Эллен Йоргенсен: Всё, что вам нужно знать о CRISPR

ct29wyrwgaees2b

Стоит ли воскрешать шерстистых мамонтов? Или изменять человеческий эмбрион? Или уничтожать целый вид, который мы считает вредным? Технология редактирования генома CRISPR поставила перед нами эти вопросы — но как она работает? Учёный и основательница общественной лаборатории Эллен Йоргенсен взяла на себя миссию развеять мифы, окружающие CRISPR, и объяснить суть этой технологии тем из нас, кто далёк от науки.

0:11 Итак, все слышали о CRISPR? Я удивлюсь, если нет.

0:17 Это технология редактирования генома, и она настолько многогранна и противоречива, что вокруг неё вспыхивают самые разные дискуссии. Стоит ли воскрешать шерстистых мамонтов? Стоит ли изменять человеческий эмбрион? И моя любимая: можно ли оправдать уничтожение целого вида, который мы считаем вредным, стереть его с лица земли, используя эту технологию?

0:46 Подобные науки развиваются быстрее, чем механизмы, которые регулируют их использование. Поэтому последние шесть лет я считаю своей личной миссией убедиться, что как можно больше людей понимают смысл подобных технологий.

1:03 Итак, вокруг CRISPR поднялась настоящая шумиха в прессе, и два слова, которые звучат чаще всего, — это «легко» и «дёшево». Поэтому я хочу глубже осветить эту тему и рассмотреть некоторые мифы и факты о CRISPR.

1:21 Если вы редактируете геном с помощью CRISPR, первое, что вам нужно сделать, — повредить ДНК. А именно произвести двунитевой разрыв в двойной спирали ДНК. От этого запускаются процессы восстановления клеток, а затем мы заставляем эти процессы редактировать геном так, как хотим мы, а не так, как заведено природой. Вот как это работает. Система состоит из двух частей. У нас есть белок Cas9 и так называемая РНК-гид. Мне нравится представлять это как управляемую ракету. Итак, Cas9 — я люблю всё одушевлять, — Cas9 — это что-то вроде Пакмана, который жуёт ДНК, а РНК-гид — это поводок, который не пускает его к геному, пока не найдёт то место, где она с ним совпадает. Сочетание этих двух элементов и есть CRISPR. Мы позаимствовали идею у древней иммунной системы бактерий.

2:16 Самое потрясающее в этом всём то, что РНК-гид, всего 20 букв, направляет систему в цель. Это легко спроектировать, и это действительно дёшево. РНК-гид — это единственная изменяемая часть системы; всё остальное не меняется. Именно поэтому эта система такая мощная и простая в использовании.

2:41 РНК-гид и белок Cas9 вместе путешествуют вдоль генома, и когда РНК-гид находит совпадение, она встраиваетcя между нитями двойной спирали, отрывает их друг от друга, белок Cas9 рассекает геном, и вдруг мы видим, что клетка в панике, поскольку её ДНК повреждена.

3:06 Что она делает? Она вызывает «аварийную службу». Есть два пути «починки» ДНК. Первый: клетка берёт концы ДНК и сталкивает их. Это не очень эффективный способ, поскольку может потеряться основание ДНК или добавиться новое. Это подходит, если вам нужно, скажем, выключить ген, но для редактирования ДНК нужен другой способ.

3:31 Второй путь «починки» куда интереснее. Он состоит в том, что клетка берёт гомологичный фрагмент ДНК. Заметим, что у людей и у всех диплоидных организмов есть копии генома от матери и от отца, и если одна повреждена, клетка использует вторую хромосому для починки. Вот как это происходит. Клетка починила ДНК, и геном снова в безопасности.

3:55 Мы можем обмануть клетку, дав ей «неродной» фрагмент ДНК, соответствующий нужной хромосоме по краям, но отличающийся в середине. И в середину можно поместить что угодно — клетка не распознает подмену. Можно поменять букву, убрать несколько букв, но, что самое важное, можно поместить туда новую ДНК, как в Троянского коня.

4:18 CRISPR будет поразительным, с точки зрения того, сколько научных открытий будет сделано благодаря ему. Его отличает настраиваемая система наведения. Мы ведь годами запихивали ДНК в живые организмы, верно? Однако с этой системой наведения мы можем поместить ДНК именно туда, куда нужно.

4:38 Но дело в том, что много говорится о том, что CRISPR — это дёшево и просто. Я руковожу общественной лабораторией, и мне начали приходить письма, в которых люди спрашивают:

4:52 «Можно прийти к вам на день открытых дверей и отредактировать свой геном с помощью CRISPR?»

4:58 (Смех)

5:00 Нет, правда.

5:02 Я говорю: «Нет, нельзя».

5:04 (Смех)

5:05 «Но я слышал, что это дёшево. Что это просто».

5:07 Давайте разберёмся, насколько это так. Дёшево ли это? Да — в сравнении с другими технологиями. CRISPR позволит снизить среднюю стоимость материалов для эксперимента с тысяч долларов до сотен и сэкономит много времени: то, что занимало недели, займёт дни. Это всё здорово. Вам всё равно нужна лаборатория для работы; у вас не получится ничего стóящего вне профессиональной лаборатории. Не слушайте тех, кто говорит, что такие эксперименты можно проводить у себя на кухне. Это действительно сложная работа. Не говоря уже о том, что идёт борьба за патент. Даже если вы что-то изобретёте, институт Броада и университет Беркли оспаривают CRISPR друг у друга. За этим очень интересно наблюдать, потому что они обвиняют друг друга в мошенничестве, учёные пытаются доказать своё первенство с помощью записей в лабораторных журналах. И это будет продолжаться ещё долго. А когда кончится, вам придётся платить кому-то огромные суммы за лицензию, чтобы использовать CRISPR. Так дешёво ли это? Да, если вы занимаетесь фундаментальными исследованиями в лаборатории.

6:20 Как насчёт «просто»? Давайте разберёмся с этим. Дьявол всегда в деталях. Мы не так уж много знаем о клетках. Они для нас всё ещё «чёрные ящики». Например, мы не знаем, почему некоторые РНК-гиды работают, а некоторые — нет. Мы не знаем, почему одни клетки чинят ДНК одним способом, а другие — другим.

6:45 И кроме того, отдельная проблема в том, чтобы поместить эту систему внутрь клетки. В чашке Петри это несложно, но сделать это с живым организмом куда сложнее. Хорошо, если вы используете кровь или костный мозг, — сейчас много исследований, посвящённых этому.

7:02 Например, история о девочке, которую вылечили от лейкемии, отредактировав клетки её крови технологией, которая предшествовала CRISPR. Именно в этом направлении ведётся большинство исследований. Но сейчас, если вы хотите забраться в живой организм, вам, скорее всего, придётся использовать вирус. Вы берёте вирус, помещаете CRISPR внутрь и заражаете этим вирусом клетку. Проблема в том, что, когда клетка заражена, мы не знаем, какие у этого будут последствия. К тому же у CRISPR есть побочные эффекты, их немного, но они есть. Как они проявятся со временем?

7:37 Все эти вопросы очень важны, и есть учёные, которые ими занимаются, и рано или поздно они будут решены. Но это ни в коем случае не что-то, чем может пользоваться каждый. Легко ли это? Если вы провели несколько лет, разбираясь с вашим конкретным случаем, то да, легко.

7:56 Другая проблема в том, что мы не так уж много знаем о том, как добиться нужных нам изменений, редактируя определённые участки генома. Мы ещё очень не скоро сможем, например, вывести свинью с крыльями. Или хотя бы с пятью ногами — меня бы и пятая нога устроила. Было бы здорово, да? Но на самом деле CRISPR используют тысячи и тысячи учёных для решения очень важных задач, например, моделирования заболеваний у животных, или выведения редких химических соединений в промышленных масштабах, или даже просто фундаментальных исследований генома.

8:45 Это то, что всем нужно знать о CRISPR, и мне не нравится, что более эффектные стороны технологии заслоняют самое важное. Огромное количество учёных проделали огромную работу над CRISPR, и мне кажется интересным то, что наше общество поддерживает этих учёных.

9:04 Подумайте об этом. У нас есть инфраструктура, которая позволяет определённым людям проводить всё своё время за исследованиями. В некотором роде мы все — изобретатели CRISPR, и, я бы сказала, пастыри CRISPR. На всех нас лежит ответственность.

9:24 Поэтому я призываю всех вас узнавать как можно больше о подобных технологиях, поскольку только так мы сможем управлять развитием этих технологий, их использованием, и убедиться, что они работают на благо — благо планеты и человечества.

9:45 Спасибо.

9:46 (Аплодисменты)

Источник http://www.ted.com



There are no comments

Add yours


*