Saintis Cari Pengeditan Gene dengan CRISPR Sukar untuk Menentang

Hacking genom manusia telah lama dibuat untuk teater fiksyen sains yang hebat kerana ia seolah-olah mustahil hebat dan ia menjadi sangat mudah untuk plot plot jahat.

Tetapi sejak saintis berjaya memetakan genom manusia pada tahun 1990-an, orang-orang kejuruteraan genetik kelihatan kurang seperti fiksyen dan lebih seperti titik akhir yang menganggap penyelidikan perubatan.

AdvertisementAdvertisement

Kami masih takut bermain dengan genom manusia dalam cara yang wajar, walaupun menggunakan kejuruteraan genetik untuk merawat orang yang sakit mula membuat kemajuan sebenar. Ia menyalahi undang-undang untuk menyunting DNA ternama di banyak negara, walaupun tidak di Amerika Syarikat. Tetapi kami telah meninggalkan perbincangan tentang implikasi etika dan kacang-kacangan dan peraturan-peraturan yang perlu diguna sebagai teknologi bergerak ke dalam jangkauan.

Tetapi pada tahun 2012, apa yang sepertinya hanya kemungkinan masa depan menjadi dilema segera.

Itulah ketika ahli biologi molekul University of California, Jennifer Doudna, Ph.D, dan beberapa rekan menggariskan teknik kejuruteraan genetik baru yang dipanggil CRISPR-Cas9 dalam karya tulis dalam jurnal Science. Ringkasnya, teknologi ini membolehkan seorang saintis mengetuk potongan DNA yang bermasalah, satu prosedur dengan potensi yang mendalam untuk menyembuhkan penyakit genetik yang dahsyat seperti Huntington.

iklan

Teknik ini cukup mudah bahawa mana-mana ahli biologi yang merasa begitu cenderung boleh "menyunting" solek genetik embrio manusia dan menanamkannya ke dalam wanita yang menggunakan persenyawaan in vitro (IVF). Perubahan itu akan memasuki kolam gen sekali dan untuk semua.

Sejumlah kumpulan telah menaikkan penggera bahawa ia kini masa. Ia bukan fiksyen sains lagi. Dr. George Daley, Pusat Perubatan Harvard

CRISPR-Cas9 juga boleh memprogramkan semula gen yang menyebabkan penyakit genetik seperti anemia sel sabit dan penyakit Huntington, menjanjikan penawar semua tujuan.

advertisementAdvertisement

Para saintis dan pengawal selia berebut untuk mengejar.

"Memandangkan isu-isu yang dapat mengubah genom, terutamanya embrio, kini lebih banyak lagi berkaitan dengannya, oleh sebab itu beberapa kumpulan telah menimbulkan penggera bahawa sekarang adalah masa. Ia bukan lagi fiksyen sains, "kata Dr George Daley, Ph.D D., ahli biologi sel stem di Pusat Perubatan Harvard.

Tetapi pengkritik mengatakan proses membimbing sama ada dan bagaimana kita akan mengubah warisan genetik manusia kita adalah slapdash, dikecualikan, dan dicemari oleh janji keuntungan bagi mereka yang boleh mendapat keuntungan daripada mengubati kanser atau penyakit genetik - atau dari penetapan untuk beberapa sifat genetik yang tidak diingini.

Read More: Harvard, MIT Membuat Alat Penyuntingan Gementis CRISPR Lebih Kuat »

Masa Eureka

Secara teknikal, ia telah mungkin untuk menyunting DNA manusia sejak pertengahan 1970an, ketika Paul Berg, Ph.D., DNA manusia berbudaya dalam bakteria E. coli di makmal Stanford. Tetapi kaedah-kaedah awal adalah intensif buruh dan tidak boleh dipercayai.

AdvertisementAdvertisement

Doudna (diucapkan DOWD-na) memasuki perdebatan mengenai kejuruteraan manusia secara tidak sengaja. Seorang pakar dalam RNA, dia telah dipanggil untuk membantu beberapa rakan sekerja menyiasat bagaimana bakteria melawan virus.

Secara beransur-ansur menjadi jelas bahawa bakteria mengenal pasti dan menargetkan bit DNA virus menggunakan proses yang disebut CRISPR-Cas9. Kali pertama bakteria menemui virus, ia menyimpan sedikit DNAnya. Kemudian, DNA berfungsi sebagai poster "paling dikehendaki". Sekiranya bakteria menyerang virus yang sama sekali lagi, ia menyerangnya dengan mencetak corak DNA yang biasa.

Doudna dan rakan-rakannya dengan cepat menyedari bahawa para saintis boleh meminjam proses bakteria untuk menyunting DNA - sama ada virus, tumbuhan pertanian, atau manusia.

Iklan

"Saya fikir, jika ini boleh berfungsi dalam sel haiwan atau tumbuhan, ini boleh menjadi alat yang sangat berguna dan sangat kuat. Secara jujur, saya tidak menyedari pada masa yang berkuasa, "kata Doudna kepada NPR dalam temubual 2014. (Beliau menolak permintaan Healthline untuk temuduga, memetik jadual perjalanan profesionalnya.)

Kekuatan pendekatan baru tidak disedari.

AdvertisementAdvertisement

Musim bunga ini, penyelidik Cina yang telah menggunakan kaedah CRISPR-Cas9 pada embrio manusia menerbitkan penemuan mereka dalam jurnal Amerika.

Embrio tidak sihat dan pendekatannya tidak berfungsi dan diharapkan, tetapi laporan itu menghantar gelombang penggera melalui komuniti saintifik, mendedahkan betapa kuatnya godaan untuk menggunakan CRISPR untuk memodifikasi DNA manusia yang dapat diwarisi.

Dalam beberapa hari penerbitan itu, satu pasukan di University of California, San Diego (UCSD) mengumumkan kejayaan menggunakan CRISPR pada lalat buah. Mereka membuat perubahan kepada gen sepasang lalat buah mengawan, memastikan bahawa ciri yang mereka masukkan akan diteruskan kepada semua keturunan. Ini jenis kejuruteraan genetik dipanggil "memandu gen. "

Iklan

Para saintis UCSD membayangkan menggunakan pendekatan untuk membuat tikus dan lalat buah-buahan yang lebih baik untuk penyelidikan, tetapi implikasinya adalah jelas: Kami dengan cepat boleh menukar seluruh spesies, termasuk diri kita sendiri, menggunakan CRISPR.

Seminggu lalu, saintis Inggeris meminta lesen dari Pihak Berkuasa Manusia & Embriologi Manusia UK untuk menyunting genom embrio manusia yang disimpan di klinik kesuburan. Mereka merancang untuk menggunakan embrio yang berdaya maju tetapi berjanji untuk tidak menanamkan mereka selepas mereka telah diubah suai.

IklanAdvertisement

Read More: Teknologi Baru Membolehkan Para Ahli saintifik Menargetkan HIV, Sel Kanser »

Looking to the Past untuk Mengendalikan Teknologi Futuristik

Sementara itu, Doudna dan saintis, etika, dan peguam lain telah mula bergulat dengan cabaran etika CRISPR.

Pada bulan Januari, Doudna dan sekumpulan kecil pemimpin pemikiran U. S. bertemu di Napa, California, untuk membincangkan apa yang harus dilakukan mengenai jin yang mereka keluarkan dari botolnya.Paul Berg, yang mempelopori kejuruteraan genetik dengan penemuan DNA rekombinannya tahun 1975, berada di sana.

Kumpulan itu mengambil petunjuk dari persidangan Berg yang dianjurkan pada 1975 di Asilomar Conference Grounds, tepat di luar Monterey, California, untuk memutuskan bagaimana sains akan diteruskan dengan kejuruteraan genetik. Mesyuarat itu secara meluas dibangkitkan sebagai bukti bahawa para saintis boleh mengendalikan alat yang kontroversial dan berpotensi merosakkan.

Pada musim bunga, beberapa peserta pertemuan Napa - termasuk Doudna, Berg, dan Daley Harvard - menerbitkan sepotong kedudukan yang mengatakan bahawa CRISPR tidak boleh digunakan pada DNA pembiakan, atau sel germinal. Tetapi, kata mereka, penyelidikan makmal harus diteruskan.

Pada akhir tahun ini, kepercayaan otak saintifik antarabangsa akan berkumpul di Washington, D. C., untuk memulakan pelan untuk kemungkinan had CRISPR. Usaha itu telah mencemarkan kehadirannya, mencerminkan keadaan mendesak.

Tetapi sebagai sidang kemuncak sahaja, yang ditaja oleh Akademi Sains, Kejuruteraan, dan Perubatan Kebangsaan dan rakan sejawatnya dari Inggeris dan China, bersama-sama, pengkritik berpendapat bahawa ia pasti akan gagal kerana ia tidak termasuk soalan-soalan penting dan peluang untuk komen umum.

Akademi Kebangsaan menyatakan bahawa terdapat tempat yang terhad untuk orang ramai.

Jika CRISPR mewakili "pergeseran pasang surut dari segi cara kita memikirkan diri kita sebagai makhluk," seperti yang dikatakan Daley, maka apakah cara terbaik untuk membuat keputusan seperti masalah penting?

Sheila Jasanoff, Ph.D D., profesor sains dan teknologi di Harvard's Kennedy School, berpendapat mesyuarat Disember telah mengulangi beberapa kegagalan persidangan Asilomar.

Para saintis di Asilomar melihat produk kejuruteraan genetik awal untuk potensi mereka untuk digunakan untuk bioweapons dan bimbang terutamanya mengenai risiko mereka melarikan diri dari makmal.

Mereka tidak menjangkakan apa yang telah terbukti menjadi perdebatan yang hangat dan lama terhadap organisme genetik yang diubah suai (GM), yang mempunyai akibat utama bagi petani, ahli alam sekitar, dan kelas berat perniagaan agribisnis seperti Monsanto.

"Dalam penglihatan semula, seseorang dapat melihat lama, kadang-kadang tragis, kontroversi terhadap tanaman GM … sebagai pembukaan kembali oleh warga global semua dimensi kejuruteraan genetik yang Asilomar telah dikecualikan," tulis Jasanoff dalam op-ed yang membantah sidang kemuncak generasi seterusnya mengenai kejuruteraan genetik.

Baca Lagi: Dapatkan Fakta mengenai Genomik vs. Genetik »

Cloning Money?

Para saintis yang berkumpul di Asilomar tidak mempunyai kaitan dengan aplikasi komersil penyelidikan mereka. Tetapi dengan Undang-Undang Bayh-Dole tahun 1980, profesor dan universiti mendapat minat kewangan bagaimana penemuan mereka dikomersialkan.

Kepentingan komersial mereka mungkin mempengaruhi pilihan mereka untuk tidak mempertimbangkan persoalan menggunakan CRISPR dalam tumbuhan dan haiwan di mesyuarat antarabangsa, walaupun perdebatan tentang mereka terus mereda.

Doudna terlibat dengan tiga daripada sedozen syarikat yang telah terbentuk dengan harapan mengkomersialkan penyesuaian gen CRISPR.Satu syarikat, Caribou Bio, secara jelas berminat dalam aplikasi pertanian.

Menurut Pete Shanks, MA, dari Pusat Genetik dan Masyarakat, pertanian kemungkinan akan menjadi salah satu usaha menguntungkan pertama untuk CRISPR, kerana pengubahsuaian benih tidak memerlukan ketepatan yang tinggi sebagai ubat manusia.

"Selagi anda mendapat satu benih yang berfungsi, anda OK," kata Shanks.

Sukar untuk mencari seseorang di dunia biotek yang tidak berminat kerana semua pengetua dalam perbualan ini mempunyai apa yang kelihatan seperti konflik kepentingan. Marcy Darnovsky, Pusat Genetik dan Masyarakat

Tetapi kepentingan kewangan Doudna dalam penemuannya lebih banyak peraturan daripada pengecualian.

"Sukar untuk mencari seseorang di dunia biotek yang tidak mempunyai minat kerana semua pengetua dalam perbualan ini mempunyai apa yang kelihatan seperti konflik kepentingan," kata Marcy Darnovsky, Ph. D., pengarah eksekutif Pusat Genetik dan Masyarakat. Darnovsky, yang akan menghadiri persidangan Washington, mahu melihat kejuruteraan genetik terhad kepada prosedur perubatan pada individu, bukan perubahan yang merosakkan yang akan memasuki kolam gen.

Michael Kalichman mengarahkan Pusat Etika dan Masyarakat di UCSD. Beliau menggambarkan penglibatan Doudna dengan bahagian perniagaan kerjanya hanya sebagai sebahagian daripada tugasnya sebagai ketua makmal penyelidikan di dunia pasca-Bayh-Dole.

"Tugas anda adalah untuk cuba menjualnya," katanya. "Doudna tidak menyembunyikan kepentingannya. "

Dengan ahli sains, doktor, dan pengacara universiti, semua pendapat diwarnakan dengan wang.

"Kami hanya mempunyai orang yang mempunyai kepentingan kewangan yang bukan sahaja membuat keputusan yang akan dilaksanakan, tetapi mereka akan mengemukakan soalan yang akan ditanya," kata Darnovsky.

Kalichman, yang kerjayanya telah "menangkis" Undang-Undang Bayh-Dole, mengatakan undang-undang telah menyebabkan peralihan lebih cepat daripada penyelidikan tulen kepada aplikasi klinikal. Tetapi ia juga memberi ruang untuk berat sebelah.

"Persoalannya ialah, 'Adakah sistem kepentingan kewangan membuat kecenderungan untuk melihat perkara-perkara tertentu? 'dan jawapannya nampaknya ya, "katanya.

Baca Lagi: Vaksin Sintetik DNA Boleh Melindungi Terhadap Virus MERS » Pitting Heartstrings Terhadap Sains Keras

Dalam editorial mereka di CRISPR - bertajuk" Jalan yang berhemat untuk kejuruteraan genomik dan pengubahan gen germanium "- Doudna, Daley, Berg, dan lain-lain mengatakan bahawa penyelidik harus meneroka bagaimana CRISPR berfungsi pada embrio manusia - selagi tiada implan embrio diubahsuai. "Mereka berpendapat bahawa menyunting sel-sel germinal manusia (gamet dan embrio awal) untuk tujuan penyelidikan harus bergerak ke depan dengan segera sementara dialog mengenai implikasi sosial dan etika menggunakan sel-sel germa yang diubah suai untuk memulakan kehamilan sedang berlangsung," kata Darnovsky daripada editorial.

Kajian lebih lanjut, sekeping berpendapat, akan memberi kita lebih banyak maklumat tentang cara kerja pengubahsuaian kuman - atau, seperti dalam kajian Cina, tidak.

"Mereka memanggil ini 'jalan yang berhemah ke hadapan,'" kata Darnovsky. "Tetapi ia akan mudah dibaca sebagai 'Jika penyelidikan kami menunjukkan bahawa kita boleh mengubah germline dengan selamat dan tepat, itu akan menjadi hujah untuk meneruskan untuk mencipta manusia GM. '"

Ia hanya kira-kira satu dekad sejak pertama kali kita membaca genom manusia. Kita perlu berhati-hati sebelum kita mula menulis semulanya. Eric Lander, Institut Luas

Doudna telah menggambarkan CRISPR sebagai kaedah untuk menyunting taip typo yang kami diberikan dalam teks keras semula jadi alam. Metafora beliau bertujuan untuk membuat proses yang sangat rumit difahami oleh para penganut purba. Tetapi ia juga melambangkan risiko penyuntingan gen: Hakikatnya, buku genetik manusia ditulis dalam bahasa yang tidak kita fahami.

"Ia hanya kira-kira satu dekad sejak pertama kali kita membaca genom manusia. Kita perlu berhati-hati sebelum kita mula membuat penulisan semula, "Eric Lander, Ph.D D., mengetuai Institut Luas, menulis dalam penulisannya pada CRISPR.

The Broad Institute telah bersaing dengan makmal West Coast Doudna untuk kemajuan dalam CRISPR dan terlibat dalam tuntutan undang-undang ke atas siapa yang memegang paten.

Lander bersetuju bahawa kita tidak sepatutnya menyentuh DNA yang diwarisi, tetapi dia membuat ruang untuk "pengecualian mungkin untuk membetulkan gen penyakit monogenik yang teruk, dalam beberapa kes di mana tidak ada alternatif. "

Bagaimana jika penyokong Doudna penyelidikan dan saintis UK sudah meminta untuk melakukan janji untuk mengubati penyakit genetik yang dahsyat seperti Huntington tidak berdasarkan kes demi satu tetapi dengan menghapuskan mutasi gen sama sekali? Orang ramai mungkin akan meminta akses kepada ubat itu.

Tetapi bagaimana jika apa yang kelihatan seperti penyembuhan ternyata mempunyai kesan sampingan genetik yang tidak diingini yang tidak jelas sehingga generasi akan datang?

"Untuk mendapatkan pemerhatian yang bijak terhadap sesuatu yang membantu orang ramai menjadi rumit," kata Jasanoff.