Tutkijat löytävät geneettisen muokkauksen CRISPR: llä vaikea vastustaa

Ihmisen genomin hakkerointi on jo pitkään tehnyt suurta tieteiskirjallisuutta, koska se on aina näyttänyt fantastiselta mahdottomalta, ja se sopii niin helposti synkempiin vihjeisiin.

Mutta koska tutkijat onnistuivat kartoittamaan ihmisen genomin 1990-luvulla, geenitekniset ihmiset näyttävät vähemmän kuin fiktio ja enemmän kuin lääketieteellisen tutkimuksen oletettu päätetapahtuma.

MainosMainos

Emme silti pelkää, että ihmisperäinen genomi rikastuisi perinnöllisin tavoin, vaikka geenitekniikan käyttö sairaiden ihmisten hoitamiseksi alkaa todella edistyä. On laitonta muokata perinnöllistä DNA: ta monissa maissa, mutta ei Yhdysvalloissa. Mutta olemme jättäneet keskustelun eettisistä seurauksista ja sääntelyn pähkinöistä ja pultteista, joita kehitetään tekniikan kulkeutumisen myötä.

Mutta vuonna 2012, mikä kerran näytti vain tulevalta mahdollisuudelta, tuli välitön dilemma.

Tuolloin Kalifornian yliopiston molekyylibiologi Jennifer Doudna, Ph. D., ja eräät kollegat esittivät uuden geenitekniikan tekniikan nimeltä CRISPR-Cas9 journal Science -lehdessä. Lyhyesti sanottuna tekniikka sallii tutkijan purkaa ongelmalliset DNA-palaset, joka on syvällinen potentiaali parantamaan tuhoisia geneettisiä sairauksia, kuten Huntingtonin.

mainos

Tekniikka on niin helppoa, että jokainen sellainen biologi, joka tuntui niin taipuvaiselta, voisi "muokata" ihmisalkion geneettistä koostumusta ja istuttaa sen in vitro -hedelmöitykseksi (IVF). Tämä muutos tulee geeniperustaan ​​kerran ja loppujen lopuksi.

Useat ryhmät ovat herättäneet hälytyksen, että nyt on aika. Se ei ole enää tieteiskirjallisuutta. Dr. George Daley, Harvard Medical Center

CRISPR-Cas9 voisi myös mahdollisesti ohjelmoida geenejä, jotka aiheuttavat geneettisiä sairauksia, kuten sirppisoluanemiaa ja Huntingtonin tautia, mikä lupaa yleiskuntoista hoitoa.

mainMainos

Tutkijat ja sääntelyviranomaiset ovat kääntyneet kiinni.

"Kun otetaan huomioon, että genomin, erityisesti alkion, muuttaminen on nyt paljon välitöntä ja huolestuttavaa, siksi monet ryhmät ovat herättäneet hälytyksen siitä, että nyt on aika. Se ei ole enää tieteiskirjallisuutta ", kertoo tohtori George Daley, Ph.D., Harvard Medical Centerin kantasolubiologi.

Mutta kriitikot sanovat, että prosessi, joka ohjaa ihmisen geneettisen perinnön muuttamista ja miten se muuttuu, on slapdash, syrjäyttävä ja voittamaton voiton lupaus niille, jotka voisivat hyötyä syöpää tai geneettistä sairautta - joitain subjektiivisesti ei-toivottuja geneettisiä ominaisuuksia.

Lue lisää: Harvard, MIT Tee CRISPR-geenimuokkaustyökalu tehokkaammin »

Eureka Moment

Teknisesti, ihmisen DNA on ollut mahdollista muokata 1970-luvun puolivälistä lähtien, kun Paul Berg, Ph.D., viljellyt ihmisen DNA E. coli -bakteereissa Stanfordin laboratorissaan. Mutta nämä aikaiset menetelmät olivat työvoimavaltaisia ​​ja epäluotettavia.

AdvertisementMainos

Doudna (lausunut DOWD-na) tuli keskusteluun inhimillisestä suunnittelusta vahingossa. RNA: n asiantuntija, hänet oli kutsuttu auttamaan joitakin kollegoja tutkimaan, miten bakteerit torjuvat viruksia.

Vähitellen tuli selväksi, että bakteerit tunnistavat ja kohdistavat viruksen DNA-bittiä käyttäen prosessia nimeltä CRISPR-Cas9. Ensimmäistä kertaa, kun bakteeri täyttää viruksen, se tallentaa osan DNA: staan. Myöhemmin tämä DNA toimii "halutuimmaksi" julisteena. Jos bakteeri sammuu uudelleen samaan virukseen, se hyökkää sen poistamalla DNA: n tutun mallin.

Doudna ja hänen kollegansa olivat nopeasti huomanneet, että tutkijat voisivat reagoida bakteeriprosessiin DNA: n muokkaamiseen - olipa se sitten virus, maatalouskasvi tai ihminen.

Mainos

"Ajattelin, wow, jos tämä voisi toimia eläinten tai kasvien soluissa, tämä voisi olla erittäin hyödyllinen ja erittäin tehokas työkalu. Rehellisesti, en tiennyt tuolloinkaan kuinka voimakasta ", Doudna kertoi NPR: lle vuoden 2014 haastattelussa. (Hän hylkäsi Healthline-haastattelupyynnön viitaten ammatilliseen matkustusaikatauluun.)

Uuden lähestymistavan voima ei jää huomaamatta.

MainosMainos

Tänä keväänä kiinalaiset tutkijat, jotka olivat käyttäneet CRISPR-Cas9-menetelmää ihmisalkioissa, julkaisivat havainnot amerikkalaisessa lehdessä.

Alkiot olivat kelvottomia ja lähestymistapa ei toiminut yhtä hyvin kuin odotettiin, mutta raportti lähetti aaltojen hälytyksen tiedeyhteisön kautta paljastaen kuinka vahva kiusaus oli käyttää CRISPR: tä muuttamaan periyttävää ihmisen DNA: ta.

Päivän kuluttua Kalifornian yliopiston San Diegon (UCSD) joukkue ilmoitti menestyksekkäästi käyttävänsä CRISPRin hedelmäkärkiä. He tekivät muutoksia parin rinnakkaisten hedelmäkärkien geeneihin varmistaen, että ne piirteet, jotka he olivat sijoittaneet, siirrettiin kaikille jälkeläisille. Tällaista geenitekniikkaa kutsutaan "geeninäytöksi. "

Mainos

UCSD: n tutkijat kuvittelivat käyttävänsä lähestymistapaa parempien hiirten ja hedelmäkärkien tutkimiseen, mutta vaikutukset olivat selkeät: voimme nopeasti muuttaa koko lajin, mukaan lukien itse, CRISPR: n avulla.

Vain viime viikolla Ison-Britannian tiedemiehet pyysivät Yhdistyneen kuningaskunnan Human Fertilization & Embriology Authorityn lupaa muokata hedelmällisyystiloissa varastoitujen ihmisalkioiden genomia. He aikovat käyttää elinkelpoisia alkiot, mutta lupaavat olla implantoida heidät niiden muuttamisen jälkeen.

MainosMainos

Lue lisää: Uusi tekniikka mahdollistaa tutkijoiden kohdistamisen HIV: lle, syöpäsoluille »

Katse tulevaisuuteen käsittelemään futuristista teknologiaa

Doudna ja muut tiedemiehet, etiikka ja asianajajat ovat alkaneet painaa CRISPR: n eettisiin haasteisiin.

Tammikuussa Doudna ja pienryhmä U.S.-ajatusjohtajat tapasivat Napa-Kaliforniassa keskustellakseen siitä, mitä pitäisi tehdä siitä geenistä, jonka he olisivat päästäneet irti pullostaan.Paul Berg, joka oli edelläkävijä geenitekniikassa vuoden 1975 rekombinantti-DNA-löydöksellään, oli siellä.

Ryhmä otti viitteensä Bergin konferenssista, joka järjestettiin vuonna 1975 Asilomar Conference Groundsissa Kaliforniassa sijaitsevan Montereyn ulkopuolella päättää, miten tiede jatkaa geenitekniikan alalla. Kokous on laajalti osoitettu todisteena siitä, että tutkijat voivat turvallisesti käsitellä kiistanalaisia ​​ja mahdollisesti tuhoavia välineitä.

Keväällä useat Napa-kokouksen osallistujat - mukaan lukien Doudna, Berg ja Harvardin Daley - julkaisivat kannanosan, jossa väitettäisiin, että CRISPR: ää ei pidä käyttää lisääntymis-DNA: ssa tai ituradan soluissa. Mutta he sanoivat, laboratoriotutkimusta pitäisi jatkaa.

Tämän vuoden lopussa kansainvälinen tieteellinen aivot luottamus lähenee Washington D.C: tä, jotta he voivat suunnitella CRISPR: n mahdollisia rajoja koskevan suunnitelman. Ponnistelut ovat horjuneet, mikä heijastaa asian kiireellisyyttä.

Mutta koska kutsuvieraat-huippukokous, jonka ovat sponsoroineet National Academies of Sciences, Engineering ja Medicine sekä sen Yhdistyneen kuningaskunnan ja Kiinan vastapuolet, kootaan yhteen, kriitikot väittävät, että se on tuomittu epäonnistumaan, koska se jättää avainkysymykset ja mahdollisuuden julkinen kommentti.

Kansalliset akatemiat sanovat, että yleisöllä on rajoitettu istumapaikka.

Jos CRISPR edustaa "vuorovesien siirtymistä ajattelemaan itseämme olentoina", kuten Daley sanoo, mikä on paras tapa päättää tällainen tärkeä asia?

Harvardin Kennedy Schoolin tiede-ja teknologiaopinnot professori Sheila Jasanoff, ajattelee, että joulukuun kokous jo toistaa joitain Asilomar-konferenssin epäonnistumisia.

Asilomarin tutkijat tarkastelivat varhaisen geenitekniikan tuotteita, joiden avulla niiden potentiaalia voitaisiin käyttää biovaunuun, ja huolestuttu lähinnä niistä riskeistä, jotka heitä pakenevat laboratorioista.

He eivät odottaneet, että on ollut lämmin ja pitkäaikainen keskustelu geneettisesti muunnetuista organismeista, joilla on ollut merkittäviä seurauksia maanviljelijöille, ympäristönsuojelijoille ja Monsanton kaltaisille maatalousyrittäjille.

"Retrospektiivisesti voidaan nähdä pitkät, toisinaan traagiset kiistat GM-viljelykasveista … maailmanlaajuisten kansalaisten uudelleen avaamisena geenitekniikan kaikkiin ulottuvuuksiin, jotka Asilomar oli jättänyt pois", Jasanoff kirjoitti op-ed: seuraavan sukupolven geenitekniikan huippukokous.

Lue lisää: Hanki faktoja genomiksia ja genetiikkaa vastaan ​​»

Kloonausraha?

Asilomarissa kokoontuneilla tutkijoilla oli vähän tekemistä tutkimuksensa kaupallisten sovellusten kanssa. Mutta vuoden 1980 Bayh-Dole-säädöllä professorit ja yliopistot saivat taloudellista kiinnostusta siihen, miten heidän löytöistään kaupallistettiin.

Doudna on mukana kolmessa kymmenkunta yrityksestä, jotka ovat jo muodostaneet toivoen CRISPR-geenin editoinnin kaupallistamisesta.Yksi yritys, Caribou Bio, on nimenomaan kiinnostunut maataloussovelluksista.

Geneettisen ja yhteiskunnan keskuksen Pete Shanksin MA: n mukaan maatalous on todennäköisesti yksi CRISPR: n ensimmäisistä kannattavista yrityksistä, koska siementen muuttaminen ei edellytä yhtä tarkkaa tarkkuutta kuin ihmislääketieteessä.

"Niin kauan kuin päätät saada yhden siemen, joka toimii, olet kunnossa", Shanks sanoi.

Olisi vaikea löytää joku biotekniikan maailmasta, jolla ei ole mielenkiintoa, koska tässä keskustelussa kaikilla päämiehillä on eturistiriitoja. Marcy Darnovsky, genetiikan ja yhteiskunnan keskus

Mutta Doudnan taloudelliset intressit löydöissään ovat sääntö kuin poikkeus.

Michael Kalichman ohjaa etiikan ja yhteiskunnan keskusta UCSD: ssä. Hän kuvailee Doudnan osallistumista töiden liiketoiminta-puolelle pelkästään osana työnsa tutkimushankkeen johtajana Bayh-Dole-maailmassa.

"Sinun tehtäväsi on yrittää myydä sitä", hän sanoi. "Doudna ei peitä etujaan siinä. "

Tutkijoiden, lääkäreiden ja yliopistovirkailijoiden huoneessa kaikki mielipiteet värjätään rahoilla.

"Meillä on vain ihmisiä, joilla on taloudellisia etuja, jotka tekevät paitsi päätöksiä, joita tullaan soveltamaan, mutta he tulevat kysymyksiin, joita tullaan kysymään", Darnovsky sanoi.

Kalichman, jonka ura on "sulkenut" Bayh-Dole-lain, sanoo, että laki on muuttanut nopeammin puhtaasta tutkimuksesta kliinisiin sovelluksiin. Mutta se myös asettaa tilaa puolueellisuudelle.

"Kysymys kuuluu:" Onko taloudellinen kiinnostusjärjestelmä synny esijännitys kohti tiettyjä asioita? "ja vastaus näyttää olevan kyllä", hän sanoi.

Lue lisää: DNA-synteettinen rokote voi suojata MERS-virusta vastaan ​​

Pitting Heartstones Against Hard Science

CRISPR: n toimituksessaan - "Prudent path for genomic engineering and germline gene modification" - Doudna, Daley, Berg ja muut sanovat, että tutkijoiden pitäisi tutkia, miten CRISPR toimii ihmisalkioilla - niin kauan kun kukaan ei implantoi muutettuja alkioita.

"He väittävät, että ihmisen ituradan solujen (sukusolut ja varhaiset alkiot) muokkaaminen tutkimustarkoituksiin pitäisi siirtyä eteenpäin välittömästi, kun vuoropuhelu muutettujen sukusolujen yhteiskunnallisista ja eettisistä vaikutuksista raskauden aloittamiseen on käynnissä", Darnovsky sanoi julkaisusta.

Lisätutkimus, joka kertoo artikkelin, antaa meille lisätietoja siitä, miten germline-muunnokset toimivat - tai, kuten kiinalaisessa tutkimuksessa, ei.

"He kutsuvat tätä" varovasti eteenpäin ", Darnovsky sanoi. "Mutta se olisi helppo lukea se" Jos tutkimuksemme osoittaa, että voimme muokata ituraa turvallisesti ja tarkasti, se on argumentti jatkaa luomaan GM-ihmisiä. ''

Se on ollut vain noin kymmenen vuotta, kun luemme ensin ihmisen genomin. Meidän on käytettävä suurta varovaisuutta ennen kuin aloitamme sen uudelleenkirjoittamisen. Eric Lander, Broad Institute

Doudna on kuvannut CRISPR-menetelmän kirjoitusvirheiden muokkaamiseksi luonnollisessa kopiotekstissä. Hänen metaforiansa on tarkoitus tehdä uskomattoman monimutkainen prosessi, joka on ymmärrettävää epäuskotieteille. Mutta se myös kiiltää geenien muokkaamisen riskejä: Todellisuudessa ihmisen genetiikan kirja on kirjoitettu kielellä, jota tuskin ymmärrämme.

"Se on ollut vain noin kymmenen vuotta, kun luemme ensin ihmisen genomin. Meidän on käytettävä suurta varovaisuutta ennen kuin aloitamme sen uudelleen kirjoittamisen, "Eric Lander, Ph. D., johtava Broad Institute, kirjoitti opinnäytetyönsä CRISPR: ssä.

Broad Institute on kilpaillut Doudnan länsirannikon laboratorion kanssa CRISPR: n edistyksestä ja on mukana oikeudenkäynnissä patentinhaltijoiden keskuudessa.

Lander on samaa mieltä siitä, että emme saa koskettaa perimättävää DNA: ta, mutta hän mahdollistaa "mahdollisen poikkeuksen korjata vakavat monogeeniset taudin geenit niissä harvoissa tapauksissa, joissa ei ole vaihtoehtoa. "

Mitä jos tutkija Doudna kannattaisi ja Yhdistyneen kuningaskunnan tiedemiehet pyytävät jo lupaa parantaa Huntingtonin tuhoisaa geneettistä tautia, ei tapauskohtaisesti vaan poistamaan geenimutaatiota kokonaan? Yleisö todennäköisesti vaatii pääsyä hoitoon.

Mutta mitä jos näyttäisi olevan parannuskeinoa osoittautui olevan suuria, ei-toivottuja geneettisiä sivuvaikutuksia, jotka eivät olleet ilmeisiä seuraavaan sukupolveen asti?

"Päästäkseen loistavasta havainnosta johonkin massoihin auttaa, se on monimutkaista", Jasanoff sanoi.