Oamenii de stiinta gasesc editare genetica cu CRISPR greu de rezistent

Hacking-ul genomului uman a facut mult timp pentru un teatru fantastic de science fiction, pentru ca a parut intotdeauna fantastic de imposibil si se imprumuta atat de usor unor intamplari sinistrite.

Dar din moment ce oamenii de stiinta au reusit sa cartografizeze genomul uman in anii '90, oamenii de inginerie genetica seamana mai putin cu fictiunea si mai mult cu finalul prezumtiv al cercetarii medicale.

Încă mai ne temem de tinkering cu genomul uman în moduri ereditare, chiar dacă utilizarea ingineriei genetice pentru tratarea bolnavilor începe să facă progrese reale. Este ilegal să editați ADN-ul ereditar în multe țări, deși nu în Statele Unite. Dar am lăsat discuția asupra implicațiilor etice și a neajunsurilor și a șuruburilor de reglementare care urmează să fie elaborate, pe măsură ce tehnologia se apropie.

Dar în 2012, ceea ce părea o posibilitate viitoare a devenit o dilemă imediată.

Atunci, biologul molecular al Universității din California, Jennifer Doudna, Ph.D., și alți colegi au subliniat o nouă tehnică de inginerie genetică numită CRISPR-Cas9 într-o lucrare din revista Science. Pe scurt, tehnologia permite unui om de știință să elimine fragmente de ADN-uri problematice, o procedură cu un potențial profund pentru a vindeca boli genetice devastatoare, cum ar fi Huntington's.

Un număr de grupuri au ridicat alarma că acum este timpul. Nu mai este science fiction. Dr. George Daley, Centrul Medical Harvard

CRISPR-Cas9 ar putea, de asemenea, reprograma genele care cauzează boli genetice, cum ar fi anemia cu secera și boala Huntington, promițând un tratament universal.

publicitatePublicitate

Oamenii de știință și autoritățile de reglementare s-au grăbit să ajungă din urmă.

"Având în vedere că problemele de a putea modifica un genom, mai ales un embrion, sunt acum mult mai imediate și mai îngrijorătoare, de aceea un număr de grupuri au ridicat alarmarea că acum este momentul. Nu mai este science fiction ", a spus dr. George Daley, Ph.D., biolog de celule stem la Centrul Medical Harvard.

Dar criticii declară că procesul care orientează dacă și cum vom schimba moștenirea noastră genetică umană este slapdash, exclusiv și afectat de promisiunea profitului pentru cei care ar putea profita de un tratament pentru cancer sau o boală genetică - pentru unele trăsături genetice nedorite subiectiv.

Citește mai mult: Harvard, MIT Asigurați-vă că instrumentul de editare a genei CRISPR este mai puternic »

Momentul Eureka

Tehnic, a fost posibilă editarea ADN-ului uman de la mijlocul anilor 1970, când Paul Berg, Ph.D., ADN uman cultivat în bacteriile E. coli în laboratorul său din Stanford. Dar acele metode timpurii erau greoaie și nesigure.

PublicitatePublicitate

Doudna (pronunțată DOWD-na) a intrat în dezbaterea asupra ingineriei umane accidental. Un expert în ARN a fost chemat să-i ajute pe unii colegi să investigheze cum bacteriile se luptă cu virușii.

Este treptat clar că bacteriile identifică și țintesc biții ADN-ului viral folosind un proces numit CRISPR-Cas9. Prima dată când o bacterie întâlnește un virus, stochează un pic din ADN-ul său. Ulterior, ADN-ul servește ca un poster "cel mai dorit". Dacă bacteria intră din nou în același virus, ea o atacă prin eliminarea modelului familiar al ADN-ului.

Doudna și colegii ei și-au dat seama rapid că oamenii de știință ar putea să se abțină de la procesul bacterian pentru a edita ADN-ul - fie că aparținea unui virus, unei plante agricole sau unei ființe umane.

Publicitate

"M-am gândit, wow, dacă acest lucru ar putea funcționa în celulele animale sau de plante, acest lucru ar putea fi un instrument foarte, foarte util și foarte puternic. Sincer, nici măcar nu mi-am dat seama cât de puternic ", a declarat Doudna pentru NPR într-un interviu din 2014. (Ea a refuzat cererea Healthline pentru un interviu, citând programul ei de călătorie profesional).

Puterea noii abordări nu a trecut neobservată.

PublicitatePrezinta

In aceasta primavara, cercetatorii chinezi care au folosit metoda CRISPR-Cas9 pe embrionii umani si-au publicat descoperirile intr-un jurnal american.

Embrionii nu au putut fi tratați și abordarea nu a funcționat la fel de bine cum era de așteptat, dar raportul a trimis un val de alarmă prin comunitatea științifică, dezvăluind cât de tare a fost folosirea CRISPR pentru a modifica ADN-ul uman.

În decurs de câteva zile de la această publicare, o echipă de la Universitatea din California, San Diego (UCSD) a anunțat succesul prin utilizarea CRISPR pe muștele de fructe. Ei au făcut schimbări în genele unei perechi de muște de fructe de împerechere, asigurându-se că trăsăturile pe care le-au inserat vor fi transmise tuturor urmașilor. Acest tip de inginerie genetică se numește "unitate genetică. "

Publicitate

Oamenii de stiinta UCSD si-au imaginat folosirea abordarii pentru a face mai bune soareci si fructe pentru cercetare, insa implicatiile au fost clare: am putea schimba rapid o intreaga specie, incluzand pe noi insine, folosind CRISPR.

Doar săptămâna trecută, oamenii de știință britanici au solicitat o licență din partea autorității britanice de fertilizare și embriologie umană pentru a edita genomul embrionilor umani stocați în clinicile de fertilitate. Ei intenționează să utilizeze embrioni viabili, dar promite să nu implanteze după ce au fost modificați.

PublicitatePublicitate

Citeste mai mult: Noua tehnologie permite oamenilor de stiinta sa vizeze HIV, celulele canceroase »

Privind trecutul pentru a manipula tehnologia futurista Intre timp, Doudna si alti oameni de stiinta, eticieni si avocati au inceput sa se lupte cu provocările etice ale CRISPR.

În ianuarie, Doudna și un grup restrâns de lideri ai creștinilor americani s-au întâlnit la Napa, California, pentru a discuta ce să facă cu geniul pe care l-ar lăsa să iasă din sticlă.Paul Berg, care a pionierat ingineria genetică cu descoperirea ADN-ului recombinant din 1975, a fost acolo.

Grupul și-a luat curajul de la conferința Berg organizată în 1975 la Asilomar Conference Grounds, chiar în afara orașului Monterey, California, pentru a decide cum va continua știința cu ingineria genetică. Această întâlnire este cunoscută ca o dovadă a faptului că oamenii de știință se pot ocupa în siguranță de instrumente controversate și potențial distructive.

În primăvară, câțiva participanți la întâlnirea de la Napa - inclusiv Doudna, Berg și Daley din Harvard - au publicat o piesă de poziție susținând că CRISPR nu ar trebui să fie folosit pe ADN-ul reproductiv sau celulele germinale. Dar, au spus ei, cercetarea de laborator ar trebui să continue.

La sfârșitul acestui an, un trust internațional științific al creierului se va alinia la Washington, D. C., pentru a începe să schițeze un plan pentru posibile limite asupra CRISPR. Efortul a mers înainte, reflectând urgența problemei.

Dar, deoarece summit-ul invitat doar de către Academiile Naționale de Știință, Inginerie și Medicină și omologii săi din Marea Britanie și Chineză se reunesc, criticii susțin că este sortită eșecului, deoarece exclude întrebările-cheie și oportunitatea comentariu public.

Academiile Naționale declară că vor fi locuri limitate pentru membrii publicului.

Dacă CRISPR reprezintă "o schimbare a taluzului în ceea ce privește modul în care ne gândim la noi înșine ca ființe", așa cum spune Daley, atunci care este cel mai bun mod de a decide o problemă atât de importantă?

Sheila Jasanoff, profesor universitar la Școala de la Kennedy din Harvard, consideră că întâlnirea din decembrie echivă deja unele dintre eșecurile conferinței Asilomar.

Oamenii de stiinta de la Asilomar au analizat produsele de inginerie genetica timpurie pentru potentialul lor de a fi utilizate pentru bioweapons si ingrijorat in principal de riscurile de a le scapa de la laborator.

Ei nu au anticipat ceea ce sa dovedit a fi o dezbatere încălzită și de lungă durată asupra organismelor modificate genetic (GM), ceea ce a avut consecințe majore pentru agricultori, ecologiști și agenți economici, cum ar fi Monsanto.

"În retrospectivă, se poate observa controversa lungă, uneori tragică, a culturilor modificate genetic … ca o redeschidere de către cetățenii globali a tuturor dimensiunilor ingineriei genetice pe care Asilomar le excludise", a scris Jasanoff într-o opoziție opusă generația următoare de vârf privind ingineria genetică.

Citește mai mult: Obțineți fapte despre genomică vs. genetică »

Clonarea banilor?

Oamenii de știință care s-au adunat la Asilomar nu aveau nimic de-a face cu aplicațiile comerciale ale cercetării lor. Dar, prin Actul Bayh-Dole din 1980, profesorii și universitățile și-au câștigat interesul financiar în ceea ce privește modul în care au fost comercializate descoperirile lor.

Doudna este implicată în trei din cele aproximativ zece companii care s-au format deja în speranța de a comercializa editarea genei CRISPR.O companie, Caribou Bio, este interesată în mod explicit de aplicațiile agricole.

"Atâta timp cât ajungi să obții o sămânță care funcționează, ești bine", a spus Shanks.

Ar fi greu să găsești pe cineva din lumea biotehnologiei care nu are interes, pentru că toți directorii acestei conversații au ceea ce arata ca conflictele de interese. Marcy Darnovsky, Centrul pentru Genetică și Societate

Dar interesele financiare ale lui Doudna în descoperirea ei sunt mai mult regula decât excepția.

Michael Kalichman conduce Centrul de etică și societate la UCSD. El descrie implicarea lui Doudna în partea de afaceri a muncii sale, pur și simplu ca parte a slujbei sale ca șef al unui laborator de cercetare într-o lume post-Bayh-Dole.

"Treaba ta este să încerci să o vinzi", a spus el. - Doudna nu-și ascunde interesele în asta. "

Într-o cameră plină de oameni de știință, medici și avocați universitari, toate părerile sunt colorate de bani.

"Avem doar oameni care au interese financiare care nu fac doar decizii care urmează să fie aplicate, dar ei vin cu întrebările care vor fi întrebate", a spus Darnovsky.

Kalichman, a cărui carieră a "încorporat" Legea Bayh-Dole, spune că legea a dus la o trecere mai rapidă de la cercetare pură la aplicații clinice. Dar, de asemenea, face loc președintelui.

"Întrebarea este:" Sistemul de interes financiar creează o înclinație spre a vedea anumite lucruri? "și răspunsul pare a fi da", a spus el.

In editorialul lor pe CRISPR - intitulat "O cale prudenta inainte pentru inginerie genomica si modificarea genei germline" - Doudna, Daley

Citeste mai mult: Vaccinul sintetic ADN poate proteja impotriva virusului MERS, Berg și alții spun că cercetătorii ar trebui să exploreze modul în care CRISPR funcționează pe embrionii umani - atât timp cât nimeni nu implantează embrionii modificați.

"Ei susțin că editarea celulelor germinale umane (gameți și embrioni timpurii) în scopuri de cercetare ar trebui să avanseze imediat, în timp ce un dialog despre implicațiile sociale și etice ale utilizării celulelor germinative modificate pentru a iniția o sarcină este în plină desfășurare", a spus Darnovsky din editorial.

Cercetările ulterioare, ne argumentează, ne vor oferi mai multe informații despre modul în care funcționează modificările germinale - sau, așa cum se întâmplă în studiul chinezesc, nu.

"Ei numesc aceasta" o cale prudentă înainte ", a spus Darnovsky. Dar ar fi usor sa o cititi ca "Daca cercetarile noastre demonstreaza ca putem modifica linia de germinatie in conditii de siguranta si acuratete, acesta va fi un argument pentru a continua sa creati oamenii OMG. ""

A fost doar aproximativ un deceniu de când am citit pentru prima oară genomul uman. Ar trebui să fim foarte precauți înainte de a începe să o rescriem. Eric Lander, Institutul Broad

Doudna a descris CRISPR ca o metodă de editare a tipografiilor pe care ni le oferim în textul tipărit al naturii. Metaforele ei intenționează să facă un proces incredibil de complicat, ușor de înțeles de către medici. Dar, de asemenea, glosses peste riscurile de editare a genei: Realitatea este, cartea genetica umane este scris intr-o limba pe care abia am inteles.

"A fost doar aproximativ un deceniu de când am citit pentru prima oară genomul uman. Ar trebui să fim foarte precauți înainte de a începe să o rescriem ", a declarat Eric Lander, Ph.D., șef al Institutului general, în opoziția sa pe CRISPR.

Institutul Broad a concurat cu laboratorul din Coasta de Vest din Doudna pentru avansuri în CRISPR și se angajează într-un proces cu privire la cine deține brevetele.

Lander este de acord că nu ar trebui să atingem ADN-ul moștenitor, dar face loc unei "posibile excepții de corectare a genelor severe de boală monogenă, în cele câteva cazuri în care nu există alternativă. "Ce se întâmplă dacă cercetătorii din Doudna de cercetare și oamenii de știință din Marea Britanie cer deja să facă promisiuni un remediu pentru o boală genetică devastatoare, cum ar fi Huntington, nu de la caz la caz, ci prin eliminarea totală a mutației genetice? Publicul ar cere probabil accesul la acest remediu.

Dar dacă ceea ce părea a fi un remediu sa dovedit a avea efecte secundare majore neintenționate care nu au fost evidente până la următoarea generație?

"Pentru a obține de la o observație strălucită la ceva care ajută masele este complicat", a spus Jasanoff.