David R. Liu: Can we cure genetic diseases by rewriting DNA?
David R. Liu: Liệu chúng ta có thể chữa các bệnh di truyền bằng cách viết lại DNA?
David R. Liu leads a research group that combines chemistry and evolutionary techniques to create revolutionary new medicines. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
your mother and father ever gave you
of three billion letters of DNA
with three billion components,
với ba tỉ thành phần,
ăn uống không lành mạnh
made by your cells,
được tạo bởi các tế bào của bạn,
or base, such as C,
chẳng hạn như C,
such as T, G or A.
chẳng hạn như T, G hoặc A.
will collectively accumulate
trong cơ thể bạn sẽ tích lũy
which are also called "point mutations."
còn được gọi là "đột biến điểm."
point mutations are harmless.
đột biến điểm là vô hại.
an important capability in a cell
một khả năng quan trọng trong một tế bào
in harmful ways.
theo những hướng có hại.
from your parents
từ cha mẹ của bạn
in your development,
trong sự phát triển của bạn,
that many or all of your cells
rất nhiều hoặc tất cả các tế bào của bạn
of hundreds of millions of people
của hàng trăm triệu người
hình liềm hoặc lão hóa sớm
or Tay-Sachs disease.
hoặc bệnh Tay-Sachs.
caused by point mutations
gây ra bởi đột biến điểm
the exact single-letter change
chính xác sự thay đổi một chữ cái
and, in theory, could cure the disease.
và, trên lý thuyết, có thể chữa khỏi bệnh.
bị thiếu máu hồng cầu hình liềm
a single A to T point mutations
một đột biến điểm thay A bằng T
gen huyết sắc tố của họ.
are born with a T
chúng sinh ra với một T
trong bộ gen của họ
that these wonderful, bright kids
rằng những đứa trẻ tuyệt vời, sáng sủa
by about age 14.
14 tuổi.
to efficiently correct point mutations
để sửa các đột biến điểm
T back into a C.
chuyển T thành C.
in developing such a capability,
thành công trong việc phát triển chúng.
"bộ chỉnh sửa".
phát triển chúng
as sources of infection,
là nguồn lây nhiễm,
prone to being infected,
dễ bị nhiễm bệnh
to fight viral infection.
để chống nhiễm virus.
is now better known as CRISPR.
bây giờ được gọi là CRISPR.
is this purple protein
protein màu tím này
scissors to cut DNA,
kéo để cắt DNA,
between bacterial and viral DNA,
giữa DNA của vi khuẩn và virus,
defense system.
hệ thống phòng thủ hữu dụng.
programmed to search for,
được lập trình để tìm kiếm,
a virus for the first time,
lần đầu tiên
of that virus's DNA
DNA của virus đó
to direct the CRISPR scissors
hướng dẫn kéo CRISPR
during a future infection.
trong một nhiễm trùng trong tương lai.
the function of the cut viral gene,
chức năng của gen virus bị cắt,
the virus's life cycle.
vòng đời của virus.
Emmanuelle Charpentier, George Church,
Emmanuelle Charpentier, George Church,
could be programmed
có thể được lập trình
theo lựa chọn của chúng tôi,
chosen by bacteria.
được lựa chọn bởi vi khuẩn.
of the cut gene, typically,
điển hình của gen cắt
of random mixtures of DNA letters
hỗn hợp ngẫu nhiên của các chữ cái DNA
useful for some applications.
hữu ích cho một số ứng dụng.
that cause genetic diseases,
gây ra các bệnh di truyền,
won't benefit patients,
sẽ không có lợi cho bệnh nhân,
needs to be restored,
cần được khôi phục,
already-mutated hemoglobin gene
huyết sắc tố đã bị đột biến
to make healthy red blood cells.
khỏe mạnh của bệnh nhân.
new DNA sequences into cells
chèn thêm trình tự DNA mới vào tế bào
surrounding a cut site,
xung quanh một vị trí cắt,
in most types of cells,
hoạt động trong hầu hết các loại tế bào,
still predominate.
vẫn chiếm ưu thế.
tôi đã mơ về một tương lai
I've dreamed of a future
or maybe even cure
hoặc thậm chí có thể chữa
to fix point mutations,
để khắc phục đột biến điểm,
các bệnh di truyền ở người,
working with my students
tôi làm việc với các sinh viên
directly on an individual DNA base,
trực tiếp vào đoạn DNA mồi
the mutations that cause genetic diseases.
các đột biến gây bệnh di truyền.
are molecular machines
là máy phân tử
searching mechanism of CRISPR scissors,
tìm kiếm của kéo CRISPR,
one base to another base
từ cái này sang cái khác
phần còn lại của gen.
CRISPR proteins as molecular scissors,
xảy ra của protein CRISPR như kéo phân tử,
như bút chì,
one DNA letter into another
một kí tự DNA thành một kí tự khác
the atoms of one DNA base
các nguyên tử của một cơ sở DNA
không có ở tự nhiên.
the first base editor, shown here,
chúng đầu tiên, được thấy ở đây,
from the same organism.
từ cùng một sinh vật.
and disabling the ability to cut DNA
và vô hiệu hóa khả năng cắt DNA
and bind a target DNA sequence
và liên kết một chuỗi DNA đích
scissors, shown in blue,
thể hiện bằng màu xanh,
on the DNA base C,
trên mảnh mồi DNA C,
that behaves like T.
hoạt động như T.
to the first two proteins
vào hai protein đầu tiên
from being removed by the cell.
không bị loại bỏ bởi tế bào.
three-part protein
protein ba phần
allows us to convert Cs into Ts
cho phép chúng tôi chuyển đổi C thành T
our work was only half done.
một nửa công việc.
have to form base pairs.
phải tạo thành cặp cơ sở.
on one DNA strand creates a mismatch,
một chuỗi DNA sẽ gây sự không phù hợp,
by deciding which strand to replace.
bằng cách quyết định thay thế sợi nào.
this three-part protein
tiếp tục thiết kế ba phần protein này
as the one to be replaced
như một cái được thay thế
of what used to be a C-G base pair
về những gì từng là một cặp cơ sở C-G
in the lab, Alexis Komor,
this first class of base editor,
phát triển bộ chỉnh sửa đầu tiên.
disease-associated point mutations,
liên quan đến bệnh được biết đến
that this first base editor can reverse
đầu tiên này có thể đảo ngược
or 5,000 or so pathogenic point mutations.
khoảng 5.000 đột biến điểm gây bệnh.
of disease-causing point mutations
gây bệnh nhiều nhất
a second class of base editor,
thế hệ thứ hai của bộ chỉnh sửa
As into Gs or Ts into Cs.
A thành G hoặc T thành C.
a former post doc in the lab,
cựu nghiên cứu sinh tiến sĩ,
this second class of base editor,
thế hệ chỉnh sửa thứ hai này,
almost half of pathogenic point mutations,
gần một nửa các đột biến điểm gây bệnh,
the rapid-aging disease progeria.
bệnh lão hóa nhanh.
borrow, once again,
mượn, một lần nữa,
to the right site in a genome.
đến đúng địa chỉ trong bộ gen.
an incredible problem;
một vấn đề đáng kinh ngạc;
A into G or T into C
A thành G hoặc T thành C
look for another project,
tìm kiếm một dự án khác
vào thời điểm đó.
of a naturally occurring protein
trong tự nhiên
our own protein in the laboratory
protein trong phòng thí nghiệm
that behaves like G,
hoạt động như G,
that performs related chemistry on RNA.
thực hiện chức năng liên quan đến RNA.
survival-of-the-fittest selection system
lựa chọn sinh tồn Darwin tốt nhất
of protein variants
biến thể protein
chemistry to survive.
cần thiết để tồn tại.
trong DNA
scissors, shown in blue,
thể hiện bằng màu xanh,
strand-nicking strategy
đầu tiên
the nonedited T with a C
T bị sai, bằng C
of an A-T base pair to a G-C base pair.
của cặp cơ sở A-T thành cặp cơ sở G-C.
interrupted by applause.
bởi tiếng vỗ tay.
first two classes of base editors
hai lớp đầu tiên của bộ chỉnh sửa
and one and a half years ago.
và một năm rưỡi trước.
by the biomedical research community.
bởi cộng đồng nghiên cứu y sinh.
more than 6,000 times
hơn 6.000 lần
1,000 researchers around the globe.
1.000 nhà nghiên cứu trên toàn cầu.
have been published already,
đã được xuất bản rồi,
ranging from bacteria
trong các sinh vật từ vi khuẩn
human clinical trials,
a critical milestone towards that goal
một cột mốc quan trọng đối với mục tiêu đó
ở động vật
that cause human genetic diseases.
gây ra các bệnh di truyền ở người.
led by Luke Koblan and Jon Levy,
được dẫn dắt bởi Luke Koblan và Jon Levy,
that second base editor
cung cấp bộ chỉnh sửa thứ hai
mắc bệnh lão hóa sớm
T back into a C
at the DNA, RNA and protein levels.
ở mức độ DNA, RNA và protein.
been used in animals
trên động vật
rối loạn dưỡng cơ,
correcting a point mutation
sửa lỗi đột biến điểm
trong cơ chế gây bệnh.
được sử dụng
single DNA letter changes
to probe the role of individual letters
để xem vai trò của các chữ cái riêng lẻ
with diseases such as cancer.
với các bệnh như là ung thư.
Beam Therapeutics and Pairwise Plants,
Beam Therapeutics và Pairwise Plants,
to treat human genetic diseases
điều trị bệnh di truyền ở người
than the past three years:
its full potential
tiềm năng đầy đủ của bộ chỉnh sửa
with genetic diseases.
bị các bệnh di truyền.
được cho là có thể điều trị
are thought to be treatable
of cells in an organ,
của các tế bào trong một cơ quan,
như các bộ chỉnh sửa
like base editors
to deliver base editors
các bộ chỉnh sửa
khiến bạn bị cảm lạnh
that give you a cold
chiến lược triển vọng
delivery strategies
new molecular machines
to another base pair
thành một cặp khác
at off-target locations in cells
ở các vị trí trong các tế bào
doctors, ethicists and governments
bác sĩ, nhà đạo đức và chính phủ
that base editing is applied thoughtfully,
chỉnh sửa được áp dụng cẩn trọng,
vào năm năm trước
even just five years ago
molecular machines
phân tử
một cặp cơ sở nào đó
an individual base pair
in the human genome
of other outcomes,
are you reading?"
khoa học viễn tưởng nào vậy?"
nhóm sinh viên
group of students
what we could design ourselves
những gì chúng ta có thể tự thiết kế
để phát triển những gì chúng ta không thể,
to evolve what we couldn't,
đưa khát vọng trong khoa học viễn tưởng
that science-fiction-like aspiration
chúng ta dành cho con cái
we give our children
ba tỉ chữ cái DNA,
three billion letters of DNA,
và sửa chữa chúng.
and repair them.
ABOUT THE SPEAKER
David R. Liu - Chemical biologistDavid R. Liu leads a research group that combines chemistry and evolutionary techniques to create revolutionary new medicines.
Why you should listen
During his PhD research at Berkeley, David R. Liu initiated the first general effort to expand the genetic code in living cells. As a professor at Harvard and the Broad Institute, Liu integrates chemistry and evolution to illuminate biology and develop next-generation therapeutics. He has published more than 170 papers and is an inventor on more than 65 issued US patents.
Liu's major research interests include development and use of genome editing technologies to study and treat genetic diseases; the evolution of proteins with novel therapeutic potential; and the discovery of bioactive synthetic molecules using DNA-encoded libraries. Base editing, phage-assisted continuous evolution (PACE) and DNA-encoded libraries are three technologies pioneered in his laboratory that are now widely used in the biomedical sciences. Liu has also cofounded six biotechnology and therapeutics companies, including Editas Medicine, Beam Therapeutics, Pairwise Plants and Exo Therapeutics.
Liu grew up in Riverside, California, where playing with insects in his backyard crystallized his interest in science. He also is passionate about photography and has been banned from playing blackjack at virtually every major casino in Las Vegas after developing a creative and highly advantageous card-counting system.
David R. Liu | Speaker | TED.com