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

Översättare: Cecilia Melldén Granskare: Annika Bidner

So this is a talk about gene drives,

Jag ska tala om drivande gener,

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

men jag ska börja med att berätta en kort historia.

20 years ago, a biologist named Anthony James

För 20 år sedan blev Anthony James, en ung biolog besatt av tanken

got obsessed with the idea of making mosquitos

att göra myggor som inte överförde malaria.

that didn't transmit malaria.

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

Det var en fantastisk idé och faktiskt ett komplett misslyckande.

For one thing, it turned out to be really hard

För det första så visade det sig vara väldigt svårt

to make a malaria-resistant mosquito.

att göra en malariaresistent mygga.

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

James lyckades till slut, för bara några år sedan,

by adding some genes that make it impossible

genom att addera några gener

som hindrade malariaparasiten från att överleva inne i myggan.

for the malaria parasite to survive inside the mosquito.

But that just created another problem.

Men då uppstod ett nytt problem.

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

Nu när man har en malariaresistent mygga,

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

hur byter man ut alla de malariabärande myggorna?

There are a couple options,

Det finns ett par sätt,

but plan A was basically to breed up

men plan A var kort och gott att föda upp

a bunch of the new genetically-engineered mosquitos

en mängd av den nya genmodifierade myggan,

release them into the wild

släppa dem fria

and hope that they pass on their genes.

i hopp om att de skulle sprida generna.

The problem was that you'd have to release

Problemet var att man måste släppa ut

literally 10 times the number of native mosquitos to work.

bokstavligt talat 10 gånger så många som de vilda myggorna.

So in a village with 10,000 mosquitos,

Så i en by med 10 000 myggor,

you release an extra 100,000.

skulle du släppa ut ytterligare 100 000.

As you might guess,

Som ni kanske kan gissa,

this was not a very popular strategy with the villagers.

så var detta inte särskilt populärt bland byborna.

(Laughter)

(Skratt)

Then, last January, Anthony James got an email

Men i januari förra året, fick Anthony James ett mejl

from a biologist named Ethan Bier.

från en biolog, Ethan Bier.

Bier said that he and his grad student Valentino Gantz

Bier sa att han och hans doktorand Valentino Gantz

had stumbled on a tool that could not only guarantee

hade snubblat över ett verktyg som förutom att garantera

att en specifik genetisk egenskap

that a particular genetic trait would be inherited,

skulle ärvas,

but that it would spread incredibly quickly.

även skulle sprida den otroligt snabbt.

If they were right, it would basically solve the problem

Om de hade rätt så skulle det faktiskt lösa problemet

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

som han och James hade jobbat med i 20 år.

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

Som ett test, modifierade de två myggor så att de bar antimalariagenen

and also this new tool, a gene drive,

och även detta nya verktyg, en drivande gen,

which I'll explain in a minute.

som jag ska förklara strax.

Finally, they set it up so that any mosquitos

Slutligen gjorde de så att alla myggor

that had inherited the anti-malaria gene

som hade förvärvat antimalariagenen

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

inte hade de vanliga vita ögonen, utan istället skulle ha röda ögon.

That was pretty much just for convenience

Detta var en bekvämlighetssak

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

så de med ett ögonkast skulle se skillnad på dem.

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

De tog sina två rödögda antimalariamyggor

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

och placerade dem i en låda med 30 vanliga vitögda,

and let them breed.

och lät dem föröka sig.

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

På två generationer hade det producerats 3 800 barnbarn.

That is not the surprising part.

Detta är inget förvånande.

This is the surprising part:

Detta är det som förvånar:

given that you started with just two red-eyed mosquitos

Med tanke på att man börjat med endast två rödögda myggor

and 30 white-eyed ones,

och trettio vitögda,

you expect mostly white-eyed descendants.

så borde man kunna förvänta sig flest vitögda avkommor.

Instead, when James opened the box,

Men, när James öppnade lådan,

all 3,800 mosquitos had red eyes.

hade alla 3 800 myggor röda ögon.

When I asked Ethan Bier about this moment,

När jag frågade Ethan om detta ögonblick,

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

blev han så upphetsad att han bokstavligen skrek i telefonen.

That's because getting only red-eyed mosquitos

För resultatet med endast rödögda myggor

violates a rule that is the absolute cornerstone of biology,

strider mot en av biologins hörnstenar,

Mendelian genetics.

Mendels genetiska lagar.

I'll keep this quick,

Jag tar kortversionen,

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

när en hane och hona parar sig,

their baby inherits half of its DNA from each parent.

ärver avkomman hälften av sitt DNA från varje förälder.

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

Så om den ursprungliga myggan var aa och vår nya mygga aB,

where B is the anti-malarial gene,

där B är antimalariagenen,

the babies should come out in four permutations:

så borde avkomman bli fyra olika genotyper:

aa, aB, aa, Ba.

aa, aB, aa, Ba.

Instead, with the new gene drive,

Med den nya drivande genen,

they all came out aB.

blev alla aB.

Biologically, that shouldn't even be possible.

Detta borde vara biologiskt omöjligt.

So what happened?

Vad var det som hände?

The first thing that happened

Det första som hände

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

var att vi 2012 fick det genetiska verktyget CRISPR.

Many of you have probably heard about CRISPR,

Många av er har nog hört talas om CRISPR,

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

man kan säga att CRISPR är ett verktyg som möjliggör för forskare

to edit genes very precisely, easily and quickly.

att snabbt och lätt modifiera gener med precision.

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

Det gör den genom att utnyttja en mekanism som redan finns i bakterier.

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

Helt kort, ett visst protein fungerar som en sax

and cuts the DNA,

och klipper DNA:t,

and there's an RNA molecule that directs the scissors

och det finns en RNA-molekyl som styr saxen

to any point on the genome you want.

till vilken plats du vill i genomet.

The result is basically a word processor for genes.

Resultatet är

som ett ordbehandlingsprogram för gener.

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

Man kan ta ut en hel gen, sätta in en,

or even edit just a single letter within a gene.

eller till och med endast en enda bokstav i en gen.

And you can do it in nearly any species.

Och man kan göra det i nästan alla arter.

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

OK, kommer ni ihåg att drivande gener från början hade två problem?

The first was that it was hard to engineer a mosquito

Det första var att det var svårt att modifiera en mygga

to be malaria-resistant.

så att den blev malariaresistent.

That's basically gone now, thanks to CRISPR.

Det är löst nu, tack vara CRISPR.

But the other problem was logistical.

Det andra problemet var logistiskt.

How do you get your trait to spread?

Hur får man sin egenskap att spridas?

This is where it gets clever.

Det är här det blir så smart.

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

För några år sedan var det en biolog vid Harvard som hette Kevin Esvelt

wondered what would happen

som undrade vad som hände

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

ifall du gjorde så att CRISPR inte bara satte in den nya genen,

but also the machinery that does the cutting and pasting.

utan också maskineriet som utför klippandet och klistrandet.

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

Med andra ord, tänk om CRISPR

också kopierade och klistrade in sig själv.

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

Det skulle bli en evighetsmaskin för geneditering.

And that's exactly what happened.

Och det är precis vad som hände.

This CRISPR gene drive that Esvelt created

Den här drivande CRISPR-genen som Esvelt skapade

not only guarantees that a trait will get passed on,

garanterar inte bara att egenskapen kommer att föras vidare,

but if it's used in the germline cells,

utan om den används i en arvslinje av celler,

så kommer den automatiskt att föra vidare den nya genen

it will automatically copy and paste your new gene

into both chromosomes of every single individual.

i båda kromosomerna på varje individ.

It's like a global search and replace,

Det är som ett globalt "sök upp och ersätt",

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

eller mer vetenskapligt, det gör en heterozygot egenskap homozygot.

So, what does this mean?

Så vad innebär detta?

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

Det innebär att vi har ett mycket kraftfullt,

but also somewhat alarming new tool.

men också något alarmerande redskap.

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

Tills nu har det faktum att detta inte fungerat så bra

was actually kind of a relief.

varit något av en lättnad.

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

Vanligtvis när vi stökar runt med en organisms gener,

we make that thing less evolutionarily fit.

så gör vi dem mindre evolutionärt anpassade.

So biologists can make all the mutant fruit flies they want

Så biologer kan göra vilka muterade fruktflugor de vill

without worrying about it.

utan att behöva bry sig.

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

Rymmer några,

kommer den naturliga selektionen att ta bort dem.

What's remarkable and powerful and frightening about gene drives

Det anmärkningsvärda, kraftfulla och skrämmande med drivande gener

is that that will no longer be true.

är att detta inte längre stämmer.

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

Om vi utgår ifrån att din egenskap inte ger ett evolutionärt handikapp,

like a mosquito that can't fly,

som en mygga som inte kan flyga,

the CRISPR-based gene drive will spread the change relentlessly

så kommer den CRISPR-baserade genen obevekligt att sprida förändringen

until it is in every single individual in the population.

tills den finns

i varje enskild individ i populationen.

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

Det är inte så lätt att göra fungerande drivande gener,

but James and Esvelt think that we can.

men James och Esvelt tror att vi kan.

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

Den goda nyheten är att detta öppnar dörrar till fantastiska saker.

If you put an anti-malarial gene drive

Kan man bara sätta in en drivande gen mot malaria

in just 1 percent of Anopheles mosquitoes,

i 1 procent av Anophelesmyggorna,

the species that transmits malaria,

arten som sprider malaria,

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

så beräknar forskarna att den skulle spridas till hela populationen på ett år.

So in a year, you could virtually eliminate malaria.

Så på ett år skulle man praktiskt taget kunna utrota malaria.

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

I praktiken är vi fortfarande några år från att kunna göra det,

men ändå, det dör 1 000 barn om dagen av malaria.

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

In a year, that number could be almost zero.

Om ett år skulle det kunna vara nästan noll.

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

Detsamma gäller denguefeber, chikungunya, gula febern.

And it gets better.

Och det blir ännu bättre.

Say you want to get rid of an invasive species,

Låt säga att man vill bli av med en invasiv art,

like get Asian carp out of the Great Lakes.

som asiatisk karp från de Stora sjöarna

All you have to do is release a gene drive

Man behöver bara släppa lös en drivande gen

that makes the fish produce only male offspring.

som gör att det endast föds hanar.

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

På några få generationer finns det inga honor kvar, ingen mer karp.

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

Teoretiskt kan vi rädda hundratals inhemska arter

that have been pushed to the brink.

som konkurreras ut.

OK, that's the good news,

OK, det var de goda nyheterna,

this is the bad news.

här kommer de dåliga.

Gene drives are so effective

Drivande gener är så effektiva

that even an accidental release could change an entire species,

att till och med ett utsläpp av misstag skulle kunna förändra en hel art,

and often very quickly.

och ofta väldigt snabbt.

Anthony James took good precautions.

Anthony James var väldigt försiktig.

He bred his mosquitos in a bio-containment lab

Han odlade myggorna i ett tätt laboratorium.

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

och han använde en art som inte finns naturligt i USA

so that even if some did escape,

så även om någon skulle rymma,

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

så skulle de bara dö ut, det skulle inte finnas någon partner.

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

Men om ett dussin asiatiska karpar, med alla-blir-hanar-genen,

accidentally got carried from the Great Lakes back to Asia,

oavsiktiligt skulle föras från de Stora sjöarna, tillbaka till Asien,

they could potentially wipe out the native Asian carp population.

skulle de kunna radera ut

den inhemska populationen av asiatisk karp.

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

Och det är inte helt osannolikt, då vår värld är ihoplänkad.

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

Det är ju därför vi har problem med invasiva arter.

And that's fish.

Och då gäller det fisk.

Things like mosquitos and fruit flies,

Saker som myggor och bananflugor,

there's literally no way to contain them.

det är omöjligt att stänga dem inne.

They cross borders and oceans all the time.

De korsar gränser och oceaner hela tiden.

OK, the other piece of bad news

OK, den andra dåliga nyheten

is that a gene drive might not stay confined

är att drivande gener kanske inte håller sig

to what we call the target species.

till det vi kallar målarten.

That's because of gene flow,

Detta beror på genföde,

which is a fancy way of saying that neighboring species

vilket är ett sätt att säga att närbesläktade arter

sometimes interbreed.

ibland korsas.

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

Om det händer, är det möjligt att den drivande genen korsas över,

like Asian carp could infect some other kind of carp.

från asiatisk karp till andra sorters karp.

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

Det är ju inte så farligt

om den drivande genen ger en egenskap som ögonfärg.

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

Vi kommer troligtvis att få se en uppsjö av väldigt konstiga bananflugor

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

i framtiden.

But it could be a disaster

Det skulle bli katastrof

if your drive is deigned to eliminate the species entirely.

ifall den drivande genen var gjord för att utrota arten.

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

Till sist är det oroande att tekniken för att göra detta,

to genetically engineer an organism and include a gene drive,

att genetiskt modifiera en organism och lägga till en drivande gen,

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

är något som praktiskt tagen vilket labb som helst i världen kan klara.

An undergraduate can do it.

En student kan göra det.

A talented high schooler with some equipment can do it.

En begåvad gymnasieelev med lite utrustning kan göra det.

Now, I'm guessing that this sounds terrifying.

Jag antar att detta låter fruktansvärt.

(Laughter)

(Skratt)

Interestingly though, nearly every scientist I talk to

Men, ändå, nästan alla forskare jag pratar med

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

verkar tycka att drivande gener faktiskt inte är så skrämmande och farliga.

Partly because they believe that scientists will be

Delvis för att de tror att forskare kommer att vara

väldigt försiktiga och ansvarsfulla.

very cautious and responsible about using them.

(Laughter)

(Skratt)

So far, that's been true.

Än så länge stämmer det.

But gene drives also have some actual limitations.

Men drivande gener har också vissa begränsningar.

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

För det första fungerar de bara på arter som förökar sig sexuellt.

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

De kan tack och lov inte användas för att modifiera virus eller bakterier.

Also, the trait spreads only with each successive generation.

Egenskapen sprids endast vid varje ny generationcykel.

So changing or eliminating a population

Så förändringar av en population

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

fungerar praktiskt endast om arten har en kort reproduktionscykel,

like insects or maybe small vertebrates like mice or fish.

som insekter eller små ryggradsdjur som möss eller fisk.

In elephants or people, it would take centuries

Hos människor skulle det ta århundraden

for a trait to spread widely enough to matter.

för en egenskap att spridas och få betydelse.

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

Även med CRISPR, är det inte lätt att konstruera

en riktigt förödande egenskap.

Om du vill göra en bananfluga

Say you wanted to make a fruit fly

that feeds on ordinary fruit instead of rotting fruit,

som livnär sig på färsk istället för gammal frukt,

with the aim of sabotaging American agriculture.

med målet att sabotera det amerikanska jordbruket.

First, you'd have to figure out

Först måste du klura ut

which genes control what the fly wants to eat,

vilken av generna som kontrollerar vad flugan vill äta,

which is already a very long and complicated project.

vilket bara det är ett långt och komplicerat projekt.

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

Sedan måste du förändra dessa gener för att förändra flugans beteende

to whatever you'd want it to be,

till det du vill,

which is an even longer and more complicated project.

vilket är ett ännu längre och mer komplicerat projekt.

And it might not even work,

Det kanske inte ens funkar, för gener som styr beteenden

because the genes that control behavior are complex.

är komplexa.

So if you're a terrorist and have to choose

Så om du är en terrorist och måste välja

mellan att påbörja ett svårt forskningsprogram

between starting a grueling basic research program

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

som kräver år av noggrant arbete och som ändå kanske inte fungerar

eller att spränga saker?

or just blowing stuff up?

You'll probably choose the later.

Du skulle nog välja det senare.

This is especially true because at least in theory,

Detta eftersom det i alla fall i teorin

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

borde vara ganska enkelt att göra en så kallad återföringsgen.

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

Det är en som helt enkelt skriver över den första drivande genen.

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

Så om du inte gillar effekten av en förändring,

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

kan du bara frisläppa en andra gen som avbryter den,

at least in theory.

åtminstone i teorin.

OK, so where does this leave us?

Så, vad händer nu då?

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

Vi har nu kunskapen att med flit ändra en hel art.

Should we?

Ska vi det?

Are we gods now?

Är vi gudar nu?

I'm not sure I'd say that.

Jag är inte så säker på det.

But I would say this:

Men jag säger följande:

first, some very smart people

Några verkligt smarta personer

are even now debating how to regulate gene drives.

debatterar redan om hur vi ska kontrollera drivande gener.

At the same time, some other very smart people

Samtidigt håller andra väldigt smarta personer

are working hard to create safeguards,

på att arbeta med att skapa skyddsåtgärder,

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

med gener som är självreglerande eller ebbar ut efter några generationer.

That's great.

Det är bra.

But this technology still requires a conversation.

Men den här tekniken behöver ändå en diskussion.

And given the nature of gene drives,

Och med tanke på dess egenskaper,

that conversation has to be global.

behöver diskussionen vara global.

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

Tänk om Kenya vill använda en drivande gen, men inte Tanzania?

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

Vem fattar beslut om att släppa ut en drivande gen som kan flyga?

I don't have the answer to that question.

Jag har inget svar på det.

All we can do going forward, I think,

Det vi kan göra när vi går framåt,

is talk honestly about the risks and benefits

är att uppriktigt prata om risker och vinster

and take responsibility for our choices.

och ta ansvar för våra val.

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

Med det menar jag inte bara valet att använda en drivande gen,

but also the choice not to use one.

utan också valet att inte använda en.

Humans have a tendency to assume that the safest option

Människan har en tendens att anta att det säkraste valet

is to preserve the status quo.

är att bevara status quo.

But that's not always the case.

Men det stämmer inte alltid.

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

Drivande gener medför risker och dessa måste diskuteras,

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

men malaria existerar nu och dödar 1 000 personer om dagen.

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

För att bekämpa detta, sprider vi insektsmedel som skadar andra arter,

including amphibians and birds.

bland annat amfibier och fåglar.

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

Så när du hör om drivande gener de kommande månaderna,

and trust me, you will be hearing about them,

och tro mig, du kommer att få höra om dem,

remember that.

kom då ihåg:

It can be frightening to act,

Det kan vara skrämmande att agera,

but sometimes, not acting is worse.

men ibland är det värre att inte göra det.

(Applause)

(Applåder)