2020 Nobel Kimya Ödülü Sahibi: Gen düzenleme teknolojisi bizi nereye götürecek?
Pekin saatiyle 7 Ekim 2020 öğleden sonra, Gen düzenleme alanındaki iki öncüye Nobel Kimya Ödülü verildi. Berkeley'deki California Üniversitesi'nden Profesör Jennifer Doudna ve Almanya'daki Max Planck Enfeksiyon Biyolojisi Enstitüsü profesörü Emmanuelle Charpentier, "icat edilen" temelinde 2020 Nobel Kimya Ödülü'nü kazandı. Bir genom düzenleme yöntemi ". Nobel Ödülü'nün 120 yıllık tarihinde, 2019 öncesinde sadece 4 kadın fizik ödülü sahibi ve sadece 5 kadın kimyager vardı. Ancak bu yıl çok değişti.Dün yeni bir kadın fizik ödülü sahibi oldu ve bugün iki kadın kimya ödülü sahibi var.
Aslında, 1964'e kadar dünyada sadece 4 kadın fizik ve kimyada beş kez Nobel Ödülü'nü kazandı. Altıncı kez 2009 yılına kadar kadın kazananların uzun vadede eksikliği ortaya çıktı.
2018'den günümüze kadar geçen üç yılda, fizik ve kimyada 5 kadın Nobel Ödülü sahibi üretildi. Bu yılki gen düzenleme ödüllerini kazanan iki kadın iyi karşılandı. Araştırma çok önemli ve ikisinin en etkili olduğu kabul ediliyor.
Bazıları, bu yıl "üçüncü kazanan" olabilecek akademisyenlerin olması gerektiğinden şüpheleniyordu, ancak olmadı. Bunlar arasında Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde Çinli bir profesör olan Zhang Feng de var.
Elbette bu üçüncü sıralar daha tartışmalı. Zhang Feng ile tartışma, özellikle de bu yılın birincisini patentlerde "dövdüğü" için uzun süre devam edebilir. Elbette, bu tür bir tartışma, tüm Çinlilerin Zhang Feng'in ödülünü doğal olarak desteklediği anlamına gelmez, çünkü bilimsel bir bakış açısından, pek çok Çinli'nin Zhang Feng'in ödüllendirilip ödüllendirilmeyeceği konusunda farklı fikirleri vardır.
Dudner, genom düzenleme teknolojisinin evriminde öncüdür. 2015 yılının sonunda, CRISPR-Cas9'un hızlı gelişiminin onu etik bir fırtınaya nasıl yakaladığını inceleyen bir makale yazdı. Birçok uykusuz geceden sonra, rahat, saf bilimsel araştırmalardan çıkmaya ve insanları teknolojinin etik ve sosyal sonuçları hakkında derinlemesine düşünmeye yönlendirmek için halka adım atmaya karar verdi. Ancak endişelendiği gibi, genetiği değiştirilmiş bebek 2018'in sonunda doğdu.
Yazar Jennifer Doudna (Kimya ve Moleküler ve Hücre Biyolojisi Bölümü Profesörü, California Üniversitesi, Berkeley)
Çeviri Ma Zongmin
Yaklaşık 20 ay önce uyku sorunları yaşamaya başladım. Bu, meslektaşlarımdan neredeyse iki yıl önceydi ve ben bakteriyel CRISPR-Cas9 sisteminin genetik mühendisliği için kullanılabileceği yazısını yayınladık.
Dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarların bu teknolojiyi, bitkileri dönüştürmekten kelebek kanatlarının desenlerini değiştirmeye, insan hastalıklarının fare modellerini oluşturmaya kadar bu kadar hızlı bir şekilde biyolojinin tüm alanlarına uygulamasına şaşırdım. Aynı zamanda, bu yaygın olarak benimsenen genetik modifikasyon teknolojisinin felsefesini ve etiğini de gözden kaçırdım.
Gen düzenleme teknolojisinin tıp dışı alanlarda kullanılıp kullanılmayacağı gibi bazı sorular, bana göre daha öznel, nesnel gerçekliğe dayandığını bildiğim bilimsel araştırma çalışmasından uzak görünüyor. Biyoetikçilerin bu tür konularla baş etmede daha iyi olduğunu düşünüyorum. Diğer araştırmacılar gibi, ben de kendimi teknoloji yoluyla daha olası bilimsel araştırmalar yapmaya adamak istiyorum.
Bununla birlikte, hücreleri ve dokuları manipüle etmek için CRISPR-Cas9 yöntemlerinin kullanımı artmaya devam ettikçe, araştırmacılar, kalıtsal değişiklikler elde etmek için kaçınılmaz olarak insan yumurta hücreleri, spermleri veya embriyoları üzerinde bu teknolojiyi deneyeceklerdir. 2014 baharından beri hep geceleri uyanıyorum, ilerlettiğim teknolojinin neden olduğu etik fırtınasından uzak durup durmam gerektiğini düşünüyorum.
Bakteri tabanlı araştırma: CRISPR-Cas9 nasıl çalışır?
CRISPR'ler, bakteriyel genlerde bulunan tekrarlanan diziler olan düzenli aralıklı kısa palindrom tekrarlarının kümeleridir. Bu diziler, vücudu istila eden virüslerden bakteriler tarafından elde edilen ve istilacı virüsleri genetik işaretleyicilerle tanımlamak için kullanılan özel DNA fragmanları ile dağıtılır.
Virüs tekrar istila ettiğinde, bakteriler elde edilen materyali (viral DNA) virüs sekansına tamamlayıcı RNA fragmanları üretmek için kullanabilir.Bu kılavuz RNA (kılavuz RNA) ve DNA kesme enzimi Cas, virüs fragmanlarını tanımak ve Kaldırılır, böylece virüs replikasyonu engellenir. Cas enzimi, kılavuz RNA'ya bağlı CRISPR ile ilişkili genler tarafından kodlanır.
Araştırmacılar, hücre genomundaki belirli bir bölge ile birleştirmek için bir kılavuz RNA tasarlayarak, Cas enzimini kesim için ilgi duyulan gen bölgesine yerleştirebilirler. Yaygın olarak kullanılan Cas enzimi türü Cas9'dur. DNA kesme, DNA onarımını tetikleyerek bu siteyi hassas bir şekilde düzenlememizi sağlar.
Artan heyecan
"Umarım oturabilirsiniz, çünkü inanılmaz derecede yararlıdır." Bu, Aralık 2012'de CRISPR-Cas9 ile deney yaptıktan sonra bir meslektaşımın verdiği karar. Bu aynı zamanda kendi laboratuvarımın duygusu ve aynı zamanda o yılın sonbaharı. Teknolojiden heyecan duyan meslektaşlarımızın duygularını ifade ediyoruz.
Yeni bir moleküler biyoloji aracının yaygın olarak benimsenmesi genellikle uzun yıllar alır. Bununla birlikte, 2012'nin sonunda, meslektaşlarım ve ben CRISPR-Cas9 hakkındaki ilk araştırmayı yayınladıktan sadece birkaç ay sonra, CRISPR-Cas9'un gen düzenlemeye uygulanmasıyla ilgili en az 6 makale yayınlandı.
2013'ün başlarında, insan kök hücrelerinin genlerini düzenlemek ve dalganın başlangıcı olan tüm organizmaları (zebra balığı) değiştirmek için bu teknolojiyle ilgili birkaç makale kullanılabilir. 2014'ün sonunda, bir dizi çalışmada bilim adamları, pirincin böcek zararlılarına karşı direncini artırmak için CRISPR-Cas9'u kullandılar, belirli kromozomal translokasyonların neden olduğu fare akciğer kanserojen etki modelini kopyaladılar ve yetişkin farelerde gen mutasyonlarını onardı. Mutasyonlar insanlarda kalıtsal hipertirozinemiye neden olur.
Şubat 2014'te karmaşık etik sorunlar ortaya çıktı.Bazı araştırmacılar, cynomolgus maymunlarının embriyonik genomunu hassas bir şekilde değiştirmek için CRISPR-Cas9'u kullandılar (cynomolgus maymunları genetik olarak insanlara çok yakındır ve genellikle insan genetik hastalıkları üretmek için kullanılırlar. Modeli). Genetiği değiştirilmiş embriyo anneye implante edildikten sonra üretilen sinomolgus maymunlarındaki hücrelerin çoğu, yumurta hücreleri ve sperm dahil olmak üzere genetik değişiklikler taşıyacak, bu da yapay genetik değişikliklerin cynomolgus maymunlarının yavrularına aktarılabileceği anlamına geliyor.
Gene Editing Summit, insan embriyoları alanındaki bazı araştırmaları destekliyor
Benden teknik inceleme isteyen gazeteciler tarafından yazılan makaleler konusunda uyanık kalıyorum. (Yengeç yiyen maymun) gazetesinin ön baskısını okuduktan sonra, San Francisco Körfezi'ne ofisimin camından uzun süre baktım ve bir sonraki muhabirin bana insan embriyonik hücrelerinde kullanılan gen düzenleme teknolojisini sorup sormadığını düşünerek uzun bir süre baktım. Nasıl hissediyorsun. Ertesi gün kahvaltıda kocama yüksek sesle sormadan edemedim: "Biri bunu insanlar için ne kadar süre kullanacak?"
Şu anda, potansiyel olarak patojenik genetik kusurlarla karşı karşıya olan insanlardan yardım e-postaları almaya devam ettim. Bir e-postada, 26 yaşındaki bir kadın bana BRCA1 (meme kanserine yatkınlık geni) mutasyonuna sahip olduğunu söyledi, bu da 70 yaşından önce meme kanserine yakalanma şansının yaklaşık% 60 olduğu anlamına geliyor. Göğsünü ve yumurtalıklarını almayı düşünüyor ve yeni CRISPR-Cas9 gen düzenleme teknolojisinin ortaya çıkmasının bu çıkarma planını rafa kaldırması gerektiği anlamına gelip gelmediğini bilmek istiyor.
Sinomolgus maymunları üzerine yapılan araştırmalar ve hastaların ve ailelerinin mektupları beni çok fazla baskı altına aldı. CRISPR-Cas9 teknolojisinin uygulanması hakkında her gün çok sayıda makale çıkıyor ve gelen kutum fikir veya işbirliği arayan diğer araştırmacılardan gelen mektuplarla dolu. Tüm bunların normal hayatım üzerinde doğrudan etkisi var. Çalışma çevrem dışındaki çoğu insan, komşuları, akrabaları ve oğlumun sınıf arkadaşlarının ebeveynleri bunun hakkında neredeyse hiçbir şey bilmiyor. Tamamen ayrı iki dünyada yaşadığımı hissediyorum.
2014'ün sonunda kaygım, halka açık tartışmalara müdahale etme konusundaki isteksizliğimi bastırdı. Çünkü hükümetin, düzenleyicilerin ve diğerlerinin gen düzenleme araştırmalarının ne kadar hızlı ilerlediğinin farkında olmadığı aşikar. Gen düzenleme teknolojisini kullanan bilim adamlarının yanı sıra, bu teknolojinin sonuçlarının kamuoyunda tartışılmasına kim öncülük edebilir?
Bir etik anlaşmazlık dalgası başlatın
İlk kez Ocak 2015'te Kaliforniya, Napa Valley'de bir günlük bir konferansta ciddi etik sorunlara maruz kaldım. Bu konferans benim tarafımdan düzenlendi ve Innovative Genomics Initiative (IGI) tarafından düzenlendi. Onsekizimiz (bilim adamları, biyoetikçiler, bir film yapımcısı ve California Üniversitesi, Berkeley'de bir yönetici) genetik mühendisliğinin insan sağlığı, tarım ve çevre üzerindeki etkisini tartıştık. Ayrıca insan yumurta hücrelerinin, spermlerinin ve embriyolarının genetik modifikasyonunu tartıştık.
CRISPR: bilimin çözemediği bir problem
Konferanstan kısa bir süre sonra, Bilim üzerine bir bakış açısı makalesi yayınladık ve küresel bilim topluluğunu bu aşamada klinik araştırmalar için insan embriyolarını değiştirmek için herhangi bir gen düzenleme aracını kullanmaktan kaçınmaya çağırdık. Ayrıca bilim insanı olmayanları eğitmek ve genetik mühendisliği araştırmalarının ve uygulamalarının nasıl daha sorumlu bir şekilde yürütülebileceğini keşfetmek için halka açık toplantılar düzenlemenizi tavsiye ediyoruz.
Napa Valley Konferansı'ndan bu yana, Amerika Birleşik Devletleri, Avrupa ve Asya'daki okullarda, üniversitelerde, şirketlerde ve 20'den fazla konferansta CRISPR-Cas9 hakkında 60'tan fazla rapor hazırladım. Halen ABD Kongresinde bundan bahsediyorum, Amerika Birleşik Devletleri Başkanına bilimsel tavsiyeler sunan Beyaz Saray Bilim ve Teknoloji Politikası Ofisinde konuşuyorum ve Kaliforniya hükümeti tarafından sorulan soruları cevaplıyorum. Bu tartışmalar beni rahat hissettiren bilimsel araştırma alanından uzaklaştırdı.
Ben bir biyokimyacıyım. Hayvanları veya insanları araştırma malzemesi olarak hiç kullanmadım. Klonlama, kök hücreler ve in vitro fertilizasyon alanlarında aşina olmadığım birçok içsel etik problem var. Ülkelerin insan organizasyonlarını içeren deneyleri nasıl düzenlediğine dair bilgilerim, tarihte IVF'nin neden olduğu etik anlaşmazlıkların nasıl çözüleceği gibi birçok meslektaşımdan hala öğrenilmektedir.
Bu yıl çok gergin, çok gergin bir yıl. Bazen, sadece birkaç dakika da olsa yoğun işlerden vazgeçebilmeyi gerçekten diliyorum. İş gezilerinin ve diğer işlerin deneysel ekibimin çalışma sürecini aksatmamasını sağlamaya öncelik vermek istiyorum.Ancak, ekip ile yaptığım iş gittikçe gece veya hafta sonları toplantılara dönüştü ya da e-posta ve internet telefonu aracılığıyla iş iletişimi sağladı. Şimdi, bahçeyle ilgili tutkulu işlerimi yapacak vaktim yok ve 13 yaşındaki oğlumla Kaliforniya'da yürüyüşe çıkamıyorum.
Üç yıl önce meslektaşım, CRISPR-Cas9 hakkında bir tartışma dalgasının başladığını ve dalganın ne zaman geleceğini bilmiyorum. Ancak yıl sonuna doğru, onaylayabileceğim bazı şeyler var.
Sohbeti genişletin
Yalnızca 18 üyeli (çoğu Amerika Birleşik Devletleri'nden, çoğu bilim insanı) Napa Vadisi Konferansı, yalnızca genişletilmiş diyalog için bir başlangıç noktası olarak kabul edilebilir. Ancak toplantının kendisi ve ürettiği yorumlar önemlidir.
2014 yılının ortalarında, CRISPR-Cas9'un bilim adamları dış dünyayla yeterince iletişim kurmadan önce tehlikeli veya potansiyel olarak tehlikeli şekillerde kullanılacağından endişelenmeye başladım. Komşularımı ve arkadaşlarımı şikayet ettikleri için artık suçlamıyorum: "Bize ne olduğunu söylemedin mi?" Science tarafından yayınlanan bakış açısı ve Nature tarafından kısa süre önce yayınlanan yorum, hepsi bu mesajı iletiyor: bu çalışmayı yöneten bilim insanı Bu uygulama ile ilgili endişelerini ve endişelerini ifade etme sorumlulukları olduğunu fark ettik.
Nisan ayında yayınlanan cansız insan embriyolarının genomunu değiştirmek için CRISPR-Cas9 kullanımı üzerine bir çalışmanın yayınlanmasından sonra, tartışma daha yoğun hale geldi ve dünya çapında bir dizi duruşma ve zirveye yol açtı. En etkili olanlardan biri, Aralık ayının başlarında Washington'da Çin, Amerika Birleşik Devletleri ve Birleşik Krallık'taki bilimsel araştırma kurumlarının ortaklaşa sponsor olduğu insan geni düzenleme konulu bir konferanstır.
Günümüzde, uluslararası işbirliğinin bilimsel araştırmalar üzerinde büyük etkisi vardır.Bilim adamları, kendi kendini denetleyerek temelde teknoloji işletmelerinin gelişme yönünü bir dereceye kadar kavrayabilirler. Kanımca, insanların bilime olan güven duygusunu artırmanın en iyi yolu, yenilikçi teknolojilerin geliştiricilerini yeni teknolojilerin uygulanmasına ilişkin tartışmalara aktif olarak katılmaya teşvik etmektir. Bu, araştırma malzemelerinin ve reaktiflerin neredeyse tamamının büyük tanınmış tedarikçiler tarafından sağlandığı ve kamuya açık verilerin paylaşılmasının daha kolay olduğu çağdaş teknolojik küreselleşme dünyasında özellikle önemlidir.
Beni heyecanlandıran şey, genetik mühendisliğinin insan yaşamı üzerinde olumlu bir etkiye sahip olacağı ve biyolojik sistemleri derinlemesine kavrayacağı. İş arkadaşları, böceklere dirençli marulun geliştirilmesi, düşük patojenik mantar türlerinin seçimi veya kas distrofisini tedavi etmek için modifikasyon dahil olmak üzere farklı kuruluşlarda CRISPR-Cas9 uygulaması üzerine araştırma çalışmalarını tartışmak için düzenli olarak bana e-posta göndermeye devam ediyor. Kistik fibroz ve orak hücreli aneminin insan hücreleri.
Ama aynı zamanda mevcut bilim adamlarının çalışmalarının sosyal, etik ve ekolojik etkilerini dikkate almak ve düzenlemek için daha iyi koşullara sahip olduğunu düşünüyorum. Örneğin, biyoteknoloji öğrencilerine eğitim vermek ve bilim adamı olmayanlarla bilimsel konularda diyaloglara nasıl başlanacağı çok çığır açıcı ve bu alanda resmi olarak hiç eğitim almadım. En azından, gelecekteki araştırmacıların gelecekteki çalışmalar için daha tam hazırlandıklarını hissetmelerini sağlayabilir. Örneğin, ikna edici bir "asansör lobisini" kolaylıkla nasıl yayınlayacağınızı öğrenin, böylece diğerleri araştırma hedeflerinizi kısa sürede anlayabilir ve muhabirlerin motivasyonlarını nasıl tahmin edeceklerini bilir ve haber raporlarında bilgileri doğru bir şekilde aktarmalarını sağlar. , Bu yetenekler bir bilim adamı için beklenmedik büyük bir değere sahiptir.
* Not: Almanya Helmholtz Enfeksiyon Araştırma Merkezi'nden yazarlar Jennifer Doudna ve Emmanuelle Charpentier, CRISPR-Cas9 sistemini keşfettikleri için 2015 Yaşam Bilimleri Atılım Ödülü'nü kazandı.
Referanslar 1. Jinek, M. ve diğerleri, Science 337, 816821 (2012).
2. Hsu, P. D., Lander, E. S. ve Zhang, F. Celi 157, 12621278 (2014).
3. Doudna, J.A. ve Charpentier, E. Science 346, 1258096 (2014).
4. Wang, Y. ve diğerleri Nature Biotechnol 32, 947951 (2014).
5. Maddalo, D. ve diğerleri Nature 516, 423427 (2014).
6. Yin, H. ve diğerleri Nature Biotechnol 32, 551553 (2014).
7. Niu, Y. ve diğerleri, Celi 156, 836843 (2014).
8. Baltimore, D. ve diğerleri, Science 348, 36-38 (2015).
9. Lanphier, E., Urnov, F., Haecker, S. E., Werner, M. ve Smolenski, J. Nature 519, 410411 (2015).
10. Liang, P. ve diğerleri Protein Cell 6, 363372 (2015)
Orijinal bağlantı
