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

Tradutor: MISAEL GOMES DE SOUZA Revisora: Margarida Ferreira

So this is a talk about gene drives,

Esta é uma palestra sobre transmissão genética,

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

mas vou começar por contar uma pequena história.

20 years ago, a biologist named Anthony James

Há 20 anos, um biólogo chamado Anthony James

got obsessed with the idea of making mosquitos

ficou obcecado com a 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 fracasso total.

For one thing, it turned out to be really hard

Para começar, mostrou-se extremamente difícil

to make a malaria-resistant mosquito.

criar um mosquito resistente à malária.

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

Finalmente, há uns anos, James conseguiu essa proeza,

by adding some genes that make it impossible

ao adicionar alguns genes que tornam impossível

for the malaria parasite to survive inside the mosquito.

que o parasita da malária sobreviva dentro do mosquito.

But that just created another problem.

Mas isso acabou por criar 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?

o que fazer para 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 criar um monte de mosquitos

a bunch of the new genetically-engineered mosquitos

geneticamente modificados,

release them into the wild

soltá-los na natureza

and hope that they pass on their genes.

e esperar que transmitissem os seus genes.

The problem was that you'd have to release

O problema é que, para isso, teríamos de libertar

literally 10 times the number of native mosquitos to work.

dez vezes o número de mosquitos nativos.

So in a village with 10,000 mosquitos,

Assim, numa aldeia com 10 mil mosquitos,

you release an extra 100,000.

teríamos de libertar mais de 100 mil.

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

Mas, 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 dizia que ele e um seu aluno Valentino Gantz,

had stumbled on a tool that could not only guarantee

tinham deparado com uma ferramenta que podia garantir

that a particular genetic trait would be inherited,

o carácter hereditário do gene específico

but that it would spread incredibly quickly.

e a sua disseminação com incrível rapidez.

If they were right, it would basically solve the problem

Se estivessem certos, isso praticamente resolveria o problema

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

em que ele e James estavam a trabalhar há 20 anos.

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

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

and also this new tool, a gene drive,

assim como essa nova ferramenta, um gene condutor,

which I'll explain in a minute.

que vou explicar dentro de instantes.

Finally, they set it up so that any mosquitos

Fizeram isso de tal forma que qualquer mosquito

that had inherited the anti-malaria gene

que herdasse o gene antimalária

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

não tivesse os usuais olhos brancos, mas, em vez disso, olhos vermelhos.

That was pretty much just for convenience

Isso foi feito por conveniência,

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

de modo que, só de olhar, soubessem qual era qual.

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

Colocaram esses dois 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 se cruzarem.

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

Em duas gerações, os mosquitos produziram 3800 netos.

That is not the surprising part.

Essa não foi a parte surpreendente.

This is the surprising part:

A parte surpreendente foi que,

given that you started with just two red-eyed mosquitos

como começaram com apenas dois mosquitos de olhos vermelhos

and 30 white-eyed ones,

e 30 mosquitos 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 38000 mosquitos tinham olhos vermelhos.

When I asked Ethan Bier about this moment,

Quando perguntei a Ethan Bier sobre aquela situação,

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

ele ficou tão entusiasmado que começou a gritar ao telefone.

That's because getting only red-eyed mosquitos

Conseguir apenas mosquitos de olhos vermelhos

violates a rule that is the absolute cornerstone of biology,

viola uma regra que é a pedra fundamental da biologia,

as Leis de Mendel.

Mendelian genetics.

I'll keep this quick,

Vou ser breve.

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

As Leis de Mendel dizem que, quando um macho e uma fêmea se cruzam,

their baby inherits half of its DNA from each parent.

as crias herdam metade do ADN de cada lado.

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

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

where B is the anti-malarial gene,

em que B é o gene antimalária,

the babies should come out in four permutations:

as crias deviam surgir em quatro combinações:

aa, aB, aa, Ba.

aa, aB, aa, Ba.

Instead, with the new gene drive,

Em vez disso, com o novo gene condutor,

they all came out aB.

apareceram todos aB.

Biologically, that shouldn't even be possible.

Biologicamente, isso nem devia ser possível.

So what happened?

Então, o que aconteceu?

The first thing that happened

A primeira coisa que aconteceu foi a descoberta de uma ferramenta

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

para alterar o gene, conhecida por CRISPR, em 2012.

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 investigadores

alterar genes de forma muito precisa, fácil e rápida.

to edit genes very precisely, easily and quickly.

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

Faz-se isso aproveitando um mecanismo já existente na bactéria.

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

Há uma proteína que age como uma tesoura e corta o ADN,

and cuts the DNA,

e há uma molécula de ARN que guia a tesoura

and there's an RNA molecule that directs the scissors

para qualquer ponto do genoma que quisermos.

to any point on the genome you want.

The result is basically a word processor for genes.

O resultado 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 alterar uma única letra dentro de um gene.

And you can do it in nearly any species.

Podemos fazer isso com quase todas as espécies.

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

Lembram-se de que eu disse que os genes condutores

inicialmente 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.

para ser resistente à malária.

That's basically gone now, thanks to CRISPR.

Isso praticamente está 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 se espalha uma característica?

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 uns anos, um biólogo de Harvard, chamado Kevin Esvelt

wondered what would happen

imaginou o que aconteceria

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

se o CRISPR não só inserisse um novo gene,

but also the machinery that does the cutting and pasting.

mas também o mecanismo que faz o "cortar" e "colar".

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

Por outras palavras, se o CRISPR também copiasse e se colasse a si mesmo,

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

acabaríamos com uma máquina de movimento perpétuo

para alteração de genes.

And that's exactly what happened.

Foi exatamente o que aconteceu.

This CRISPR gene drive that Esvelt created

Esse gene condutor do CRISPR que Esvelt criou

not only guarantees that a trait will get passed on,

garante que uma característica se transmite,

but if it's used in the germline cells,

mas, se for usado nas células germinativas,

it will automatically copy and paste your new gene

vai automaticamente copiar e colar o seu 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 uma busca e substituição globais

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

ou, em termos científicos, transforma um heterozigoto em homozigoto.

So, what does this mean?

O que é que isso significa?

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

Para começar, significa que temos uma nova ferramenta muito poderosa,

but also somewhat alarming new tool.

mas também de certa forma alarmante.

Até agora, o facto de o gene condutor não ter funcionado muito bem

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

was actually kind of a relief.

foi na verdade um alívio.

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

Normalmente, ao alterarmos os genes de um organismo,

we make that thing less evolutionarily fit.

tornamo-los menos aptos a evoluir.

So biologists can make all the mutant fruit flies they want

Assim, os biólogos podem criar

todas as moscas da fruta mutantes que quiserem, sem se preocuparem.

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 genes condutores

is that that will no longer be true.

é que isso vai deixar de ser verdade.

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

Assumindo que a sua característica não tem um grande defeito evolutivo,

like a mosquito that can't fly,

como um mosquito que não pode voar,

the CRISPR-based gene drive will spread the change relentlessly

o gene condutor baseado no CRISPR vai espalhar esta mudança sem cessar

until it is in every single individual in the population.

até que esteja em todos os indivíduos da população.

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

Não é fácil conseguir que o gene condutor funcione 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.

Felizmente, isso abre a porta a algumas coisas notáveis.

Se colocarmos um gene condutor antimalária

If you put an anti-malarial gene drive

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 investigadores calculam que ele se disseminará por toda a população num ano.

So in a year, you could virtually eliminate malaria.

Assim, num ano, podíamos praticamente eliminar a malária.

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

Na prática, ainda estamos a uns anos de podermos fazer isso,

mas morrem 1000 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.

Num ano, esse número poderia chegar a zero.

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

O mesmo se aplica à febre dengue, ao chikungunya e à febre amarela.

And it gets better.

E há mais.

Say you want to get rid of an invasive species,

Digamos que queremos livrar-nos de espécies invasivas,

like get Asian carp out of the Great Lakes.

por exemplo, libertar os Grandes Lagos da carpa asiática.

All you have to do is release a gene drive

Basta libertarmos um gene condutor

that makes the fish produce only male offspring.

que faça o peixe produzir apenas crias machos.

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

Em poucas gerações, não haverá fêmeas, acabaram-se as carpas.

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

Em teoria, podemos repor centenas de espécies nativas

that have been pushed to the brink.

que estão à beira de extinção.

OK, that's the good news,

Bem, esta foi a notícia boa,

this is the bad news.

mas também há má notícias.

Gene drives are so effective

As alterações genéticas são tão eficazes

that even an accidental release could change an entire species,

que mesmo uma libertação acidental poderá mudar uma espécie inteira,

and often very quickly.

e normalmente muito depressa.

Anthony James took good precautions.

Anthony James tomou boas precauções.

He bred his mosquitos in a bio-containment lab

Criou mosquitos num laboratório confinado

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 que alguns se extraviassem,

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

morreriam, porque não teriam ninguém com quem acasalar.

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 macho modificadas

accidentally got carried from the Great Lakes back to Asia,

fossem levadas acidentalmente dos Grandes Lagos para a Ásia,

they could potentially wipe out the native Asian carp population.

elas podiam 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, considerando como o nosso mundo está ligado.

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

É por isso que temos um problema com as espécies invasivas.

And that's fish.

Estamos a falar de peixes.

Things like mosquitos and fruit flies,

Não há hipótese de conter

coisas como mosquitos e moscas da fruta,

there's literally no way to contain them.

Estão sempre a atravessar fronteiras e oceanos.

They cross borders and oceans all the time.

OK, the other piece of bad news

Ok, a outra parte da má notícia

is that a gene drive might not stay confined

é que o gene condutor pode não ficar restrito

to what we call the target species.

ao que chamamos as espécies alvo.

That's because of gene flow,

Isso ocorre por causa do fluxo do gene,

which is a fancy way of saying that neighboring species

o que é uma forma elegante de dizer que as espécies vizinhas

sometimes interbreed.

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

por vezes se cruzam entre si.

Se isso acontecer, é possível

que esse estímulo genético possa transmitir-se

like Asian carp could infect some other kind of carp.

assim como a carpa asiática pode infetar outros tipos de carpas.

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

Não é tão mau assim se o condutor só promover uma característica,

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

como a cor dos olhos.

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

De facto, há uma boa hipótese de que veremos

uma onda de moscas da fruta muito estranhas, num futuro próximo.

But it could be a disaster

if your drive is deigned to eliminate the species entirely.

Mas pode ser um desastre se o condutor for concebido

para eliminar totalmente a espécie.

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

A última coisa preocupante é que a tecnologia

to genetically engineer an organism and include a gene drive,

para criar geneticamente um organismo e incluir um gene condutor,

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

é algo que qualquer laboratório no mundo pode fazer.

An undergraduate can do it.

Um estudante pode fazê-lo.

Um aluno de liceu com talento e com algum equipamento pode fazê-lo.

A talented high schooler with some equipment can do it.

Now, I'm guessing that this sounds terrifying.

Imagino como isso soa assustador.

(Laughter)

(Risos)

Interestingly though, nearly every scientist I talk to

Curiosamente, quase todos os cientistas com quem conversei

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

pensavam que as alterações genéticas não são tão assustadoras ou perigosas.

Partly because they believe that scientists will be

Em parte, por acreditarem que os cientistas vão ser cautelosos

very cautious and responsible about using them.

e responsáveis ao usá-las.

(Laughter)

(Risos)

So far, that's been true.

Até agora, isso tem sido verdade.

But gene drives also have some actual limitations.

Mas as alterações genéticas também têm limitações reais.

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

Primeiro, por só funcionarem em espécies que se reproduzem sexualmente.

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

Assim, felizmente, não podem ser usados para criar vírus ou bactérias.

Also, the trait spreads only with each successive generation.

A característica também só se espalha em cada geração sucessiva.

So changing or eliminating a population

Assim, alterar ou eliminar uma população

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

só é prático se essa espécie tiver um ciclo reprodutivo rápido,

like insects or maybe small vertebrates like mice or fish.

como os insetos ou pequenos vertebrados, como os ratos ou os peixes.

In elephants or people, it would take centuries

Nos elefantes e nas pessoas, levaria séculos

for a trait to spread widely enough to matter.

para espalhar uma característica com uma dimensão que fizesse a diferença.

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

Mesmo com o CRISPR, não é fácil criar uma característica devastadora.

Digamos que queremos fazer uma mosca da fruta

Say you wanted to make a fruit fly

that feeds on ordinary fruit instead of rotting fruit,

que se alimente de fruta comum em vez de fruta 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

which genes control what the fly wants to eat,

quais os genes que controlam o que a mosca quer comer,

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,

para aquilo que quiséssemos,

which is an even longer and more complicated project.

um projeto ainda mais longo e mais complicado.

And it might not even work,

E pode nem sequer funcionar,

because the genes that control behavior are complex.

porque os genes que controlam o comportamento são complexos.

So if you're a terrorist and have to choose

Um terrorista terá de escolher

entre um cansativo programa de investigação,

between starting a grueling basic research program

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

que vai exigir anos de meticuloso trabalho laboratorial e pode não funcionar,

ou simplesmente fazer explodir coisas.

or just blowing stuff up?

You'll probably choose the later.

Provavelmente vai escolher este último.

This is especially true because at least in theory,

Isso é sobretudo verdadeiro porque, pelo menos em teoria,

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

seria bem fácil construir a chamada alteração inversa

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

que corrige a alteração feita pelo primeiro gene condutor.

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

Assim, se não gostarmos dos efeitos duma mudança,

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

podemos libertar uma segunda alteração que cancele a primeira.

at least in theory.

pelo menos teoricamente.

OK, so where does this leave us?

Onde é que isso nos coloca?

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

Atualmente temos a capacidade de alterar espécies inteiras à vontade.

Should we?

Devemos fazer isso?

Are we gods now?

Somos deuses agora?

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, há pessoas muito inteligentes

are even now debating how to regulate gene drives.

que estão hoje a discutir como regular os genes condutores.

At the same time, some other very smart people

Ao mesmo tempo, outras pessoas muito inteligentes

are working hard to create safeguards,

estão a trabalhar para criar salvaguardas,

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

como genes condutores autorregulados ou que acabem ao fim de poucas gerações.

That's great.

Isso é ótimo.

But this technology still requires a conversation.

Mas esta tecnologia ainda requer um debate.

And given the nature of gene drives,

E, dada a natureza dos genes condutores

that conversation has to be global.

esse debate tem de ser global.

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

E se o Quénia quiser usar um condutor, mas a Tanzânia não quiser?

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

Quem decide se devemos libertar um gene condutor que pode voar?

I don't have the answer to that question.

Não tenho resposta para esta pergunta.

All we can do going forward, I think,

Penso que tudo o que podemos fazer ao prosseguir,

is talk honestly about the risks and benefits

é falar honestamente 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,

Ou seja, não apenas a escolha para usar um gene condutor,

mas também a escolha de não usar um outro.

but also the choice not to use one.

Humans have a tendency to assume that the safest option

Os seres humanos têm a tendência de assumir que a opção mais segura

is to preserve the status quo.

é preservar o status quo.

But that's not always the case.

Mas nem sempre é esse o caso.

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

Os genes condutores têm riscos que precisam de ser analisados.

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

A malária existe hoje e mata 1000 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.

incluindo os anfíbios e as aves.

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

Assim, quando ouvirem falar de estímulos genéticos nos próximos meses,

and trust me, you will be hearing about them,

— e de certeza que vão ouvir falar deles —

remember that.

lembrem-se disso.

It can be frightening to act,

Pode ser assustador agir,

but sometimes, not acting is worse.

mas, algumas vezes, não agir é pior.

(Applause)

(Aplausos)