How CRISPR lets us edit our DNA | Jennifer Doudna

Tradutor: Genaldo Vargas Revisora: Margarida Ferreira

A few years ago,

Há uns anos,

with my colleague, Emmanuelle Charpentier,

com a minha colega Emmanuelle Charpentier

I invented a new technology for editing genomes.

inventei uma nova tecnologia para modificar os genomas.

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 ADN

that could allow us to cure genetic disease.

que podem permitir-nos a cura de doenças genéticas.

You might be interested to know

Vocês devem estar interessados em saber

that the CRISPR technology came about through a basic research project

que a tecnologia CRISPR surgiu através dum projeto de investigação básico

that was aimed at discovering how bacteria fight viral infections.

direcionado para descobrir como as bactérias atacam as infeções virais.

Bacteria have to deal with viruses in their environment,

As bactérias têm que saber lidar com os vírus no seu ambiente.

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

Podemos imaginar uma infeção viral como uma bomba relógio a fazer tique-taque

a bacterium has only a few minutes to defuse the bomb

— uma bactéria tem apenas alguns minutos para desativar a bomba

before it gets destroyed.

antes de ser destruída.

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

Muitas bactérias têm nas suas células um sistema imunológico de adaptação,

chamado CRISPR,

that allows them to detect viral DNA and destroy it.

que lhes permite detetar o ADN do vírus e destruí-lo.

Part of the CRISPR system is a protein called Cas9,

Parte do sistema CRISPR é uma proteína chamada Cas9

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

que é capaz de procurar, cortar e acabar por anular o ADN do vírus

in a specific way.

duma maneira específica.

And it was through our research

Foi através da nossa investigação

to understand the activity of this protein, Cas9,

para perceber a atividade dessa proteína, Cas9,

that we realized that we could harness its function

que descobrimos que podíamos aproveitar a sua função

as a genetic engineering technology --

como uma tecnologia de engenharia genética

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

— uma forma de os cientistas eliminarem ou inserirem

pedaços específicos de ADN nas células

with incredible precision --

com uma precisão incrível —

that would offer opportunities

que podia oferecer a oportunidade

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

de fazer coisas que não eram 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 ADN nas células de ratos e macacos,

other organisms as well.

e também noutros organismos.

Chinese scientists showed recently

Cientistas chineses mostraram recentemente

that they could even use the CRISPR technology

que até podiam usar a tecnologia CRISPR

to change genes in human embryos.

para alterar os genes de embriões humanos.

And scientists in Philadelphia showed they could use CRISPR

Cientistas em Filadélfia mostraram que podiam usar o CRISPR

to remove the DNA of an integrated HIV virus

para remover o ADN de um vírus HIV integrado

from infected human cells.

de células humanas infetadas.

The opportunity to do this kind of genome editing

A oportunidade de fazer este tipo de alteração do genoma

also raises various ethical issues that we have to consider,

também coloca várias questões éticas que temos que considerar,

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

porque esta tecnologia pode ser usada não só em células adultas

but also in the embryos of organisms,

mas também nos embriões de organismos,

including our own species.

incluindo na nossa própria espécie.

And so, together with my colleagues,

Em conjunto com os meus colegas,

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

solicitei um debate global sobre esta tecnologia que coinventei,

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

para podermos considerar todas as implicações éticas e sociais

of a technology like this.

duma tecnologia destas.

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

Agora vou explicar-vos o que é a tecnologia CRISPR,

what it can do,

o que pode fazer,

where we are today

onde estamos hoje,

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

e porque penso que temos que avançar cautelosamente

in the way that we employ this technology.

na forma como usamos esta tecnologia.

When viruses infect a cell, they inject their DNA.

Quando os vírus infetam uma célula, eles injetam o seu ADN.

And in a bacterium,

Numa bactéria,

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

o sistema CRISPR permite que o ADN seja retirado do vírus,

and inserted in little bits into the chromosome --

e introduzido em pequenos pedaços dentro do cromossoma

the DNA of the bacterium.

— o ADN da bactéria.

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

Esses pedaços integrados do ADN viral são introduzidos num local chamado CRISPR.

CRISPR stands for clustered regularly interspaced short palindromic repeats.

CRISPR significa

"curtas repetições palindrómicas agrupadas interespaçadas regularmente".

(Risos)

(Laughter)

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

Um palavrão! Estão a perceber porque é que usamos a sigla CRISPR.

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

É um mecanismo que permite que as células registem, com o tempo,

the viruses they have been exposed to.

os vírus a que estiveram expostas.

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

O importante, é que esses pedaços de ADN passam para a descendência das células.

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

As células ficam protegidas dos vírus, não apenas numa geração,

but over many generations of cells.

mas ao longo de muitas gerações de células.

This allows the cells to keep a record of infection,

Isso permite que as células mantenham um registo das infeções.

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

Como a minha colega Blake Wiedenheft gosta de dizer,

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

o local do CRISPR é um cartão de vacina genética nas células.

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

Depois de estes pedaços de ADN serem introduzidos

no cromossoma da bactéria,

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

a célula faz uma pequena cópia duma molécula chamada ARN,

which is orange in this picture,

— que aparece a laranja nesta foto —

that is an exact replicate of the viral DNA.

que é uma réplica exata do ADN viral.

RNA is a chemical cousin of DNA,

O ARN é um primo químico do ADN.

and it allows interaction with DNA molecules

Isso permite uma interação com as moléculas do ADN

that have a matching sequence.

que tenham uma sequência correspondente.

So those little bits of RNA from the CRISPR locus

Portanto, estes pequenos pedaços de ARN do CRISPR

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

associam-se — ligam-se — à proteína chamada Cas9

which is white in the picture,

— que aparece a branco na foto —

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

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

It searches through all of the DNA in the cell,

Este procura em todo o ADN na célula,

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

para encontrar locais que correspondam às sequências ligadas aos ARNs.

And when those sites are found --

Quando encontra esses locais

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

— como podem ver aqui, a molécula azul é o ADN —

this complex associates with that DNA

esse complexo junta-se ao ADN

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

e permite que a lâmina da Cas9 corte o ADN viral.

It makes a very precise break.

Faz um corte muito preciso.

So we can think of the Cas9 RNA sentinel complex

Portanto podemos pensar no ARN Cas9 como uma sentinela complexa,

like a pair of scissors that can cut DNA --

como uma tesoura que pode cortar o ADN.

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

Faz um corte na cadeia dupla do hélice do ADN.

And importantly, this complex is programmable,

O importante é que esse complexo é programável,

so it can be programmed to recognize particular DNA sequences,

podendo assim ser programado para reconhecer sequências especiais do ADN

and make a break in the DNA at that site.

e fazer um corte no ADN naquele local.

As I'm going to tell you now,

Como vos vou dizer agora,

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

nós reconhecemos que essa atividade podia ser aproveitada

para a engenharia de genomas,

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

para permitir que as células façam uma mudança muito precisa no ADN,

at the site where this break was introduced.

no local onde foi introduzido esse corte.

That's sort of analogous

Isto é uma coisa parecida

to the way that we use a word-processing program

com a forma como usamos um processador de texto

to fix a typo in a document.

para corrigir um erro num documento.

The reason we envisioned using the CRISPR system for genome engineering

O motivo por que usamos o sistema CRISPR para a engenharia do genoma

is because cells have the ability to detect broken DNA

é porque as células têm a capacidade de detetar ADN avariado

and repair it.

e corrigi-lo.

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

Quando a célula duma planta ou dum animal deteta um corte na cadeia dupla do seu ADN,

it can fix that break,

ela pode reparar esse corte,

either by pasting together the ends of the broken DNA

quer colando as extremidades do ADN quebrado

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

com uma pequena, leve mudança na sequência daquela posição,

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

quer reparando o corte, integrando um novo pedaço de ADN no local do corte.

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

Se tivermos uma maneira de introduzir esses cortes na cadeia dupla no ADN

at precise places,

nos lugares exatos,

we can trigger cells to repair those breaks,

podemos ativar células para reparar esses cortes,

by either the disruption or incorporation of new genetic information.

seja pela substituição ou pela incorporação de novas informações genéticas.

So if we were able to program the CRISPR technology

Se conseguirmos programar a tecnologia CRISPR

to make a break in DNA

para fazer um corte no ADN,

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

nessa posição ou perto de uma mutação causando uma fibrose cística, por exemplo,

we could trigger cells to repair that mutation.

podemos ativar células para reparar essa mutação.

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

A engenharia de genoma não é nova, está a ser desenvolvida desde os anos 70.

We've had technologies for sequencing DNA,

Tivemos tecnologias para sequenciar o ADN,

for copying DNA,

para copiar o ADN,

and even for manipulating DNA.

e até para manipular o ADN.

And these technologies were very promising,

Essas tecnologias eram muito promissoras

but the problem was that they were either inefficient,

mas o problema era que ou eram ineficazes,

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 para uso nos seus laboratórios,

or certainly for many clinical applications.

nem certamente para muitas aplicações clínicas.

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

Por isso, a oportunidade de ter e utilizar uma tecnologia

como o CRISPR, tem o seu atrativo,

because of its relative simplicity.

por causa da sua relativa simplicidade.

We can think of older genome engineering technologies

Podemos pensar em velhas tecnologias de engenharia do genoma,

as similar to having to rewire your computer

parecidas com reiniciar um computador

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

cada vez que queríamos incluir um novo "software",

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.

podemos programá-lo facilmente usando estes pequenos pedaços de ARN.

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

Quando aparece um corte na cadeia dupla do ADN

we can induce repair,

podemos induzir a reparação,

and thereby potentially achieve astounding things,

e potencialmente conseguir coisas surpreendentes,

like being able to correct mutations that cause sickle cell anemia

como corrigir 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

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 esta 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

Muito do trabalho que está em marcha

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

aplica-se a modelos animais de doenças humanas, como os ratos.

The technology is being used to make very precise changes

A tecnologia está a ser usada para fazer mudanças muito precisas

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

que nos permitem estudar a forma como essas mudanças nas células do ADN

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

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

Now in this example,

Aqui neste exemplo,

the CRISPR technology was used to disrupt a gene

usou-se a tecnologia CRISPR para modificar um gene,

by making a tiny change in the DNA

fazendo uma pequena mudança no ADN,

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

no gene que é responsável pela cor preta da pele destes ratos

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

Imaginem que estes ratos brancos diferem dos outros da mesma ninhada pigmentados

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

devido apenas a uma pequena mudança num gene do genoma inteiro.

and they're otherwise completely normal.

No restante, são completamente normais.

And when we sequence the DNA from these animals,

Quando fazemos a sequência do ADN destes animais

we find that the change in the DNA

descobrimos que a mudança no ADN

has occurred at exactly the place where we induced it,

ocorreu exatamente onde introduzimos a mudança,

using the CRISPR technology.

usando a tecnologia CRISPR.

Additional experiments are going on in other animals

Estão a ser feitos estudos adicionais noutros animais,

that are useful for creating models for human disease,

que serão úteis para criarmos modelos para doenças humanas,

such as monkeys.

como os macacos.

And here we find that we can use these systems

Aqui descobrimos que podemos usar estes 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 perceber melhor

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

como controlar a forma como o ADN é reparado depois do corte,

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 objetivo,

or unintended effects of using the technology.

ou efeitos indesejados ao usar esta tecnologia.

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

Acho que todos veremos a aplicação clínica desta tecnologia

certainly in adults,

pelo menos, em adultos,

within the next 10 years.

dentro dos próximos 10 anos.

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

Também acho que veremos testes clínicos

and possibly even approved therapies within that time,

e, possivelmente, terapias aprovadas nesse período.

which is a very exciting thing to think about.

É muito excitante pensar nisso.

And because of the excitement around this technology,

Dada a excitação em torno desta tecnologia,

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

há muito interesse das novas empresas

that have been founded to commercialize the CRISPR technology,

que foram fundadas para comercializar a tecnologia CRISPR,

and lots of venture capitalists

e de muitos capitalistas de risco

that have been investing in these companies.

que estão a investir nessas empresas.

But we have to also consider

Mas também temos que considerar

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

que a tecnologia CRISPR pode ser usada para coisas como melhorias.

Imagine that we could try to engineer humans

Imaginem que podemos tentar a engenharia de seres humanos

that have enhanced properties, such as stronger bones,

que tenham propriedades melhoradas, como ossos mais fortes,

or less susceptibility to cardiovascular disease

ou menor suscetibilidade a doenças cardiovasculares

or even to have properties

ou mesmo ter propriedades

that we would consider maybe to be desirable,

que poderíamos considerar desejáveis,

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

como uma cor de olhos diferente ou ser mais alto, coisas dessas.

"Designer humans," if you will.

"Desenhar humanos", podíamos dizer.

Right now, the genetic information

Por enquanto, as informações genéticas

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

para compreender que tipos de genes dariam origem a essas características

is mostly not known.

ainda não são conhecidas, na sua maioria.

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 fornece-nos uma ferramenta para fazer essas mudanças,

once that knowledge becomes available.

assim que esse conhecimento estiver disponível.

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

Isso coloca uma série de questões éticas, que temos que considerar cuidadosamente.

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

É por isso que eu e os meus colegas resolvemos pedir 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 nos dar tempo

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

de considerar seriamente todas as implicações decorrentes.

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

De facto, existe um precedente importante para essa pausa.

from the 1970s,

Nos anos setenta,

when scientists got together

os cientistas reuniram-se,

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

pedindo uma moratória no uso da clonagem molecular,

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

até que a segurança dessa tecnologia

pudesse ser cuidadosamente testada e validada.

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

Por isso, ainda não temos seres humanos concebidos com engenharia genética.

but this is no longer science fiction.

mas isto já não é ficção científica.

Genome-engineered animals and plants are happening right now.

Neste momento, já há animais e plantas modificados com engenharia genética.

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

Isso, para todos nós, é uma enorme responsabilidade,

to consider carefully both the unintended consequences

considerar cuidadosamente as consequências indesejadas

as well as the intended impacts of a scientific breakthrough.

e também os impactos esperados no avanço científico.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)

(Applause ends)

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

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

as you pointed out.

como referiu.

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

A sua atitude em pedir uma pausa ou moratória ou quarentena,

is incredibly responsible.

é extremamente responsável.

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

Logicamente, há os resultados terapêuticos disso,

but then there are the un-therapeutic ones

mas também os não terapêuticos

and they seem to be the ones gaining traction,

que parece que são os que estão a ganhar força,

particularly in the media.

particularmente nos "media".

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

Esta é uma das últimas edições do The Economist

— "Modificando a humanidade".

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

Trata de melhorias genéticas, não é sobre terapias.

What kind of reactions did you get back in March

Que tipo de reação teve em março

from your colleagues in the science world,

dos seus colegas no mundo das ciências,

when you asked or suggested

quando pediu ou sugeriu

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

que deviam fazer uma pausa por um tempo para pensar sobre o assunto?

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

Jennifer Doudna: Acho que os meus colegas ficaram encantados

to have the opportunity to discuss this openly.

por ter a oportunidade de discutir abertamente.

It's interesting that as I talk to people,

É interessante que, quando eu falo com as pessoas,

my scientific colleagues as well as others,

com os meus colegas cientistas, e com outros,

there's a wide variety of viewpoints about this.

há uma ampla variedade de pontos de vista.

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

Por isso, é um tópico que precisa de considerações e discussões cuidadosas.

BG: There's a big meeting happening in December

BG: Há um grande encontro em dezembro

that you and your colleagues are calling,

marcado por si e pelos seus colegas,

together with the National Academy of Sciences and others,

em conjunto com a Academia Nacional de Ciências e outros.

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

O que é que espera que sairá desse encontro, na prática?

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

JD: Espero que possamos expor os pontos de vista

of many different individuals and stakeholders

de muitos indivíduos diferentes e de partes interessadas

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

que queiram pensar como usar esta tecnologia com responsabilidade.

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

Pode não ser possível chegarmos a um consenso,

mas espero que, pelo menos, consigamos entender

but I think we should at least understand

quais são todos os problemas à medida que avançamos.

what all the issues are as we go forward.

BG: Now, colleagues of yours,

BG: Há colegas seus,

like George Church, for example, at Harvard,

George Church, por exemplo, em Harvard, que diz:

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

"Os problemas éticos são basicamente uma questão de segurança.

"Nós testamos, voltamos a testar, em animais e em laboratórios

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

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

"e quando sentimos que é seguro, passamos para os seres humanos".

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

Este é o tipo de outra escola de pensamento,

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

de que devíamos usar esta oportunidade e avançar.

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

Há possibilidade de divisão na comunidade científica sobre isto?

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

Quer dizer, será que vamos ver uns a tentarem abrandar,

because they have ethical concerns,

porque têm preocupações éticas,

and some others just going forward

e outros a avançarem

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

porque há países com pouca ou mesmo nenhuma regulamentação?

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

JD: Eu penso que qualquer nova tecnologia, especialmente uma coisa como esta,

there are going to be a variety of viewpoints,

suscita uma série de pontos de vista.

and I think that's perfectly understandable.

Acho perfeitamente compreensível.

I think that in the end,

Acho que, no final,

this technology will be used for human genome engineering,

esta tecnologia será usada para engenharia genética humana,

but I think to do that without careful consideration and discussion

mas acho que fazer isso sem considerações e discussões cuidadosas

of the risks and potential complications

dos riscos e das possíveis complicações

would not be responsible.

seria uma irresponsabilidade.

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

BG: Há muitas tecnologias e outras áreas da ciência

that are developing exponentially, pretty much like yours.

que estão a desenvolver-se exponencialmente, como a sua.

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

Estou a pensar na inteligência artificial, em robôs autónomos, etc.

No one seems --

Não parece que ninguém

aside from autonomous warfare robots --

— fora os robôs para a guerra autónoma —

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

ninguém tenha lançado uma discussão nesses campos,

in calling for a moratorium.

pedindo uma moratória.

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

Acha que a sua discussão pode servir de exemplo para as outras áreas?

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

JD: Penso que é difícil os cientistas saírem dos seus laboratórios.

Speaking for myself,

Falando por mim,

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 o facto de estar envolvida na criação disto,

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

me coloca a mim e aos meus colegas numa posição de responsabilidade.

And I would say that I certainly hope that other technologies

E diria que certamente espero que outras tecnologias

will be considered in the same way,

sejam consideradas da mesma maneira.

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

tal como queremos considerar uma coisa que pudesse ter implicações

in other fields besides biology.

noutros campos, para além da biologia.

BG: Jennifer, thanks for coming to TED.

BG: Jennifer, obrigado por ter vindo ao TED.

JD: Thank you.

JD: Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)