Znanstvenici Pronađite genetsko uređivanje s CRISPR-om teško oduprijeti

Hakiranje ljudskog genoma već je dugo učinilo za veliko znanstveno-fantastično kazalište jer se uvijek činilo fantastično nemogućim i lako se pripisuje zlokobnim plohama.

Ali budući da su znanstvenici uspjeli mapirati ljudski genom devedesetih godina, genetski inženjeri ljudi izgledaju manje poput fikcije i slično kao pretpostavljeni krajnji cilj medicinskih istraživanja.

AdvertisementAdvertisement

I dalje se bojimo zamagljivanja ljudskog genoma na nasljedne načine, čak i kada se upotreba genetskog inženjeringa za liječenje ljudi koji su bolesni počinje stvarni napredak. Protuzakonito je uređivati ​​naslijeđujuću DNA u mnogim zemljama, iako ne u Sjedinjenim Državama. No, ostavili smo raspravu o etičkim implikacijama i maticama i vijcima regulacije kako bi se razradili dok se tehnologija dosegne.

No, u 2012, ono što se nekad činilo samo budućim mogućnostom postalo je neposredna dilema.

Tada je molekularni biolog biologa Jennifer Doudna iz University of California i neke kolege istaknuli novu tehniku ​​genetskog inženjerstva nazvanu CRISPR-Cas9 u radu u časopisu Science. Ukratko, tehnologija dopušta znanstveniku da odstrani problematične dijelove DNA, postupak s dubokim potencijalom za liječenje razornih genetskih bolesti kao što je Huntingtonova.

Brojni su ljudi podigli alarm da je sada vrijeme. Više nije znanstvena fantastika. Dr. George Daley, Harvard Medical Center

CRISPR-Cas9 također bi mogao potencijalno reprogramirati gene koji uzrokuju genetske bolesti kao što su anemija srpastih stanica i Huntingtonova bolest, obećavajući sveobuhvatni lijek.

"Budući da su pitanja o sposobnosti modificiranja genoma, a posebno embrija, sada mnogo važnija i brža, to je razlog zašto je nekoliko skupina podiglo alarm da je sada vrijeme. To više nije znanstvena fantastika ", rekao je dr. George Daley, Ph.D., biolog biologa matičnih stanica u Harvard Medical Center.

Ali kritičari kažu kako je proces vođenja da li ćemo i kako ćemo promijeniti ljudsko genetsko nasljeđe je slapdash, isključujući i zaraženi obećanjem dobiti za one koji bi mogli profitirati od liječenja raka ili genetske bolesti - ili iz popravka za neke subjektivno nepoželjne genetske osobine.

Eureka Moment

Tehnički, bilo je moguće uređivati ​​ljudsku DNK od sredine sedamdesetih godina kada su Paul Berg, Ph.D., kultivirana ljudska DNA u bakterijama E. coli u svom laboratoriju Stanford. No te su rane metode bile intenzivne i nepouzdane.

AdvertisementAdvertisement

Doudna (izgovara se DOWD-na) slučajno je ušla u raspravu o ljudskom inženjerstvu. Stručnjak za RNA, pozvana je da pomogne nekim kolegama da istraže kako se bakterije bore protiv virusa.

Postupno je postalo jasno da bakterije prepoznaju i ciljaju bitove virusne DNA pomoću procesa nazvanog CRISPR-Cas9. Prvi put kada se bakterija susreće s virusom, pohranjuje malo DNA. Kasnije, ova DNA služi kao "najtraženija" plakat. Ako se bakterija ponovno vrati u isti virus, napada ga istiskivanjem poznatog uzorka DNA.

Doudna i njezine kolege brzo su shvatile da znanstvenici mogu pristajati na proces bakterija kako bi uredili DNK - bilo da je riječ o virusu, poljoprivrednoj biljci ili ljudskom biću.

Oglas

"Mislila sam, wow, ako bi to moglo funkcionirati u životinjskim ili biljnim stanicama, to bi moglo biti vrlo, vrlo koristan i vrlo moćan alat. Iskreno, nisam ni shvatio u to doba koliko moćan ", rekao je Doudna NPR-u u intervjuu za 2014. godinu. (Odbio je Healthlineov zahtjev za intervju, navodeći njezin profesionalni raspored putovanja.)

Moć novog pristupa nije prolazila nezapaženo.

AdvertisementAdvertisement

Ovog proljeća, kineski istraživači koji su koristili metodu CRISPR-Cas9 na ljudskim zametcima objavili su svoje nalaze u američkom časopisu.

Zametci su bili neprikladni i pristup nije funkcionirao baš kao što se očekivalo, ali izvješće je poslalo val alarma kroz znanstvenu zajednicu, otkrivajući koliko je snažna napast da CRISPR upotrebljava za modificiranje inherentne ljudske DNK.

U roku od nekoliko dana od tog objavljivanja, tim na Kalifornijskom sveučilištu u San Diegu (UCSD) najavio je uspjeh koristeći CRISPR na voćnim mušicama. Učinili su promjene gena par parenja mušica, osiguravajući da se svojstvo koje su umetnuli prenijeti na sve potomke. Ova vrsta genetskog inženjeringa naziva se "genskim pogonom". "

Umjetnici UCSD-a zamišljali su pomoću pristupa da se dobiju bolji miševi i voćne mušice za istraživanja, ali implikacije su bile jasne: brzo mijenjamo cijelu vrstu, uključujući i sebe, pomoću CRISPR-a.

Samo prošli tjedan, britanski znanstvenici zatražili su licencu od britanske humane oplodnje i embriologije za uređivanje genoma ljudskih zametaka pohranjenih u klinikama plodnosti. Planiraju koristiti zametak, no obećavaju im da ih ne ugrađuju nakon što su promijenjeni.

Oglasi

Pročitajte više: Nova tehnologija dopušta znanstvenicima usmjeravanje na HIV, stanice raka »

Gledajući prošlost za rukovanje futurističkom tehnologijom

U međuvremenu, Doudna i drugi znanstvenici, etici i odvjetnici počeli su se baviti s etičkim izazovima CRISPR-a.

U siječnju su Doudna i mala skupina američkih misli čelnici sastali se u Kaliforniji, u Napu, kako bi raspravljali o tome što učiniti s genijem koji bi dopustio da se izvuče iz boce.Bio je tamo Paul Berg, koji je pionir za genetsko inženjerstvo otkrićem rekombinantne DNK 1975. godine.

Grupa je uzela svoj znak iz konferencije Berg, organiziranog 1975. godine na Asilomar konferencijskim terenima, izvan Montereya u Kaliforniji, kako bi odlučio kako će znanost nastaviti s genetskim inženjeringom. Taj je sastanak široko priopćen kao dokaz da znanstvenici mogu sigurno nositi s kontroverznim i potencijalno destruktivnim alatima.

U proljeće, nekoliko sudionika sastanka Napa - uključujući Doudna, Berg i Harvardov Daley - objavilo je pozicijski tekst tvrdeći kako se CRISPR ne smije koristiti na reproduktivnoj DNA ili germinalnim stanicama. No, rekli su, treba nastaviti laboratorijsko istraživanje.

Krajem ove godine, međunarodno znanstveno povjerenje mozga će se usredotočiti na Washingtona, D.C, kako bi započeli sa skiciranjem plana za moguće granice na CRISPR-u. Napor se nagnuo naprijed, odražavajući hitnost stvari.

No, kao summit koji se odnosi samo na poziv, pod pokroviteljstvom Nacionalnih akademija znanosti, inženjerstva i medicine, te Velike Britanije i kineskim kolegama, kritičari tvrde da je osuđen na propast jer isključuje ključna pitanja i mogućnost za javni komentar.

Nacionalne akademije kaže da će za članove javnosti biti ograničeno sjedenje.

Ako CRISPR predstavlja "promjenu plime u smislu načina na koji mislimo o sebi kao bića", kako Daley kaže, onda koji je najbolji način da se odlučimo na tako važno pitanje?

Sheila Jasanoff, profesorica znanosti i tehnologije na Harvardovoj Kennedy školi, smatra da je sastanak u prosincu već odzvanjao nekim od neuspjeha konferencije Asilomar.

Znanstvenici iz Asilomara promatrali su proizvode ranog genetskog inženjeringa kako bi im se potencijal upotrijebili za biološku energiju i zabrinjavali uglavnom o rizicima od bijega iz laboratorija.

Nisu anticipirali ono što se pokazalo grijanim i dugogodišnjom raspravom nad genetski modificiranim (GM) organizmima, što je imalo velikih posljedica za poljoprivrednike, ekolostere i agrere velike težine kao što je Monsanto.

"U retrospektivi se može vidjeti duga, ponekad tragična, kontroverza oko GM usjeva … kao globalno ponovno otvaranje svih dimenzija genetskog inženjerstva koje je Asilomar isključio", napisao je Jasanoff prigovorenom summitu nove generacije na genetskom inženjerstvu.

Pročitaj više: Uzmite činjenice o genomici i genetici »

Kloniranje novca?

Znanstvenici koji su se okupili u Asilomaru imali su malo veze s komercijalnim primjenama svojih istraživanja. No, sa Zakonom Bayh-Dole iz 1980. profesori i sveučilišta stekli su financijski interes kako su njihova otkrića komercijalizirana.

Doudna je uključena u tri od desetak tvrtki koje su već nastale u nadi da će komercijalizirati CRISPR gen editing.Jedna tvrtka, Caribou Bio, izričito je zainteresirana za poljoprivredne aplikacije.

"Dokle god završiš dobivanje jednog sjemena, ti si u redu", rekao je Shanks.

Bilo bi teško naći nekoga u biotehnološkom svijetu koji nema interesa jer svi ravnatelji u ovom razgovoru imaju ono što izgleda kao sukob interesa. Marcy Darnovsky, Centar za genetiku i društvo

Ali Doudnine financijske interese u njezinom otkriću više su pravilo nego iznimka.

Michael Kalichman usmjerava Centar za etiku i društvo u UCSD-u. Opisuje Doudninu angažiranost s poslovnom stranom njenog djela samo kao dio svog posla kao voditelj istraživačkog laboratorija u post-Bayh-Dole svijetu.

"Vaš je posao pokušati prodati", rekao je. "Doudna ne skriva svoje interese u tome. "

U sobi znanstvenika, liječnika i sveučilišnih odvjetnika, sva su mišljenja obojena novcem.

"Imamo samo ljude koji imaju financijske interese koji ne donose samo odluke koje će se primjenjivati, već dolaze s pitanjima koja će biti postavljena", rekao je Darnovsky.

Kalichman, čija je karijera "podupirao" Bayh-Dole Act, kaže da je zakon doveo do bržeg pomaka od čistog istraživanja do kliničkih primjena. Ali to također čini prostor za pristranost.

"Pitanje je:" Sustav financijskog interesa stvara pristranost prema određenim stvarima? "i čini se da je odgovor", rekao je.

U svom uredništvu na CRISPR-u pod nazivom "Razborit put prema naprijed za genomski inženjering i germline gensku modifikaciju" - Doudna, Daley, Berg i drugi kažu da bi istraživači trebali istražiti kako CRISPR radi na ljudskim zametcima - sve dok nitko ne ugrađuje modificirane embrije.

"Oni tvrde kako bi uređivanje ljudskih" germline "stanica (gameta i ranijeg embrija) trebalo odmah krenuti naprijed dok je u tijeku dijalog o socijalnim i etičkim implikacijama korištenja modificiranih zametnih stanica za pokretanje trudnoće", rekao je Darnovsky. uredništva.

Daljnja istraživanja, tvrdi dio, daju nam više informacija o tome kako se modifikacijske linije djeluju - ili, kao u kineskoj studiji, ne.

"To nazivaju" pametnim putem naprijed ", rekao je Darnovsky. "Ali bilo bi lako pročitati ga kao" Ako naša istraživanja pokazuju da možemo modificirati germline sigurno i točno, to će biti argument za nastavak stvaranja GM ljudi. ''

Prošlo je samo oko deset godina otkako smo prvi pročitali ljudski genom. Moramo se pridržavati velikog opreza prije nego što počnemo prepisati ga. Eric Lander, Broad Institute

Doudna je opisao CRISPR kao metodu za uređivanje pogrešaka pogrešaka koje smo naveli u tekstu tiskane prirode. Njezina metafora namjerava napraviti nevjerojatno kompliciran proces koji je razumljiv za neznanstvenike. No, ona također objašnjava rizike genetskog uređivanja: stvarnost je da je knjiga ljudske genetike napisana na jeziku koji jedva razumijemo.

"Prošlo je samo oko deset godina otkako smo prvi pročitali ljudski genom. Trebao bi se pridržavati velikog opreza prije nego što počnemo prepisati ga ", napisao je Eric Lander, Ph. D., šef Broad Instituta, u svom radu na CRISPR-u.

Broad Institut se natjecao s Doudninom West Coast laboratorijom za napredak u CRISPR-u i bavi se tužbom o tome tko drži patente.

Lander se slaže da ne smijemo dodirivati ​​naslijeđujuću DNK, ali on ostavlja prostora za "moguću iznimku ispravljanja ozbiljnih gena monogenih bolesti, u nekoliko slučajeva u kojima nema alternative. "

Što ako istražuje Doudna i znanstvenici iz Velike Britanije već traže da obećavaju lijek za razarajuću genetsku bolest kao što je Huntington ne slučajno, već eliminirajući mutaciju gena uopće? Javnost će vjerojatno tražiti pristup tom lijeku.

Ali što ako se činilo da lijek izgleda kao da ima velike neželjene genetske nuspojave koje nisu bile vidljive sve do sljedeće generacije?

"Da biste dobili od briljantnih promatranja na nešto što pomaže masama je složeno", rekao je Jasanoff.