ΟΜΙΛΙΑ ΤΗΣ ΤΖΕΝΙΦΕΡ ΝΤΟΥΝΤΝΑ, ΔΗΜΙΟΥΡΓΟΥ ΤΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ CRISPR, ΣΤΟ TED
Πριν μερικά χρόνια, μαζί με τη συνάδελφο Εμμανουέλ Σαρπεντιέ, εφηύρα μια νέα τεχνολογία για την επεξεργασία γονιδιώματος. Ονομάζεται CRISPR-Cas9. Η τεχνολογία CRISPR επιτρέπει στους επιστήμονες να κάνουν αλλαγές στο DNA σε κύτταρα που επιτρέπουν πιθανώς τη θεραπεία γενετικών ασθενειών.
Μπορεί να σας ενδιαφέρει να μάθετε ότι η τεχνολογία CRISPR προήλθε από ένα βασικό ερευνητικό πρόγραμμα με σκοπό να ανακαλυφθεί πώς τα βακτήρια καταπολεμούν ιογενείς λοιμώξεις Τα βακτήρια αντιμετωπίζουν ιούς στο περιβάλλον τους, και μπορούμε να παρομοιάσουμε μια ιογενή λοίμωξη με μια ωρολογιακή βόμβα - ένα βακτήριο έχει μόνο λίγα λεπτά για να την αφοπλίσει πριν αυτή το καταστρέψει. Έτσι πολλά βακτήρια έχουν στα κύτταρά τους ένα προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα που καλείται CRISPR, το οποίο ανιχνεύει το ιικό DNA και το καταστρέφει.
Τμήμα του συστήματος CRISPR είναι μια πρωτεΐνη που ονομάζεται Cas9, η οποία αναζητά, διασπά και σταδιακά αποσυνθέτει το ιικό DNA μ' εξειδικευμένο τρόπο. Και μέσω της έρευνάς μας κατανοήσαμε τη δραστηριότητα αυτής της πρωτεΐνης, της Cas9, και συνειδητοποιήσαμε ότι μπορούμε να την αξιοποιήσουμε σαν τεχνολογία γενετικής μηχανικής, ένα μέσο για να διαγράψουμε ή να εισάγουμε στα κύτταρα συγκεκριμένα τμήματα DNA με εκπληκτική ακρίβεια, που θα προσέφερε ευκαιρίες να κάνουν πράγματα αδύνατα στο παρελθόν.
Η τεχνολογία CRISPR έχει ήδη χρησιμοποιηθεί για αλλαγές στο DΝΑ σε κύτταρα ποντικών και μαϊμούδων, καθώς και άλλων οργανισμών. Κινέζοι επιστήμονες έδειξαν πρόσφατα ότι η CRISPR μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροποποίηση γονιδίων σε ανθρώπινα έμβρυα. Επιστήμονες στη Φιλαδέλφεια έδειξαν ότι μπορούν να χρησιμοποιήσουν το CRISPR για να απομακρύνουν το DNA ενός ενσωματωμένου ιού HIV από μολυσμένα ανθρώπινα κύτταρα.
Η δυνατότητα να κάνουμε τέτοια επεξεργασία γονιδιώματος εγείρει διάφορα ηθικά ζητήματα τα οποία πρέπει να εξετάσουμε, επειδή η τεχνολογία αυτή μπορεί να εφαρμοστεί όχι μόνο σε ενήλικα κύτταρα, αλλά και στα έμβρυα των οργανισμών, συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπινου είδους. Έτσι λοιπόν, μαζί με τους συναδέλφους μου, ξεκίνησα έναν παγκόσμιο διάλογο για την τεχνολογία που συνεφηύρα, για να λάβουμε υπόψιν μας όλες τις ηθικές και κοινωνικές επιπλοκές που μπορεί να προκύψουν από μια τεχνολογία σαν αυτή.
Θα ήθελα τώρα να σας περιγράψω τι είναι η τεχνολογία CRISPR, τι μπορεί να κάνει, πού βρισκόμαστε σήμερα και γιατί πιστεύω ότι πρέπει να προχωρήσουμε με σύνεση όσον αφορά στην αξιοποίηση αυτής της τεχνολογίας.
Όταν ιοί μολύνουν ένα κύτταρο, εγχέουν το DNA τους. Μέσα σ' ένα βακτήριο, το σύστημα CRISPR επιτρέπει στο DNA αυτό να αποσπαστεί από τον ιό, και να εισαχθεί σε μικρά τμήματα μέσα στο χρωμόσωμα, στο DNA του βακτηρίου. Αυτά τα ενσωματωμένα τμήματα ιικού DNA εισάγονται στην περιοχή CRISPR. Η CRISPR είναι περιοχή με συγκεντρωμένες βραχείες επαναλήψεις με κανονικά διάκενα. (Γέλιο)
Γλωσσοδέτης πράγματι! Να γιατί χρησιμοποιούμε το ακρωνύμιο CRISPR. Είναι ένας μηχανισμός που επιτρέπει στα κύτταρα να καταγράφουν, σε βάθος χρόνου, τους ιούς στους οποίους έχουν εκτεθεί. Και σημαντικότερο, αυτά τα τμήματα DNA κληρονομούνται στους απογόνους τους, έτσι τα κύτταρα προστατεύονται από ιούς όχι μόνο για μία, αλλά για πολλές γενιές κυττάρων. Αυτό επιτρέπει στα κύτταρα να διατηρούν αρχείο των μολύνσεων και όπως αρέσει στο συνάδελφό μου Μπλέικ Γουίντενχεφτ να λέει, η περιοχή CRISPR λειτουργεί αποτελεσματικά ως γενετική κάρτα εμβολιασμών στα κύτταρα. Μόλις αυτά τα τμήματα DNA εισαχθούν στο βακτηριακό χρωμόσωμα, το κύτταρο δημιουργεί ένα μικρό αντίγραφο του μορίου που καλείται RNA, που είναι πορτοκαλί σε αυτή την εικόνα, το οποίο είναι ακριβές αντίγραφο του ιικού DNA. Το RNA είναι από χημική άποψη ξάδερφος του DNA, και η αλληλεπίδρασή του με μόρια DNA είναι δυνατή, εφόσον έχουν αλληλουχία που ταιριάζει.
Έτσι αυτά τα μικρά τμήματα RNA από την περιοχή CRISPR συνδέονται, δεσμεύονται, στην πρωτεΐνη Cas9, η οποία είναι λευκή στην εικόνα, και σχηματίζουν ένα σύμπλεγμα που λειτουργεί σαν φρουρός στο κύτταρο. Ψάχνει σε όλο το DNA στο κύτταρο για να βρει περιοχές που αντιστοιχούν στις αλληλουχίες των δεσμευμένων RNA. Και όταν βρεθούν αυτές οι περιοχές όπως μπορείτε να δείτε εδώ, το μπλε μόριο είναι DNA, αυτό το σύμπλεγμα συνδέεται μ' εκείνο το DNA και επιτρέπει στην Cas9 να αποκόψει το ιικό DNA. Το κόψιμο είναι μεγάλης ακρίβειας. Συνεπώς μπορούμε να σκεφτούμε το σύμπλεγμα Cas9 και RNA σαν ένα ψαλίδι που μπορεί να κόψει το DNA, κάνει ένα δίκλωνο κόψιμο στην έλικα του DNA. Κι σημαντικότερο, αυτό το σύμπλεγμα είναι δυνατό να προγραμματιστεί, συνεπώς μπορεί να προγραμματιστεί για να αναγνωρίζει συγκεκριμένες αλληλουχίες DNA, και να κόβει το DNA σ' εκείνη την περιοχή.
Όπως θα σας πω τώρα, αναγνωρίσαμε ότι αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να εφαρμοστεί στη γονιδιωματική μηχανική, δίνοντας στα κύτταρα τη δυνατότητα να κάνουν αλλαγές ακριβείας στο DNA τους στην περιοχή όπου έγινε το κόψιμο. Ανάλογη διαδικασία με τη χρήση ενός προγράμματος επεξεργασίας κειμένου για τη διόρθωση ενός ορθογραφικού σ' ένα αρχείο.
Ο λόγος που οραματιστήκαμε τη χρήση της μεθόδου CRISPR για τη γενετική μηχανική είναι διότι τα κύτταρα έχουν την ικανότητα να ανιχνεύουν σπασμένο DNA και να το επισκευάζουν. Έτσι όταν ένα κύτταρο ενός φυτού ή ζώου ανιχνεύει ένα δίκλωνο κόψιμο στο DNA του, μπορεί να το επιδιορθώσει, είτε συνδέοντας τις δύο άκρες του κομμένου DNA με μια μικροσκοπική αλλαγή στην τοπική αλληλουχία, είτε να το επιδιορθώσει ενσωματώνοντας ένα νέο τμήμα DNA στο σημείο κοπής. Έτσι αν έχουμε τρόπο να κάνουμε δίκλωνα κοψίματα στο DNA σε ακριβείς θέσεις, μπορούμε ν' αναγκάσουμε τα κύτταρα να επιδιορθώσουν τα κοψίματα, είτε με τη διάσπαση είτε με την ενσωμάτωση νέας γενετικής πληροφορίας. Αν είχαμε τη δυνατότητα να προγραμματίσουμε την τεχνολογία CRISPR να κόψει το DNA στη θέση ή κοντά σε μια μετάλλαξη που προκαλεί κυστική ίνωση, για παράδειγμα, θα μπορούσαμε να αναγκάσουμε τα κύτταρα να επιδιορθώσουν τη μετάλλαξη.
Η γονιδιωματική μηχανική δεν είναι νέος κλάδος, εμφανίστηκε τη δεκαετία του 1970. Εφευρέθηκαν μέθοδοι για ν' αλληλουχήσουμε το DNA, ν' αντιγράφουμε DNA, ακόμα και για να χειριζόμαστε το DNA. Κι αυτές οι τεχνολογίες ήταν πολλά υποσχόμενες. αλλά δυστυχώς είτε ήταν αναποτελεσματικές, είτε ήταν τόσο δύσχρηστες, που οι περισσότεροι επιστήμονες δεν τις είχαν υιοθετήσει στα εργαστήριά τους, ή σε πολλές κλινικές εφαρμογές. Έτσι, η ευκαιρία να αξιοποιηθεί μια τεχνολογία όπως η CRISPR είναι ελκυστική, λόγω της σχετικής απλότητάς της. Μπορούμε να σκεφτούμε παλαιότερες τεχνολογίες γονιδιωματικής μηχανικής σαν να πρέπει να επανακαλωδιώνουμε τον υπολογιστή μας κάθε φορά που θέλουμε να τρέξουμε ένα νέο πρόγραμμα, ενώ η τεχνολογία CRISPR είναι σαν λογισμικό για το γονιδίωμα, μπορούμε να την προγραμματίσουμε εύκολα χρησιμοποιώντας μικρά τμήματα RNA.
Έτσι μόλις γίνει ένα δίκλωνο κόψιμο στο DNA, μπορούμε να επάγουμε την επιδιόρθωση, και με αυτό τον τρόπο πιθανώς να επιτύχουμε εκπληκτικά πράγματα, όπως το να διορθώσουμε μεταλλάξεις που προκαλούν δρεπανοκυτταρική αναιμία ή προκαλούν νόσο του Χάντινγκτον. Πραγματικά πιστεύω ότι οι πρώτες εφαρμογές της τεχνολογίας CRISPR θα γίνουν στο αίμα, όπου είναι σχετικά ευκολότερο να μεταφερθεί το εργαλείο αυτό στα κύτταρα, συγκριτικά με τους συμπαγείς ιστούς.
Αυτή τη στιγμή πολλή από τη δουλειά που γίνεται εφαρμόζεται σε ζώα μοντέλα των ανθρώπινων ασθενειών, όπως οι ποντικοί. Η τεχνολογία χρησιμοποιείται για να γίνουν πολύ ακριβείς αλλαγές που μας επιτρέπουν να μελετήσουμε πώς αυτές οι αλλαγές στο κυτταρικό DNA επηρεάζουν είτε έναν ιστό, είτε, στην περίπτωση αυτή, έναν ολόκληρο οργανισμό.
Σ' αυτό το παράδειγμα, η τεχνολογία CRISPR χρησιμοποιήθηκε για να διακόψει ένα γονίδιο κάνοντας μια μικροσκοπική αλλαγή στο DNA σε ένα γονίδιο που είναι υπεύθυνο για το μαύρο χρώμα τριχώματος αυτών των ποντικών. Φανταστείτε ότι αυτοί οι λευκοί ποντικοί διαφέρουν από τους έγχρωμους φίλους τους κατά μια μόνο μικροσκοπική αλλαγή σε ένα γονίδιο σε ολόκληρο το γονιδίωμα, και είναι κατά τ'άλλα τελείως φυσιολογικά. Και όταν χαρτογραφούμε το DNA από τα ζώα αυτά, βρίσκουμε ότι η αλλαγή στο DNA έχει συμβεί ακριβώς στο σημείο όπου την προκαλέσαμε, χρησιμοποιώντας την τεχνολογία CRISPR.
Επιπρόσθετα πειράματα γίνονται σε άλλα ζώα που είναι χρήσιμα για τη δημιουργία μοντέλων των ανθρώπινων ασθενειών, όπως οι μαϊμούδες. Βλέπουμε ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα συστήματα για νε εξετάσουμε τις εφαρμογές αυτής της τεχνολογίας σε συγκεκριμένους ιστούς, για παράδειγμα, να βρούμε πώς να εισάγουμε το εργαλείο CRISPR μέσα σε κύτταρα. Επίσης θέλουμε να καταλάβουμε καλύτερα πώς να ελέγχουμε τον τρόπο με τον οποίο το DNA επισκευάζεται μετά το κόψιμο, και να βρούμε πώς να ελέγχουμε και να περιορίσουμε όλες τις άστοχες, ή ακούσιες επιπτώσεις της χρήσης αυτής της τεχνολογίας.
Πιστεύω πως θα δούμε κλινική εφαρμογή της, ειδικά σε ενήλικες, μέσα στα επόμενα δέκα χρόνια. Θεωρώ πως είναι πιθανό να δούμε κλινικές δοκιμές και είναι δυνατό να δούμε ακόμα και εγκεκριμένες θεραπείες μέχρι τότε, κάτι που είναι πολύ συναρπαστικό ως σκέψη. Και λόγω του ενθουσιασμού για αυτήν την τεχνολογία, υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον από νέες εταιρείες που έχουν δημιουργηθεί για να αξιοποιήσουν εμπορικά την τεχνολογία CRISPR, και πολλοί κεφαλαιούχοι που επενδύουν στις εταιρείες αυτές.
Πρέπει επίσης να λάβουμε υπόψη ότι η τεχνολογία CRISPR μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για βελτιστοποίηση. Φανταστείτε ότι θα μπορούσαμε να δημιουργήσουμε ανθρώπους με βελτιωμένες ιδιότητες, όπως πιο γερά κόκκαλα, ή μικρότερη ευαισθησία σε καρδιαγγειακές παθήσεις ή ακόμα και με ιδιότητες που θα θεωρούσαμε επιθυμητές, όπως διαφορετικό χρώμα ματιών ή μεγαλύτερο ύψος, πράγματα όπως αυτά. "Προσχεδιασμένοι άνθρωποι" αν θέλετε. Αυτή τη στιγμή, οι γνώσεις γενετικής για να κατανοήσουμε ποια είδη γονιδίων θα ενίσχυαν αυτά τα γνωρίσματα είναι κατά κύριο λόγο ανεπαρκείς. Είναι σημαντικό να ξέρουμε ότι η τεχνολογία CRISPR είναι ένα εργαλείο για να κάνουμε τέτοιες αλλαγές, μόλις οι απαραίτητες γνώσεις γίνουν διαθέσιμες.
Αυτό εγείρει έναν αριθμό ηθικών ερωτημάτων που πρέπει να εξετάσουμε προσεκτικά, γι' αυτό κι εγώ και οι συνεργάτες μου ζητήσαμε διεθνή αναστολή όλων των κλινικών εφαρμογών αυτής της τεχνολογίας σε ανθρώπινα έμβρυα, για να μας δοθεί χρόνος να εξετάσουμε όλες τις επιπλοκές αυτής της διαδικασίας. Και πράγματι, υπάρχει σημαντικό προηγούμενο για μια τέτοια αναστολή από τη δεκαετία του '70, όταν οι επιστήμονες μαζεύτηκαν για να ζητήσουν αναστολή της χρήσης της μοριακής κλωνοποίησης, μέχρις ότου η ασφάλεια της τεχνολογίας να να ελεγχθεί προσεκτικά και να επικυρωθεί.
Έτσι, δεν υπάρχουν ακόμα γονιδιωματικά τροποποιημένοι άνθρωποι ανάμεσά μας ακόμα, αλλά αυτό δεν αποτελεί πια επιστημονική φαντασία. Γενετικά τροποποιημένα ζώα και φυτά δημιουργούνται αυτή τη στιγμή. Και αυτό μας φέρνει όλους προ μιας τεράστιας ευθύνης να αξιολογήσουμε προσεκτικά τόσο τις ακούσιες συνέπειες, όσο και τα επιδιωκόμενα αποτελέσματα αυτής της επιστημονικής καινοτομίας.
Μπρούνο Γκιουσάνι: Τζένιφερ, αυτή είναι μια τεχνολογία με τεράστιες συνέπειες, όπως ήδη εξήγησες. Η στάση σας να ζητήσετε μια παύση, μια αναστολή, μια απομόνωση είναι εξαιρετικά υπεύθυνη. Υπάρχουν, φυσικά, τα θεραπευτικά αποτελέσματά της, αλλά υπάρχουν και τα μη θεραπευτικά αυτά δείχνουν να είναι που κερδίζουν έδαφος κυρίως στα ΜΜΕ. Αυτό είναι ένα απο τα τελευταία τεύχη του Εκόνομιστ -- "Επεξεργασία ανθρωπότητας" Είναι όλο για τη γενετική βελτιστοποίηση, όχι για τα θεραπευτικά. Τι είδη αντιδράσεων αντιμετώπισες το Μάρτιο από τους συναδέλφους σου στον επιστημονικό κόσμο όταν ζητήσατε ή προτείνατε ότι θα έπρεπε να το σταματήσουμε για μια στιγμή και να το σκεφτούμε;
Τζ. Ντούντνα: Οι συνάδελφοι μου ήταν, νομίζω, ικανοποιημένοι που είχαν την ευκαιρία να το συζητήσουν ανοιχτά. Είναι ενδιαφέρον ότι καθώς μιλάω σε κόσμο, τους επιστημονικούς μου συνεργάτες καθώς και άλλους, υπάρχει πολύ ευρύ φάσμα απόψεων γι΄αυτό το θέμα. Έτσι ξεκάθαρα είναι ένα θέμα που χρειάζεται προσεκτική μελέτη και συζήτηση.
ΜΓ: Μια μεγάλη συνάντηση διεξάγεται το Δεκέμβριο που οργανώνετε με τους συναδέλφους σου, μαζί με την Εθνική Ακαδημία Επιστημών και άλλους, τι ελπίζετε να προκύψει από αυτή τη συνάντηση, πρακτικά;
ΤΝ: Ελπίζω ότι θ' ακουστούν οι απόψεις πολλών διαφορετικών ενδιαφερόμενων ατόμων και ομάδων που θέλουν να σκεφτούν πώς να χρησιμοποιηθεί η τεχνολογία υπεύθυνα. Μπορεί να μην είναι εφικτό να καταλήξουμε σε μια κοινή οπτική, αλλά πιστεύω πως πρέπει να κατανοήσουμε ποια θέματα μας απασχολούν όπως προχωράμε.
ΜΓ: Τώρα, συνάδελφοι σου, όπως ο Τζορτζ Τσερτς στο Χάρβαρντ, λένε, "Ναι, τα ηθικά ζητήματα βασικά είναι ερωτηματικά για την ασφάλεια. Ελέγχουμε ξανά και ξανά, σε ζώα και σε εργαστήρια, και όταν αισθανθούμε πως είναι αρκετά ασφαλές, προχωράμε στους ανθρώπους." Αυτή είναι η άλλη σχολή σκέψης, ότι θα έπρεπε να χρησιμοποιήσουμε αυτή την ευκαιρία. Υπάρχει περίπτωση να διαιρεθεί η επιστημονική κοινότητα γι' αυτό; Εννοώ, πρόκειται να δούμε ανθρώπους να κάνουν πίσω επειδή έχουν ηθικές ανησυχίες, και άλλους απλά να προχωρούν επειδή σε κάποιες χώρες υπάρχουν ανεπαρκείς ή καθόλου κανονισμοί;
ΤΝ: Λοιπόν, πιστεύω ότι για κάθε νέα τεχνολογία, ειδικά για κάτι τέτοιο, θα υπάρχει ποικιλία απόψεων, και νομίζω πως αυτό είναι απόλυτα κατανοητό. Πιστεύω ότι στο τέλος, αυτή η τεχνολογία θα χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία του ανθρώπινου γονιδιώματος, αλλά το να γίνει αυτό χωρίς προσεκτική μελέτη και συζήτηση των κινδύνων και των πιθανών επιπλοκών δε θα ήταν υπεύθυνο.
ΜΓ: Υπάρχουν πολλές τεχνολογίες και άλλα πεδία της επιστήμης που αναπτύσσονται εκθετικά, περίπου όπως το δικό σας. Μιλάω για την τεχνητή νοημοσύνη, τα αυτόνομα ανδροειδή και τα λοιπά. Πουθενά δε φαίνεται - εκτός από την ανάπυξη αυτόνομων πολεμικών ρομπότ - κανείς δεν έχει ξεκινήσει μια αντίστοιχη συζήτηση σε αυτά τα πεδία, ζητώντας αναστολή. Πιστεύετε ότι η συζήτησή σας μπορεί να αποτελέσει πρότυπο και για άλλα πεδία;
ΤΝ: Θεωρώ ότι είναι δύσκολο για τους επιστήμονες να βγουν από το εργαστήριο. Μιλώντας για τον εαυτό μου, είναι αρκετά άβολο να το κάνω αυτό. Αλλά πιστεύω ότι η ανάμειξή μας στη γέννηση της τεχνολογίας αυτής βάζει εμένα και τους συναδέλφους μου σε μια θέση ευθύνης. Και θα έλεγα πως ευελπιστώ ότι άλλες τεχνολογίες θα εξεταστούν με τον ίδιο τρόπο, Όπως θα θέλαμε να εξεταστεί κάτι που θα είχε επιπλοκές σε άλλα πεδία πέρα από τη βιολογία.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου