How CRISPR lets us edit our DNA | Jennifer Doudna

Tradutor: Raissa Mendes Revisor: Dayane Oliveira

A few years ago,

Alguns anos atrás,

with my colleague, Emmanuelle Charpentier,

com minha colega Emmanuelle Charpentier,

I invented a new technology for editing genomes.

inventei uma nova tecnologia para editar o genoma.

It's called CRISPR-Cas9.

Chama-se CRISPR-Cas9.

The CRISPR technology allows scientists to make changes

A tecnologia CRISPR permite que os cientistas façam alterações

to the DNA in cells

nas células do DNA,

that could allow us to cure genetic disease.

o que poderia nos levar à cura de doenças genéticas.

You might be interested to know

Acho que vale a pena explicar

that the CRISPR technology came about through a basic research project

que a tecnologia CRISPR surgiu de um projeto de pesquisa básico

that was aimed at discovering how bacteria fight viral infections.

destinado a descobrir como as bactérias atacam as infecções virais.

Bacteria have to deal with viruses in their environment,

As bactérias têm de lidar com vírus em seu ambiente,

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

e pode-se pensar na infecção viral como uma bomba-relógio:

a bacterium has only a few minutes to defuse the bomb

a bactéria dispõe de apenas alguns minutos para desativar a bomba

before it gets destroyed.

antes que seja destruída por ela.

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

Por isso, muitas bactérias têm nas células um sistema imunológico adaptativo

chamado CRISPR, que lhes permite detectar o DNA viral e destruí-lo.

that allows them to detect viral DNA and destroy it.

Part of the CRISPR system is a protein called Cas9,

Faz parte do sistema CRISPR uma proteína chamada Cas9,

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

que é capaz de procurar, clivar e, por fim, degradar o DNA do vírus

in a specific way.

de uma maneira específica.

And it was through our research

E foi por meio da nossa pesquisa

to understand the activity of this protein, Cas9,

para entender a atividade da proteína Cas9

that we realized that we could harness its function

que descobrimos que poderíamos utilizá-la

as a genetic engineering technology --

como tecnologia de engenharia genética,

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

uma ferramenta para cientistas apagarem ou inserirem partes específicas do DNA

dentro das células, com incrível precisão,

with incredible precision --

that would offer opportunities

o que poderia criar oportunidades

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

de fazermos coisas que realmente não foram possíveis no passado.

The CRISPR technology has already been used

A tecnologia CRISPR já foi utilizada

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

para alterar o DNA em células de camundongos e macacos,

other organisms as well.

assim como de outros organismos.

Chinese scientists showed recently

Cientistas chineses mostraram recentemente

that they could even use the CRISPR technology

ser possível usar a tecnologia CRISPR até para alterar os genes de embriões humanos.

to change genes in human embryos.

And scientists in Philadelphia showed they could use CRISPR

Cientistas da Filadélfia mostraram ser possível usar CRISPR

to remove the DNA of an integrated HIV virus

para remover o DNA de um vírus HIV integrado

from infected human cells.

de dentro de células humanas infectadas.

The opportunity to do this kind of genome editing

A oportunidade de se fazer esse tipo de edição genética

also raises various ethical issues that we have to consider,

também levanta várias questões éticas a serem consideradas,

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

pois essa tecnologia pode ser empregada não apenas em células adultas,

but also in the embryos of organisms,

mas também em embriões de organismos,

including our own species.

incluindo os da nossa própria espécie.

And so, together with my colleagues,

Então, juntamente com meus colegas,

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

solicitei um debate global sobre essa tecnologia que coinventei,

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

para que possamos avaliar todas as implicações éticas e sociais

of a technology like this.

de uma tecnologia assim.

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

Então, gostaria de lhes explicar o que é a tecnologia CRISPR,

what it can do,

o que ela pode fazer,

where we are today

em que ponto estamos hoje

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

e por que penso que temos de avançar com cautela

in the way that we employ this technology.

na forma como empregamos essa tecnologia.

When viruses infect a cell, they inject their DNA.

Quando os vírus infectam uma célula, eles injetam nela seu DNA.

And in a bacterium,

E, numa bactéria,

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

o sistema CRISPR permite que o DNA seja arrancado do vírus

and inserted in little bits into the chromosome --

e inserido em pequenos fragmentos dentro do cromossomo,

the DNA of the bacterium.

o DNA da bactéria.

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

E esses pedaços integrados do DNA viral são inseridos num local chamado CRISPR.

CRISPR significa

CRISPR stands for clustered regularly interspaced short palindromic repeats.

Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas.

(Laughter)

(Risos)

Complicado assim, dá pra ver por que usamos a sigla CRISPR.

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

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

É um mecanismo que permite às células se lembrarem, ao longo do tempo,

the viruses they have been exposed to.

dos vírus aos quais estiveram expostas.

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

E, mais importante, esses pedaços de DNA são passados à descendência das células,

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

fazendo com que elas fiquem protegidas desses vírus não apenas por uma,

but over many generations of cells.

mas por muitas gerações de células.

This allows the cells to keep a record of infection,

Isso permite que as células mantenham um registro das infecções

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

e, como minha colega Blake Wiedenheft gosta de dizer,

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

o lócus do CRISPR é efetivamente um cartão de vacina genético das células.

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

Uma vez inseridos esses fragmentos do DNA no cromossomo da bactéria,

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

a célula então faz uma pequena cópia de uma molécula chamada RNA,

which is orange in this picture,

que aparece em laranja nesta foto,

that is an exact replicate of the viral DNA.

que é uma réplica exata do DNA do vírus.

RNA is a chemical cousin of DNA,

O RNA é um primo químico do DNA,

and it allows interaction with DNA molecules

o que permite uma interação com as moléculas do DNA

that have a matching sequence.

que tenham uma sequência correspondente.

So those little bits of RNA from the CRISPR locus

Portanto, esses pequenos fragmentos de RNA do lócus do CRISPR

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

se associam, se ligam, à proteína Cas9,

which is white in the picture,

que aparece em branco na foto,

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

e formam um complexo que funciona como uma sentinela da célula.

It searches through all of the DNA in the cell,

Ele vasculha todo o DNA da célula

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

para encontrar locais que correspondam às sequências dos RNAs atuando como guias.

And when those sites are found --

E, quando tais locais são encontrados, como veem aqui, a molécula azul é o DNA,

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

this complex associates with that DNA

esse complexo associado ao DNA

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

permite que o Cas9 corte o DNA viral.

It makes a very precise break.

Ele faz uma ruptura muito precisa.

So we can think of the Cas9 RNA sentinel complex

Portanto, podemos pensar na sentinela, o complexo RNA-Cas9,

like a pair of scissors that can cut DNA --

como uma tesoura que pode cortar o DNA.

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

Ele faz uma ruptura na fita dupla da hélice do DNA.

And importantly, this complex is programmable,

E é importante ressaltar que esse complexo é programável,

so it can be programmed to recognize particular DNA sequences,

podendo ser programado para reconhecer sequências específicas do DNA

and make a break in the DNA at that site.

e fazer uma ruptura naquele local do DNA.

As I'm going to tell you now,

Como vou lhes explicar agora,

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

reconhecemos que essa atividade poderia ser aproveitada na engenharia genética

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

para permitir às células fazerem uma mudança muito precisa no DNA,

at the site where this break was introduced.

no local onde essa ruptura fosse introduzida.

That's sort of analogous

Isso lembra muito

to the way that we use a word-processing program

a forma como usamos um processador de texto

to fix a typo in a document.

para corrigir um erro de digitação num documento.

The reason we envisioned using the CRISPR system for genome engineering

O motivo de imaginamos o uso do sistema CRISPR na engenharia genética

is because cells have the ability to detect broken DNA

é que as células têm a habilidade de detectar o DNA avariado

and repair it.

e consertá-lo.

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

Então, quando a célula vegetal ou animal detecta a ruptura na fita dupla do DNA,

it can fix that break,

ela consegue reparar essa ruptura,

either by pasting together the ends of the broken DNA

seja colando as extremidades do DNA danificado,

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

com uma pequena mudança na sequência daquela posição,

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

seja integrando um novo pedaço de DNA no local da clivagem.

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

Daí, se tivermos uma maneira de efetuar uma ruptura da fita dupla dentro do DNA

at precise places,

nos lugares certos,

we can trigger cells to repair those breaks,

podemos estimular as células para reparar esses falhas,

by either the disruption or incorporation of new genetic information.

seja pela ruptura ou pela incorporação de nova informação genética.

So if we were able to program the CRISPR technology

Então, se formos capazes de programar a tecnologia CRISPR

to make a break in DNA

para fazer uma ruptura no DNA,

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

no local ou perto de uma mutação que cause a fibrose cística, por exemplo,

we could trigger cells to repair that mutation.

poderemos programar células para reparar essa mutação.

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

A engenharia genética não é nova e vem se desenvolvendo desde os anos 1970.

We've had technologies for sequencing DNA,

Tínhamos tecnologia para sequenciar o DNA,

for copying DNA,

para copiar o DNA

and even for manipulating DNA.

e até para manipular o DNA.

And these technologies were very promising,

E eram tecnologias muito promissoras,

but the problem was that they were either inefficient,

porém, ou eram ineficientes,

or they were difficult enough to use

ou eram tão difíceis de usar

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

que muitos cientistas não as adotaram em seus laboratórios,

or certainly for many clinical applications.

e elas certamente não tiveram muitos usos clínicos.

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

A oportunidade de utilizar uma tecnologia como CRISPR tem seu apelo

because of its relative simplicity.

pela sua relativa simplicidade.

We can think of older genome engineering technologies

Fazendo uma analogia, as tecnologias de engenharia genética mais antigas

as similar to having to rewire your computer

eram como se trocássemos todo o circuito elétrico do computador

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

toda vez que quiséssemos rodar um software novo,

whereas the CRISPR technology is like software for the genome,

enquanto a tecnologia CRISPR é como um software para o genoma,

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

que pode ser facilmente programado usando pequenos fragmentos de RNA.

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

Portanto, quando uma ruptura na fita dupla do DNA é feita,

we can induce repair,

podemos induzir a reparação

and thereby potentially achieve astounding things,

e, assim, teoricamente, conseguir feitos surpreendentes,

like being able to correct mutations that cause sickle cell anemia

como corrigir as mutações que causam a anemia falciforme

or cause Huntington's Disease.

ou a doença de Huntington.

I actually think that the first applications of the CRISPR technology

Na verdade, penso que as primeiras aplicações da tecnologia CRISPR

are going to happen in the blood,

vão acontecer no sangue,

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

onde é relativamente mais fácil introduzir essa ferramenta dentro das células,

compared to solid tissues.

em comparação com os tecidos sólidos.

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

Hoje, muitos trabalhos que estão sendo feitos

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

se aplicam a modelos animais de doenças humanas, como os camundongos.

The technology is being used to make very precise changes

A tecnologia está sendo usada para mudanças muito precisas,

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

que nos permitem estudar a maneira como essas mudanças no DNA das células

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

afetam um tecido ou, nesse caso, um organismo inteiro.

Now in this example,

Aqui, neste exemplo,

the CRISPR technology was used to disrupt a gene

a tecnologia CRISPR foi usada para destruir um gene,

by making a tiny change in the DNA

fazendo uma pequena mudança no DNA

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

do gene responsável pela cor preta do pelo desses camundongos.

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

Esses camundongos brancos têm uma cor diferente do resto da ninhada

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

devido apenas a uma pequena mudança em um gene do genoma inteiro

and they're otherwise completely normal.

e, aliás, eles são completamente normais.

And when we sequence the DNA from these animals,

E, ao sequenciarmos o DNA desses animais,

we find that the change in the DNA

descobrimos que a mudança no DNA

has occurred at exactly the place where we induced it,

ocorreu no local exato onde induzimos a mudança

using the CRISPR technology.

usando a tecnologia CRISPR.

Additional experiments are going on in other animals

Estudos adicionais estão sendo feitos em outros animais,

that are useful for creating models for human disease,

que serão úteis para criarmos modelos para doenças humanas,

such as monkeys.

como em macacos.

And here we find that we can use these systems

E aqui verificamos que podemos usar esses sistemas

to test the application of this technology in particular tissues,

para testar a aplicação dessa tecnologia em tecidos específicos,

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

por exemplo, descobrindo como colocar a ferramenta CRISPR dentro das células.

We also want to understand better

Também queremos entender melhor

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

como controlar a forma como o DNA é reparado após a ruptura,

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

e também como controlar e limitar qualquer tipo de desvio do alvo

or unintended effects of using the technology.

ou efeitos indesejados no uso dessa tecnologia.

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

Acho que vamos ver a aplicação clínica dessa tecnologia,

certainly in adults,

pelo menos em adultos,

within the next 10 years.

dentro dos próximos dez anos.

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

É possível que tenhamos testes clínicos,

and possibly even approved therapies within that time,

e provavelmente até terapias, aprovados nesse período,

which is a very exciting thing to think about.

algo bem emocionante de se imaginar.

And because of the excitement around this technology,

E, por causa da empolgação acerca dessa tecnologia,

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

existe muito interesse nas empresas "start-ups"

that have been founded to commercialize the CRISPR technology,

criadas para comercializar a tecnologia CRISPR,

and lots of venture capitalists

e diversos investidores estão apostando nessas empresas.

that have been investing in these companies.

But we have to also consider

Mas também temos de considerar

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

que a tecnologia CRISPR pode ser usada para coisas como o melhoramento.

Imagine that we could try to engineer humans

Imaginem que poderíamos tentar projetar humanos

that have enhanced properties, such as stronger bones,

para que tenham características melhoradas, como ossos mais fortes,

or less susceptibility to cardiovascular disease

ou menor susceptibilidade a doenças cardiovasculares,

or even to have properties

ou mesmo para ter atributos

that we would consider maybe to be desirable,

que considerássemos desejáveis,

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

como uma cor diferente dos olhos, ou uma altura maior, coisas assim.

"Designer humans," if you will.

"Humanos projetados", se preferirem.

Right now, the genetic information

Neste momento, a informação genética

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

para entender que tipos de genes dariam origem a essas características

is mostly not known.

é ainda bem desconhecida.

But it's important to know

Mas é importante saber

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

que a tecnologia CRISPR nos dá uma ferramenta para fazer tais mudanças,

once that knowledge becomes available.

quando esse conhecimento se tornar disponível.

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

Isso levanta uma série de questões éticas que temos de considerar com cuidado,

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

e esse é o motivo pelo qual eu e meus colegas pedimos uma pausa global

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

em qualquer aplicação clínica da tecnologia CRISPR em embriões humanos,

to give us time

para termos tempo

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

de realmente considerar todas as implicações de se fazer isso.

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

E, na verdade, há um precedente importante para tal pausa, ocorrido nos anos 1970,

from the 1970s,

when scientists got together

quando cientistas se reuniram

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

para convocar uma suspensão do uso da clonagem molecular,

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

até que a segurança de tal tecnologia fosse cuidadosamente testada e validada.

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

Humanos criados geneticamente ainda não estão entre nós,

but this is no longer science fiction.

mas isso não é mais ficção científica.

Genome-engineered animals and plants are happening right now.

Animais e plantas criados geneticamente já existem.

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

E isso coloca para nós todos uma enorme responsabilidade,

to consider carefully both the unintended consequences

de modo a considerar tanto as consequências involuntárias,

as well as the intended impacts of a scientific breakthrough.

quanto os impactos intencionais de uma descoberta científica.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)

(Applause ends)

(Fim dos aplausos)

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

Bruno Giussani: Jennifer, essa é uma tecnologia com enormes consequências,

as you pointed out.

como você ressaltou.

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

Sua atitude de pedir uma pausa ou uma suspensão, ou uma quarentena,

is incredibly responsible.

é incrivelmente responsável.

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

Existem, é claro, os resultados terapêuticos disso,

but then there are the un-therapeutic ones

mas também há os não terapêuticos,

and they seem to be the ones gaining traction,

e estes parecem ser os mais atraentes,

particularly in the media.

particularmente na mídia.

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

Esse é um dos últimos números da revista "The Economist", "Editando a humanidade".

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

É sobre melhoramento genético, não é sobre terapêuticas.

What kind of reactions did you get back in March

Que tipo de reação você obteve em março passado

from your colleagues in the science world,

de seus colegas do mundo científico,

when you asked or suggested

quando pediu ou sugeriu

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

que na verdade deveríamos pausar isso por um momento e pensar a respeito?

Jennifer Doudna: Penso que meus colegas ficaram, na verdade, encantados

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

to have the opportunity to discuss this openly.

de ter a oportunidade de discutir isso abertamente.

It's interesting that as I talk to people,

É interessante que, quando converso com as pessoas,

my scientific colleagues as well as others,

meus colegas cientistas, assim como com outros,

there's a wide variety of viewpoints about this.

há uma enorme variedade de pontos de vista sobre isso.

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

Claramente é um tópico que precisa de cuidadosa consideração e discussão.

BG: There's a big meeting happening in December

BG: Vai acontecer uma grande reunião em dezembro

that you and your colleagues are calling,

que você e seus colegas estão convocando,

together with the National Academy of Sciences and others,

juntamente com a Academia Nacional de Ciências e outros.

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

O que você espera que saia dessa reunião, em termos práticos?

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

JD: Bem, espero que possamos arejar as ideias

of many different individuals and stakeholders

de muitos indivíduos diferentes e interessados

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

que queiram pensar sobre como usar essa tecnologia de forma responsável.

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

Talvez não seja possível se chegar a um consenso,

mas penso que deveríamos, pelo menos, entender

but I think we should at least understand

what all the issues are as we go forward.

quais são os problemas quando avançarmos.

BG: Now, colleagues of yours,

BG: Agora, seus colegas,

like George Church, for example, at Harvard,

como George Church, de Harvard,

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

dizem: "É, questões éticas basicamente são apenas uma questão de segurança.

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

Testamos repetidas vezes nos animais e nos laboratórios,

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

e, uma vez seguros o suficiente, vamos passar para os humanos."

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

Então é um outro tipo de escola de pensamento

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

de que deveríamos usar essa oportunidade e agarrá-la.

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

Há um possível racha acontecendo na comunidade científica sobre isso?

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

Quero dizer, vamos ver alguns se contendo

because they have ethical concerns,

por causa de preocupações éticas,

and some others just going forward

e outros simplesmente avançando,

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

porque alguns países quase não regulam ou não regulam de jeito nenhum?

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

JD: Bem, como com qualquer tecnologia nova, especialmente algo assim,

there are going to be a variety of viewpoints,

vai haver uma variedade de pontos de vista,

and I think that's perfectly understandable.

e acho isso perfeitamente compreensível.

I think that in the end,

Acho que no fim

this technology will be used for human genome engineering,

essa tecnologia vai ser usada para a engenharia do genoma humano,

but I think to do that without careful consideration and discussion

mas penso que fazer isso sem cuidadosa consideração e discussão

of the risks and potential complications

dos riscos e potenciais complicações

would not be responsible.

não seria uma atitude responsável.

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

BG: Há uma porção de tecnologias e outros campos da ciência

que estão se desenvolvendo exponencialmente, assim como o seu.

that are developing exponentially, pretty much like yours.

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

Estou pensando sobre inteligência artificial, robôs autônomos, etc.

No one seems --

Ninguém parece,

aside from autonomous warfare robots --

exceto quanto ao caso dos robôs de guerra autônomos,

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

ter lançado uma discussão semelhante nesses campos,

in calling for a moratorium.

convocando uma pausa.

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

Você acha que seu debate pode servir de modelo para outras áreas?

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

JD: Bem, penso que é difícil para os cientistas saírem do laboratório.

Speaking for myself,

Falando por mim mesma,

it's a little bit uncomfortable to do that.

é um pouco desconfortável fazer isso.

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

Mas acho que estar envolvida na gênese disso

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

realmente coloca a mim e meus colegas numa posição de responsabilidade.

And I would say that I certainly hope that other technologies

E eu diria que certamente espero que outras tecnologias

will be considered in the same way,

sejam consideradas da mesma forma,

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

da mesma forma que consideraríamos algo que poderia ter implicações

in other fields besides biology.

em outros campos além da biologia.

BG: Jennifer, thanks for coming to TED.

BG: Jennifer, obrigada por vir ao TED.

JD: Thank you.

JD: Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)