.

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

O que não é tão improvável nesse nosso mundo tão conectado.

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

E essa é a razão de termos problemas com espécies invasivas.

And that's fish.

E estamos falando de peixes.

Things like mosquitos and fruit flies,

Quanto a mosquitos e moscas-da-fruta,

there's literally no way to contain them.

literalmente não há como contê-los.

Eles atravessam fronteiras e oceanos o tempo todo.

They cross borders and oceans all the time.

OK, the other piece of bad news

Bem, a outra má notícia

is that a gene drive might not stay confined

é que o "gene drive" talvez não se restrinja

to what we call the target species.

ao que chamamos espécies-alvo.

That's because of gene flow,

Isso ocorre devido ao fluxo gênico,

which is a fancy way of saying that neighboring species

que é um jeito bonito de falar que espécies próximas

sometimes interbreed.

às vezes acasalam entre si.

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

Se isso acontecer, será possível a transmissão de um "gene drive",

like Asian carp could infect some other kind of carp.

possibilitando àquela carpa infectar outros tipos de carpa.

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

Seria bom se o "drive" promovesse só um traço, como a cor dos olhos.

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

De fato, há uma boa chance de vermos

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

uma onda de moscas-da-fruta esquisitas num futuro próximo.

But it could be a disaster

Mas poderá ser um desastre

if your drive is deigned to eliminate the species entirely.

se seu "drive" for concebido para eliminar a espécie completamente.

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

Uma outra grande preocupação é que a tecnologia para fazer isso,

to genetically engineer an organism and include a gene drive,

criar geneticamente um organismo e implantar um "gene drive",

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

é algo que praticamente qualquer laboratório no mundo pode fazer.

An undergraduate can do it.

Um estudante de graduação consegue fazê-lo.

A talented high schooler with some equipment can do it.

Um aluno de colégio talentoso com algum equipamento consegue fazê-lo.

Now, I'm guessing that this sounds terrifying.

Posso imaginar como isso soa assustador.

(Laughter)

(Risos)

Interestingly though, nearly every scientist I talk to

Curiosamente, a maioria dos cientistas com quem conversei

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

parece achar que edições genéticas não são assim tão assustadoras ou perigosas.

Partly because they believe that scientists will be

Em parte, por acreditarem que os cientistas vão ser

bem cautelosos e responsáveis ao usá-las.

very cautious and responsible about using them.

(Laughter)

(Risos)

So far, that's been true.

Até agora tem sido assim.

But gene drives also have some actual limitations.

Mas os "gene drives" também têm suas limitações.

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

Primeiro, eles funcionam apenas em espécies que se reproduzem sexualmente.

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

Ainda bem, pois eles não podem ser usados para criar vírus ou bactérias.

Also, the trait spreads only with each successive generation.

Além disso, o traço se espalha apenas através das sucessivas gerações.

So changing or eliminating a population

Assim, mudar ou eliminar uma população

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

é prático apenas se aquela espécie tiver um ciclo reprodutivo rápido,

like insects or maybe small vertebrates like mice or fish.

como insetos ou talvez pequenos vertebrados, como camundongo ou peixe.

In elephants or people, it would take centuries

Em elefantes ou pessoas, levaria séculos

for a trait to spread widely enough to matter.

para um traço se espalhar o suficiente para fazer diferença.

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

Ademais, mesmo com CRISPR, não é fácil criar um traço realmente devastador.

Digamos que se queira criar uma mosca-da-fruta

Say you wanted to make a fruit fly

that feeds on ordinary fruit instead of rotting fruit,

que se alimente da fruta sadia, em vez da podre,

with the aim of sabotaging American agriculture.

com o objetivo de sabotar a agricultura norte-americana.

First, you'd have to figure out

Primeiro, teríamos de descobrir que genes controlam o que a mosca quer comer,

which genes control what the fly wants to eat,

which is already a very long and complicated project.

o que já é um projeto muito longo e complicado.

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

Depois, teríamos de alterar esses genes para mudar o comportamento da mosca

to whatever you'd want it to be,

seja lá para o que se quisesse,

which is an even longer and more complicated project.

que é um projeto até mais longo e complicado.

And it might not even work,

E pode ser que nem funcione,

because the genes that control behavior are complex.

pois os genes que controlam o comportamento são complexos.

So if you're a terrorist and have to choose

Aí, se um terrorista tiver de escolher entre um longo programa de pesquisa

between starting a grueling basic research program

que exija anos de trabalho em laboratório, e ainda assim não funcionar,

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

ou simplesmente explodir coisas,

or just blowing stuff up?

You'll probably choose the later.

provavelmente vai escolher o segundo.

This is especially true because at least in theory,

Isso é verdade, pois, pelo menos em tese,

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

deve ser bem fácil construir o chamado "drive" reverso,

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

feito para se sobrepor à mudança realizada pelo primeiro "gene drive".

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

Assim, se não gostarmos dos efeitos de uma mudança,

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

basta implantar um segundo "drive" para cancelar o primeiro,

at least in theory.

pelo menos teoricamente.

OK, so where does this leave us?

Então, em que pé estamos?

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

Atualmente temos a capacidade de mudar espécies inteiras à vontade.

Should we?

Deveríamos?

Are we gods now?

Agora viramos deuses?

I'm not sure I'd say that.

Eu não diria isso.

But I would say this:

Mas diria o seguinte:

first, some very smart people

primeiro, algumas pessoas muito inteligentes

are even now debating how to regulate gene drives.

estão neste instante debatendo como regular os "gene drives".

At the same time, some other very smart people

Ao mesmo tempo, outras pessoas muito inteligentes

are working hard to create safeguards,

estão dando duro para criar salvaguardas,

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

como "gene drives" autorregulados ou que se extingam após algumas gerações.

That's great.

Isso é ótimo.

But this technology still requires a conversation.

Mas essa tecnologia ainda requer um debate.

And given the nature of gene drives,

E, dada a natureza dos "gene drives",

that conversation has to be global.

esse debate tem de ser mundial.

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

E se o Quênia quiser usar um "drive", mas a Tanzânia não?

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

Quem decide se devemos liberar um "gene drive" que possa voar?

I don't have the answer to that question.

Não tenho resposta para isso.

All we can do going forward, I think,

Penso que o que devemos fazer ao avançar

is talk honestly about the risks and benefits

é falar abertamente sobre os riscos e benefícios

and take responsibility for our choices.

e assumir a responsabilidade pelas nossas escolhas.

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

Não me refiro apenas à escolha de usar um "gene drive",

but also the choice not to use one.

mas também a escolha de não usar um.

Humans have a tendency to assume that the safest option

Os humanos têm a tendência de presumir que a opção mais segura

is to preserve the status quo.

seja preservar o status quo.

But that's not always the case.

Mas nem sempre esse é o caso.

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

Os "gene drives" apresentam riscos, e eles têm de ser discutidos,

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

mas a malária está aí e mata mil pessoas por dia.

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

Para combatê-la, espalhamos pesticidas que causam graves danos a outras espécies,

including amphibians and birds.

inclusive aos anfíbios e pássaros.

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

Assim, quando ouvirem sobre os "gene drives" nos próximos meses,

and trust me, you will be hearing about them,

e, acreditem, vocês vão ouvir falar deles,

remember that.

lembrem-se disto:

It can be frightening to act,

agir pode ser assustador,

but sometimes, not acting is worse.

mas, às vezes,

deixar de agir pode ser pior.

(Applause)

(Aplausos)