How CRISPR lets us edit our DNA | Jennifer Doudna

Översättare: Annika Bidner Granskare: Lisbeth Pekkari

A few years ago,

För ett par år sen,

with my colleague, Emmanuelle Charpentier,

tillsammans med min kollega Emmanuelle Charpentier,

I invented a new technology for editing genomes.

uppfann jag en ny teknik för att kunna ändra i genom.

It's called CRISPR-Cas9.

Den kallas CRISPR-Cas9.

The CRISPR technology allows scientists to make changes

CRISPR-tekniken gör det möjligt för forskare att göra ändringar

to the DNA in cells

i cellers DNA

that could allow us to cure genetic disease.

som skulle kunna låta oss bota genetiska sjukdomar.

You might be interested to know

Det kan vara intressant att veta

that the CRISPR technology came about through a basic research project

att CRISPR-tekniken kom till genom ett grundforskningsprojekt

that was aimed at discovering how bacteria fight viral infections.

som var riktat mot att upptäcka hur bakterier bekämpar virusangrepp.

Bacteria have to deal with viruses in their environment,

Bakterier måste hantera virus i sin miljö,

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

och vi kan tänka på en virusinfektion som en tickande bomb -

a bacterium has only a few minutes to defuse the bomb

en bakterie har bara några minuter på sig för att desarmera bomben

before it gets destroyed.

innan den blir förstörd.

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

Många bakterier har ett immunsystem som kallas CRISPR i sina celler,

that allows them to detect viral DNA and destroy it.

som gör det möjligt för dem att hitta virus-DNA och förstöra den.

Part of the CRISPR system is a protein called Cas9,

Cas9 är ett protein som är en del av CRISPR-systemet,

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

som kan hitta, klippa ut och senare förstöra virus-DNA

in a specific way.

på ett speciellt sätt.

Och det var genom vår forskning

And it was through our research

to understand the activity of this protein, Cas9,

för att förstå aktiviteten hos det här proteinet, Cas9,

that we realized that we could harness its function

som vi insåg att vi kan utnyttja dess funktion

as a genetic engineering technology --

som en genetisk ingenjörsteknik -

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

ett sätt för forskare att ta bort eller lägga till

specifika bitar av DNA i celler med en otrolig precision -

with incredible precision --

that would offer opportunities

som skulle ge möjligheter

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

att göra saker som faktiskt inte varit möjliga förut.

CRISPR-tekniken har redan använts

The CRISPR technology has already been used

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

för att förändra DNA i celler hos möss och apor,

other organisms as well.

och även andra organismer.

Chinese scientists showed recently

Kinesiska forskare visade nyligen

that they could even use the CRISPR technology

att de också kunde använda CRISPR-tekniken

to change genes in human embryos.

för att ändra gener i mänskliga embryon.

And scientists in Philadelphia showed they could use CRISPR

Och forskare i Philadelphia visade att de kunde använda CRISPR

to remove the DNA of an integrated HIV virus

för att ta bort DNA från ett integrerat HIV-virus

i infekterade människoceller.

from infected human cells.

The opportunity to do this kind of genome editing

Möjligheten att göra den här typen av geneditering

also raises various ethical issues that we have to consider,

väcker ett flertal etiska frågor som vi måste ta ställning till,

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

för den här tekniken kan inte bara användas på vuxna celler

but also in the embryos of organisms,

utan också på organismers embryon,

including our own species.

även inom vår egen art.

And so, together with my colleagues,

Så jag har, tillsammans med mina kollegor

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

tagit initiativ till en global konversation

om tekniken som jag är medskapare till,

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

så att vi kan ta hänsyn till alla etiska och sociala konsekvenser

of a technology like this.

som följer med en teknik som den här.

Nu tänkte jag berätta om vad CRISPR-tekniken är,

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

vad den kan göra,

what it can do,

where we are today

var vi står idag

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

och varför jag tror att vi måste ta försiktiga steg framåt

in the way that we employ this technology.

med hur vi använder den här tekniken.

When viruses infect a cell, they inject their DNA.

När virus infekterar en cell lägger de in sitt DNA.

And in a bacterium,

Och i en bakterie

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

gör CRISPR-systemet det möjligt att plocka ut DNA:t från viruset

and inserted in little bits into the chromosome --

och integrerat i små bitar in i kromosomen -

the DNA of the bacterium.

i bakteriens DNA.

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

De här integrerade delarna av viralt DNA läggs in på en plats som heter CRISPR.

CRISPR står för klustrade jämnt fördelade korta palindromiska repetitioner.

CRISPR stands for clustered regularly interspaced short palindromic repeats.

(Skratt)

(Laughter)

Jobbigt att uttala - ni förstår varför vi använder förkortningen CRISPR.

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

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

Det är en mekanism som tillåter celler att över tid registrera

the viruses they have been exposed to.

de virus som de har utsatts för.

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

Och viktigast, de här DNA-sekvenserna förs vidare till efterkommande celler,

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

så cellerna är skyddade från virus inte bara i den generationen,

but over many generations of cells.

utan under många cellgenerationer.

This allows the cells to keep a record of infection,

Det tillåter cellerna att hålla en loggbok över infektioner

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

och som min kollega Blake Wiedenheft brukar säga,

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

så är CRISPR-platsen egentligen ett slags genetiskt vaccinationskort

för celler.

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

När en DNA-sekvens har lagts in i bakteriens kromosom

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

gör cellen en liten kopia av en molekyl som heter RNA,

which is orange in this picture,

som är orange på den här bilden,

that is an exact replicate of the viral DNA.

som är en exakt kopia av virusets DNA.

RNA is a chemical cousin of DNA,

RNA är en kemisk kusin till DNA,

and it allows interaction with DNA molecules

och det tillåter interaktion med DNA-molekyler

that have a matching sequence.

som har en matchande sekvens.

So those little bits of RNA from the CRISPR locus

Så de små bitarna RNA från CRISPR-platsen

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

associerar - binder till sig - ett protein som heter Cas9,

som är vitt på den här bilden,

which is white in the picture,

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

och formar ett komplex som fungerar som en vaktpost i cellen.

It searches through all of the DNA in the cell,

Det söker igenom all DNA i cellen

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

för att hitta platsen som matchar sekvenserna i det bundna RNA:t.

And when those sites are found --

Och när den hittar de platserna -

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

som ni kan se här, den blå molekylen är DNA -

binds det här komplexet till DNA:t

this complex associates with that DNA

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

och låter Cas9-klyvaren klippa upp virusets DNA.

It makes a very precise break.

Det gör ett väldigt precist snitt.

So we can think of the Cas9 RNA sentinel complex

Vi kan tänka på Cas9-RNA vaktpostskomplex

like a pair of scissors that can cut DNA --

som en sax som kan klippa i DNA -

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

det gör ett snitt över de två DNA-strängarna.

And importantly, this complex is programmable,

En viktig sak är att komplexet är programmeringsbart,

so it can be programmed to recognize particular DNA sequences,

så det kan programmeras att känna igen speciella DNA-sekvenser

and make a break in the DNA at that site.

och göra ett snitt i DNA:t vid den platsen.

As I'm going to tell you now,

Nu tänkte jag berätta

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

att vi upptäckte att den aktiviteten kunde användas för att bygga om gener,

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

för att låta celler göra en väldigt precis ändring i sitt DNA

at the site where this break was introduced.

på platsen där snittet gjordes.

That's sort of analogous

Det liknar på sätt och vis

to the way that we use a word-processing program

sättet som vi använder ett ordbehandlingsprogram

to fix a typo in a document.

för att rätta ett stavfel i ett dokument.

The reason we envisioned using the CRISPR system for genome engineering

Anledningen till att vi ville använda CRISPR-systemet

för att bygga om gener

is because cells have the ability to detect broken DNA

var för att celler har förmågan att upptäcka trasig DNA

and repair it.

och reparera den.

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

Så när en växt- eller djurcell upptäcker ett snitt i sina DNA-strängar

it can fix that break,

kan den laga det snittet,

either by pasting together the ends of the broken DNA

antingen genom att klistra ihop ändarna hos det trasiga DNA:t

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

med en pytteliten ändring i sekvensen på den platsen,

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

eller så kan den repararera det genom att integrera nytt DNA vid snittet.

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

Så om vi har ett sätt att klippa av båda DNA-strängarna

at precise places,

på vissa platser,

we can trigger cells to repair those breaks,

kan vi få celler att reparera snitten,

by either the disruption or incorporation of new genetic information.

antingen genom att förändra eller introducera ny genetisk information.

So if we were able to program the CRISPR technology

Om vi skulle kunna programmera CRISPR-tekniken

to make a break in DNA

och göra ett snitt i DNA:et

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

vid eller i närheten av en mutation som skapar cystisk fibros, till exempel,

we could trigger cells to repair that mutation.

skulle vi kunna få celler att reparera den mutationen.

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

Genetisk ingenjörskonst är faktiskt inget nytt,

den har utvecklats sedan 70-talet.

We've had technologies for sequencing DNA,

Vi har haft tekniker för att avkoda DNA,

for copying DNA,

för att kopiera DNA,

and even for manipulating DNA.

och även för att manipulera DNA.

And these technologies were very promising,

De här teknikerna var väldigt lovande,

but the problem was that they were either inefficient,

men problemet var att de antingen var för ineffektiva,

or they were difficult enough to use

eller att de var för svåra att använda

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

så att de flesta forskare inte hade börjat använda dem i sina laboratorier,

or certainly for many clinical applications.

ännu mindre i kliniska tillämpningar.

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

Så möjligheten att använda en teknik som CRISPR var lockande

eftersom den var relativt enkel.

because of its relative simplicity.

We can think of older genome engineering technologies

Vi kan tänka på gamla genetiska ingenjörstekniker

as similar to having to rewire your computer

som att man skulle vara tvungen att bygga om sin dator

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

varje gång man ville använda en ny mjukvara,

whereas the CRISPR technology is like software for the genome,

medan CRISPR-tekniken är som mjukvara för generna,

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

det är lätt att programmera genom att använda små RNA-delar.

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

Så fort vi har gjort ett snitt i de båda DNA-strängarna

we can induce repair,

kan vi framkalla en reparation

and thereby potentially achieve astounding things,

och därigenom åstadkomma fantastiska saker

like being able to correct mutations that cause sickle cell anemia

som att kunna rätta till mutationer som orsakar sicklecell-anemi

or cause Huntington's Disease.

eller Huntingtons sjukdom.

I actually think that the first applications of the CRISPR technology

Jag tror att de första tillämpningarna för CRISPR-tekniken

are going to happen in the blood,

kommer att vara relaterade till blod,

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

där det relativt sett är enklare att lägga in det här verktyget i celler,

compared to solid tissues.

jämfört med i fast vävnad.

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

Just nu görs mycket av arbetet

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

på försöksdjur som möss, med mänskliga sjukdomar.

The technology is being used to make very precise changes

Tekniken används för att göra väldigt precisa ändringar

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

som låter oss studera sättet som de här förändringarna i cellens DNA

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

påverkar antingen en vävnad, eller i det här fallet, en hel organism.

Now in this example,

I det här exemplet

the CRISPR technology was used to disrupt a gene

användes CRISPR-tekniken för att omvandla en gen

by making a tiny change in the DNA

genom att göra en liten förändring i DNA:et

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

i den gen som ansvarar för mössens svarta päls.

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

Tänk er att de här vita mössen skiljer sig från sina pigmenterade syskon

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

genom bara en liten förändring av en gen i hela genomet,

and they're otherwise completely normal.

och de är i övrigt helt normala.

And when we sequence the DNA from these animals,

När vi avkodar DNA:t från de här djuren

we find that the change in the DNA

ser vi att DNA-förändringen

has occurred at exactly the place where we induced it,

har skett precis på den plats där vi introducerade det,

using the CRISPR technology.

med hjälp av CRISPR-tekniken.

Additional experiments are going on in other animals

Fler experiment pågår med andra djur

that are useful for creating models for human disease,

som fungerar bra för att simulera mänsklig sjukdom,

such as monkeys.

som apor.

And here we find that we can use these systems

Vi har sett att vi kan använda de här systemen

to test the application of this technology in particular tissues,

för att testa tillämpningen av tekniken i specifika vävnader,

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

att till exempel ta reda på hur vi kan placera CRISPR-verktyget

inuti celler.

We also want to understand better

Vi vill också bli bättre på att förstå

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

hur vi kan kontrollera hur DNA repareras efter att det var blivit klippt,

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

och ta reda på hur vi kan kontrollera

och begränsa alla oförutsedda effekter

or unintended effects of using the technology.

som den nya tekniken orsakar.

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

Jag tror att vi kommer att se kliniska tillämpningar av tekniken,

certainly in adults,

speciellt hos vuxna,

within the next 10 years.

inom de närmaste 10 åren.

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

Jag tror att det är sannolikt att vi kommer att se kliniska försök

and possibly even approved therapies within that time,

och kanske till och med godkända behandlingar inom den tiden,

which is a very exciting thing to think about.

vilket är spännande att tänka på.

På grund av uppståndelsen runt den här tekniken

And because of the excitement around this technology,

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

finns det också ett stort intresse inom många start-up-företag

that have been founded to commercialize the CRISPR technology,

som har startats för att kommersialisera CRISPR-tekniken,

and lots of venture capitalists

och många riskkapitalister

that have been investing in these companies.

har investerat i dessa företag.

But we have to also consider

Men vi måste också tänka på

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

att CRISPR-tekniken även kan användas för förbättringar.

Imagine that we could try to engineer humans

Tänk dig om vi kunde skapa människor

that have enhanced properties, such as stronger bones,

som har förstärkta egenskaper, som starkare ben,

eller mindre mottaglighet för hjärtsjukdom

or less susceptibility to cardiovascular disease

or even to have properties

eller att få egenskaper

that we would consider maybe to be desirable,

som vi kanske tycker är attraktiva,

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

som en annan ögonfärg eller ökad kroppslängd, såna saker.

"Designer humans," if you will.

En slags "designade människor".

Right now, the genetic information

Just nu finns det mycket vi inte vet

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

om vilka slags gener

som skulle ge upphov till dessa egenskaper.

is mostly not known.

But it's important to know

Men det är viktigt att veta

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

att CRISPR-tekniken ger oss ett verktyg för att göra sådana förändringar

så fort den kunskapen finns.

once that knowledge becomes available.

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

Det här väcker ett antal etiska frågor som vi måste ta ställning till,

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

och det är därför jag och mina kollegor har uppmanat till en globalt uppehåll

för alla kliniska tillämpningar av CRISPR-tekniken i mänskliga embryon

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

to give us time

för att ge oss tid

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

att verkligen fundera över vad de kommer att innebära.

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

Det finns ett viktigt prejudikat till en sådan paus

from the 1970s,

från 70-talet,

when scientists got together

när forskare gick samman

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

och begärde en väntetid innan man fick använda molekylär kloning,

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

tills säkerheten hos tekniken kunde testas och valideras noggrant.

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

Vi har än så länge inga genetiskt förändrade människor,

but this is no longer science fiction.

men det är inte science fiction längre.

Genome-engineered animals and plants are happening right now.

Genmodifierade djur och växter finns redan nu.

Och det här ger oss ett enormt ansvar

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

to consider carefully both the unintended consequences

att noga överväga både de oväntade konsekvenserna

as well as the intended impacts of a scientific breakthrough.

och den medvetna påverkan man vill att det tekniska genombrottet ska få.

Tack.

Thank you.

(Applause)

(Applåder)

(Applause ends)

(Applåderna tystnar)

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

Bruno Giussani: Jennifer, det här är en teknik med enorma konsekvenser,

as you pointed out.

precis som du sa.

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

Din inställning att begära en paus, väntetid, eller karantän

is incredibly responsible.

är otroligt ansvarsfullt.

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

Detta kommer så klart att ge medicinska resultat,

but then there are the un-therapeutic ones

men det finns också icke-medicinska

and they seem to be the ones gaining traction,

och det är de som verkar ha störst dragningskraft,

particularly in the media.

speciellt i media.

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

Det här är en av de senaste numren av The Economist, "Editera mänskligheten".

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

Det handlar bara om genetisk förbättring, inte alls om medicinska behandlingar.

What kind of reactions did you get back in March

Vilka slags reaktioner fick du i mars

from your colleagues in the science world,

från dina kollegor inom forskningsvärlden

when you asked or suggested

när du bad om eller föreslog

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

att vi borde pausa det här för ett tag och tänka över det?

Jennifer Doudna: Jag tror att mina kollegor blev nöjda

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

att få ett tillfälle att diskutera det här öppet.

to have the opportunity to discuss this openly.

It's interesting that as I talk to people,

Det är intressant att när jag pratar med folk,

my scientific colleagues as well as others,

med mina forskarkollegor och andra,

there's a wide variety of viewpoints about this.

så finns det en stor spridning i åsikterna om detta.

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

Tydligen är det ett ämne som behöver noggrann eftertanke och diskussion.

BG: There's a big meeting happening in December

BG: Det blir en stor konferens i december

that you and your colleagues are calling,

som du och dina kollegor kallar till, ihop med

together with the National Academy of Sciences and others,

National Academy of Sciences med flera,

vad hoppas du i praktiken ska blir resultatet av den?

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

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

JD: Jag hoppas vi kan ta upp de åsikter

of many different individuals and stakeholders

som många olika individer och intressenter har

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

som vill tänka på hur vi kan använda tekniken på ett ansvarsfullt sätt.

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

Det kanske inte blir möjligt att enas om ett gemensamt synsätt,

men jag tycker att vi behöver förstå

but I think we should at least understand

vilka frågeområden som finns innan vi går vidare.

what all the issues are as we go forward.

BG: Now, colleagues of yours,

BG: Några av dina kollegor,

like George Church, for example, at Harvard,

som George Church vid Harvard, säger

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

"Ja, etiska frågor handlar i grund och botten bara om säkerhet.

Vi testar och testar, på djur och i labb,

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."

och när vi tycker att det är säkert nog går vi vidare till människor."

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

Det är den andra tankeriktningen,

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

att vi verkligen ska använda möjligheten och satsa på den fullt ut.

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

Finns det en splittring i det vetenskapliga världen om det här?

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

Kommer vi att se vissa människor som håller tillbaka

because they have ethical concerns,

för att de har etiska invändningar,

and some others just going forward

och andra som bara går framåt

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

eftersom vissa länder har för få regler eller inga regler alls?

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

JD: Jag tror att det med varje sån här ny teknik

there are going to be a variety of viewpoints,

kommer att finnas många olika synsätt,

and I think that's perfectly understandable.

och jag tycker att det är helt normalt.

I think that in the end,

Jag tror att tekniken

this technology will be used for human genome engineering,

till slut kommer att användas till genetisk ingenjörskonst,

men jag tror att om man gör det utan noggrann eftertanke

but I think to do that without careful consideration and discussion

och diskussion kring risker och potentiella komplikationer

of the risks and potential complications

would not be responsible.

vore det inte ansvarsfullt.

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

BG: Det finns många andra tekniker och forskningsområden

som utvecklas exponentiellt, ungefär som ditt område.

that are developing exponentially, pretty much like yours.

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

Jag tänker på artificiell intelligens, autonoma robotar och så vidare.

No one seems --

Ingen verkar -

aside from autonomous warfare robots --

förutom autonoma krigsrobotar -

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

verkar ingen ha föreslagit en liknande diskussion inom dessa fält,

in calling for a moratorium.

om att införa en väntetid.

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

Tror du att diskussionen kan fungera som en förebild för andra forskningsfält?

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

JD: Jag tror att det är svårt för forskare att komma ut från sina labb.

Speaking for myself,

Om jag tänker på mig själv

it's a little bit uncomfortable to do that.

så är det lite obekvämt att göra det.

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

Men jag tror att eftersom jag har varit med och skapat detta

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

sätter det mig och mina kollegor i en viss ansvarsposition.

And I would say that I certainly hope that other technologies

Och jag skulle vilja säga att jag hoppas att andra tekniker

will be considered in the same way,

kommer att bedömas på samma sätt,

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

precis som vi skulle bedöma något som skulle kunna påverka

in other fields besides biology.

andra områden förutom biologi.

BG: Jennifer, thanks for coming to TED.

BG: Jennifer, tack för att du kom till TED.

JD: Thank you.

JD: Tack.

(Applause)

(Applåder)