TED2018
Floyd E. Romesberg: The radical possibilities of man-made DNA
Floyd E. Romesberg: De radicale mogelijkheden van door mensen gemaakt DNA
Filmed:
Readability: 4.4
1,631,507 views
Elke cel die ooit geleefd heeft, is het resultaat van het vierletterige genetische alfabet: A, T, C en G -- de basiseenheden van DNA. Maar dat is nu veranderd. In een visionaire talk laat synthetisch bioloog Floyd E. Romesberg ons kennismaken met de eerste levende organismen gemaakt met zesletterig DNA -- de vier natuurlijke letters plus twee nieuwe door mensen gemaakte letters: X en Y -- en onderzoekt hij hoe deze doorbraak een uitdaging zou kunnen vormen voor ons basisbegrip van hoe de natuur in elkaar zit.
Floyd E. Romesberg - Chemist, synthetic biologist
Floyd E. Romesberg uses chemistry, biology and physics to study how biomolecules work and to create biomolecules with new forms and functions. Full bio
Floyd E. Romesberg uses chemistry, biology and physics to study how biomolecules work and to create biomolecules with new forms and functions. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
Al het leven,
00:12
All life,
0
760
1336
00:14
every living thing ever,
1
2120
1736
elk levend ding ooit,
is gebouwd volgens
de informatie in het DNA.
de informatie in het DNA.
00:15
has been built according
to the information in DNA.
to the information in DNA.
2
3880
2936
00:18
What does that mean?
3
6840
1376
Wat betekent dat?
00:20
Well, it means that just
as the English language
as the English language
4
8240
2496
Nou, net zoals de Engelse taal
uit alfabetische letters bestaat,
uit alfabetische letters bestaat,
00:22
is made up of alphabetic letters
that, when combined into words,
that, when combined into words,
5
10760
3216
die gecombineerd tot woorden mij toestaan
jullie vandaag dit verhaal te vertellen,
jullie vandaag dit verhaal te vertellen,
00:26
allow me to tell you the story
I'm going to tell you today,
I'm going to tell you today,
6
14000
2816
00:28
DNA is made up of genetic letters
that, when combined into genes,
that, when combined into genes,
7
16840
4096
bestaat DNA uit genetische letters,
die gecombineerd tot genen
cellen proteïnes laten maken,
cellen proteïnes laten maken,
00:32
allow cells to produce proteins,
8
20960
1736
00:34
strings of amino acids
that fold up into complex structures
that fold up into complex structures
9
22720
3056
snoeren van aminozuren
die complexe structuren vormen,
die complexe structuren vormen,
om de functies uit te voeren,
waarmee een cel kan doen wat ze doet:
waarmee een cel kan doen wat ze doet:
00:37
that perform the functions
that allow a cell to do what it does,
that allow a cell to do what it does,
10
25800
3016
haar verhalen vertellen.
00:40
to tell its stories.
11
28840
1736
Het Engelse alfabet heeft 26 letters
en het genetische alfabet heeft er 4.
en het genetische alfabet heeft er 4.
00:42
The English alphabet has 26 letters,
and the genetic alphabet has four.
and the genetic alphabet has four.
12
30600
3936
00:46
They're pretty famous.
Maybe you've heard of them.
Maybe you've heard of them.
13
34560
2376
Je zou ze kunnen kennen.
Ze worden vaak aangeduid
met de letters G, C, A en T.
met de letters G, C, A en T.
00:48
They are often just
referred to as G, C, A and T.
referred to as G, C, A and T.
14
36960
2320
Het is opmerkelijk
dat de diversiteit van het leven
dat de diversiteit van het leven
00:52
But it's remarkable
that all the diversity of life
that all the diversity of life
15
40520
3416
het resultaat is
van vier genetische letters.
van vier genetische letters.
00:55
is the result of four genetic letters.
16
43960
2080
00:59
Imagine what it would be like
if the English alphabet had four letters.
if the English alphabet had four letters.
17
47240
4016
Stel je voor hoe het zou zijn
als het Engelse alfabet vier letters had.
als het Engelse alfabet vier letters had.
Wat voor soort verhalen
zou je kunnen vertellen?
zou je kunnen vertellen?
01:03
What sort of stories
would you be able to tell?
would you be able to tell?
18
51280
2280
Wat als het genetische alfabet
meer letters had?
meer letters had?
01:07
What if the genetic alphabet
had more letters?
had more letters?
19
55280
2160
Zou het leven met meer letters
andere verhalen kunnen vertellen,
andere verhalen kunnen vertellen,
01:11
Would life with more letters
be able to tell different stories,
be able to tell different stories,
20
59440
2976
misschien zelfs interessantere verhalen?
01:14
maybe even more interesting ones?
21
62440
2000
In 1999 begon mijn lab
01:18
In 1999, my lab at the Scripps
Research Institute in La Jolla, California
Research Institute in La Jolla, California
22
66480
3816
in het Scripps Research Institute
te La Jolla in Californië
te La Jolla in Californië
01:22
started working on this question
with the goal of creating living organisms
with the goal of creating living organisms
23
70320
3696
aan dit vraagstuk te werken
om levende organismen te creëren
om levende organismen te creëren
01:26
with DNA made up
of a six-letter genetic alphabet,
of a six-letter genetic alphabet,
24
74040
3016
met DNA gemaakt met
een zesletterig genetisch alfabet,
een zesletterig genetisch alfabet,
de vier natuurlijke letters
01:29
the four natural letters
plus two additional new man-made letters.
plus two additional new man-made letters.
25
77080
4480
plus twee nieuwe
door mensen gemaakte letters.
door mensen gemaakte letters.
01:35
Such an organism would be
26
83120
1256
Een dergelijk organisme zou de eerste
radicaal veranderde levensvorm ooit zijn,
radicaal veranderde levensvorm ooit zijn,
01:36
the first radically altered
form of life ever created.
form of life ever created.
27
84400
2856
een semisynthetische vorm van leven
01:39
It would be a semisynthetic form of life
28
87280
1936
die meer informatie bevat
dan ooit tevoren.
dan ooit tevoren.
01:41
that stores more information
than life ever has before.
than life ever has before.
29
89240
3880
Het zou nieuwe proteïnes kunnen maken,
01:46
It would be able to make new proteins,
30
94120
1856
proteïnes opgebouwd uit meer
dan de twintig normale aminozuren
dan de twintig normale aminozuren
01:48
proteins built from more
than the 20 normal amino acids
than the 20 normal amino acids
31
96000
2736
01:50
that are usually used to build proteins.
32
98760
1920
die meestal worden gebruikt
voor de bouw van proteïnes.
voor de bouw van proteïnes.
Wat voor soort verhalen
zou dat leven kunnen vertellen?
zou dat leven kunnen vertellen?
01:53
What sort of stories could that life tell?
33
101560
2080
01:57
With the power of synthetic chemistry
and molecular biology
and molecular biology
34
105400
2816
Met behulp van synthetische chemie
en moleculaire biologie
en moleculaire biologie
en met net geen twintig jaar werk,
02:00
and just under 20 years of work,
35
108240
1576
creëerden we bacteriën
met zesletterig DNA.
met zesletterig DNA.
02:01
we created bacteria with six-letter DNA.
36
109840
2536
Ik vertel hoe we het deden.
02:04
Let me tell you how we did it.
37
112400
1429
Al wat je je moet herinneren
van de biologielessen
van de biologielessen
02:06
All you have to remember
from your high school biology
from your high school biology
38
114640
2536
is dat de vier natuurlijke letters
samen twee basenparen vormen:
samen twee basenparen vormen:
02:09
is that the four natural letters
pair together to form two base pairs.
pair together to form two base pairs.
39
117200
3496
02:12
G pairs with C and A pairs with T,
40
120720
2256
G koppelt met C, en A koppelt met T.
Om onze nieuwe letters te maken,
02:15
so to create our new letters,
41
123000
1816
synthetiseerden we
honderden nieuwe kandidaten,
honderden nieuwe kandidaten,
02:16
we synthesized hundreds of new candidates,
new candidate letters,
new candidate letters,
42
124840
3536
kandidaat-letters,
02:20
and examined their abilities
to selectively pair with each other.
to selectively pair with each other.
43
128400
3048
en onderzochten of ze selectief
met elkaar konden koppelen.
met elkaar konden koppelen.
Na ongeveer vijftien jaar werk
02:23
And after about 15 years of work,
44
131472
1704
vonden we er twee
die samen echt goed koppelden,
die samen echt goed koppelden,
02:25
we found two that paired
together really well,
together really well,
45
133200
2576
althans in een reageerbuis.
02:27
at least in a test tube.
46
135800
1696
Ze hebben ingewikkelde namen,
02:29
They have complicated names,
47
137520
1696
maar laten we ze maar X en Y noemen.
02:31
but let's just call them X and Y.
48
139240
1620
Daarna moesten we een manier vinden
om X en Y in cellen te krijgen.
om X en Y in cellen te krijgen.
02:33
The next thing we needed to do
was find a way to get X and Y into cells,
was find a way to get X and Y into cells,
49
141960
3416
En uiteindelijk vonden we een proteïne
dat net zoiets doet in algen,
dat net zoiets doet in algen,
02:37
and eventually we found that a protein
that does something similar in algae
that does something similar in algae
50
145400
3536
en ook in onze bacteriën werkte.
02:40
worked in our bacteria.
51
148960
1376
Het laatste wat we moesten doen,
02:42
So the final thing that we needed to do
was to show that with X and Y provided,
was to show that with X and Y provided,
52
150360
4496
was aantonen dat als X en Y
zijn toegevoegd,
zijn toegevoegd,
02:46
cells could grow and divide
and hold on to X and Y in their DNA.
and hold on to X and Y in their DNA.
53
154880
3520
cellen kunnen groeien, zich kunnen delen
en X en Y kunnen binden in hun DNA.
en X en Y kunnen binden in hun DNA.
Wat we tot dan toe hadden gedaan,
duurde langer dan verhoopt --
duurde langer dan verhoopt --
02:51
Everything we had done up to then
took longer than I had hoped --
took longer than I had hoped --
54
159880
3096
ik ben nogal ongeduldig --
02:55
I am actually a really impatient person --
55
163000
2016
maar deze meest belangrijke stap,
werkte sneller dan ik had gedroomd.
werkte sneller dan ik had gedroomd.
02:57
but this, the most important step,
worked faster than I dreamed,
worked faster than I dreamed,
56
165040
3800
In principe direct.
03:01
basically immediately.
57
169840
1200
03:04
On a weekend in 2014,
58
172640
2216
In een weekend in 2014
03:06
a graduate student in my lab
grew bacteria with six-letter DNA.
grew bacteria with six-letter DNA.
59
174880
3080
kweekte een doctoraatsstudent in mijn lab
bacteriën met zesletterig DNA.
bacteriën met zesletterig DNA.
Ik maak graag van de gelegenheid gebruik
om jullie er een foto van te tonen.
om jullie er een foto van te tonen.
03:10
Let me take the opportunity
to introduce you to them right now.
to introduce you to them right now.
60
178800
2976
03:13
This is an actual picture of them.
61
181800
1640
03:16
These are the first
semisynthetic organisms.
semisynthetic organisms.
62
184880
2440
Dit zijn de eerste
semisynthetische organismen.
semisynthetische organismen.
Bacteriën met zesletterig DNA,
03:21
So bacteria with six-letter DNA,
that's really cool, right?
that's really cool, right?
63
189480
2776
dat is cool toch?
03:24
Well, maybe some of you
are still wondering why.
are still wondering why.
64
192280
2440
Misschien vragen sommigen hier
zich nog af: waarom?
zich nog af: waarom?
Ik vertel jullie wat meer
over onze motivaties,
over onze motivaties,
03:27
So let me tell you a little bit more
about some of our motivations,
about some of our motivations,
65
195680
3176
zowel de conceptuele als de praktische.
03:30
both conceptual and practical.
66
198880
1936
Conceptueel denken mensen
al na over wat leven is
al na over wat leven is
03:32
Conceptually, people have
thought about life, what it is,
thought about life, what it is,
67
200840
2696
en wat het anders maakt
dan niet-levende dingen
dan niet-levende dingen
03:35
what makes it different
from things that are not alive,
from things that are not alive,
68
203560
2616
sinds ze denken kunnen.
03:38
since people have had thoughts.
69
206200
1656
Velen legden het leven uit als volmaakt
03:39
Many have interpreted
life as being perfect,
life as being perfect,
70
207880
2296
en zagen dit als bewijs
voor een schepper.
voor een schepper.
03:42
and this was taken
as evidence of a creator.
as evidence of a creator.
71
210200
2496
Levende dingen zijn anders,
omdat een god er leven in blies.
omdat een god er leven in blies.
03:44
Living things are different
because a god breathed life into them.
because a god breathed life into them.
72
212720
3656
Anderen zochten een meer
wetenschappelijke uitleg,
wetenschappelijke uitleg,
03:48
Others have sought
a more scientific explanation,
a more scientific explanation,
73
216400
2336
maar ik denk dat ze de moleculen
van het leven als speciaal zien;
van het leven als speciaal zien;
03:50
but I think it's fair to say
74
218760
1376
03:52
that they still consider
the molecules of life to be special.
the molecules of life to be special.
75
220160
2896
evolutie is al miljarden jaren lang bezig
moleculen te optimaliseren, toch?
moleculen te optimaliseren, toch?
03:55
I mean, evolution has been optimizing them
for billions of years, right?
for billions of years, right?
76
223080
3416
Hoe dan ook lijkt het onmogelijk
dat chemici nieuwe onderdelen creëren
dat chemici nieuwe onderdelen creëren
03:58
Whatever perspective you take,
it would seem pretty impossible
it would seem pretty impossible
77
226520
2936
04:01
for chemists to come in
and build new parts
and build new parts
78
229480
2016
die in en naast de natuurlijke moleculen
van het leven zouden werken,
van het leven zouden werken,
04:03
that function within and alongside
the natural molecules of life
the natural molecules of life
79
231520
3016
zonder op een of andere manier
alles in het honderd te laten lopen.
alles in het honderd te laten lopen.
04:06
without somehow
really screwing everything up.
really screwing everything up.
80
234560
2360
Maar hoe perfect zijn wij
nu gemaakt of ontwikkeld?
nu gemaakt of ontwikkeld?
04:10
But just how perfectly
created or evolved are we?
created or evolved are we?
81
238400
3056
Hoe speciaal zijn
de moleculen van het leven?
de moleculen van het leven?
04:13
Just how special
are the molecules of life?
are the molecules of life?
82
241480
2240
Deze vragen konden
onmogelijk gesteld worden,
onmogelijk gesteld worden,
04:16
These questions have been
impossible to even ask,
impossible to even ask,
83
244640
2336
omdat we niets hadden
om het leven mee te vergelijken.
om het leven mee te vergelijken.
04:19
because we've had nothing
to compare life to.
to compare life to.
84
247000
2120
Ons werk toont nu als eerste aan
04:22
Now for the first time, our work suggests
85
250000
1976
dat moleculen van het leven
misschien toch niet zo speciaal zijn.
misschien toch niet zo speciaal zijn.
04:24
that maybe the molecules of life
aren't that special.
aren't that special.
86
252000
2696
Misschien is leven zoals we het kennen
niet de enige mogelijkheid.
niet de enige mogelijkheid.
04:26
Maybe life as we know it
isn't the only way it could be.
isn't the only way it could be.
87
254720
3040
Misschien zijn wij de enige
noch de beste oplossing,
noch de beste oplossing,
04:30
Maybe we're not the only solution,
maybe not even the best solution,
maybe not even the best solution,
88
258920
3216
maar slechts één oplossing.
04:34
just a solution.
89
262160
1440
Dit gaat over de basis van het leven
en klinkt misschien wat esoterisch;
en klinkt misschien wat esoterisch;
04:37
These questions address
fundamental issues about life,
fundamental issues about life,
90
265600
2576
04:40
but maybe they seem a little esoteric.
91
268200
1856
wat zijn de praktische overwegingen?
04:42
So what about practical motivations?
92
270080
1736
04:43
Well, we want to explore
what sort of new stories
what sort of new stories
93
271840
2776
We willen verkennen welke nieuwe verhalen
leven met een bredere woordenschat vertelt;
leven met een bredere woordenschat vertelt;
04:46
life with an expanded
vocabulary could tell,
vocabulary could tell,
94
274640
2096
verhalen zijn in dit geval door cellen
geproduceerde proteïnes en hun functies.
geproduceerde proteïnes en hun functies.
04:48
and remember, stories here
are the proteins that a cell produces
are the proteins that a cell produces
95
276760
3216
04:52
and the functions they have.
96
280000
1376
Wat voor soort nieuwe proteïnes
met nieuwe soorten functies
met nieuwe soorten functies
04:53
So what sort of new proteins
with new types of functions
with new types of functions
97
281400
3096
kunnen onze semisynthetische organismen
en misschien ook gebruiken?
en misschien ook gebruiken?
04:56
could our semisynthetic organisms
make and maybe even use?
make and maybe even use?
98
284520
3656
05:00
Well, we have a couple of things in mind.
99
288200
1960
We hebben wel wat dingen in gedachten.
05:03
The first is to get the cells
to make proteins for us, for our use.
to make proteins for us, for our use.
100
291240
4576
Ten eerste om cellen proteïnes
die we kunnen gebruiken te laten maken,
die we kunnen gebruiken te laten maken,
05:07
Proteins are being used today
101
295840
1416
Proteïnes worden vandaag meer en meer
gebruikt voor allerlei toepassingen,
gebruikt voor allerlei toepassingen,
05:09
for an increasingly broad
range of different applications,
range of different applications,
102
297280
2736
van het beschermen van soldaten
tegen verwondingen
tegen verwondingen
05:12
from materials that protect
soldiers from injury
soldiers from injury
103
300040
2256
tot het detecteren
van gevaarlijke stoffen,
van gevaarlijke stoffen,
05:14
to devices that detect
dangerous compounds,
dangerous compounds,
104
302320
2216
maar voor mij zijn proteïnemedicijnen
de opwindendste toepassing.
de opwindendste toepassing.
05:16
but at least to me,
105
304560
1336
05:17
the most exciting application
is protein drugs.
is protein drugs.
106
305920
2400
Ze zijn relatief nieuw,
05:21
Despite being relatively new,
107
309160
1416
maar proteïnemedicijnen zorgden al
voor een revolutie in de geneeskunde.
voor een revolutie in de geneeskunde.
05:22
protein drugs have already
revolutionized medicine,
revolutionized medicine,
108
310600
2416
05:25
and, for example, insulin is a protein.
109
313040
2696
Zo is insuline een proteïne --
je kent het vast wel --
05:27
You've probably heard of it,
and it's manufactured as a drug
and it's manufactured as a drug
110
315760
2856
en als medicijn veranderde het de manier
waarop wij diabetes behandelen helemaal.
waarop wij diabetes behandelen helemaal.
05:30
that has completely changed
how we treat diabetes.
how we treat diabetes.
111
318640
2656
Maar het probleem is dat proteïnes
echt moeilijk zijn te maken
echt moeilijk zijn te maken
05:33
But the problem is that proteins
are really hard to make
are really hard to make
112
321320
2976
en de enige praktische manier is zorgen
dat cellen ze voor je maken.
dat cellen ze voor je maken.
05:36
and the only practical way to get them
is to get cells to make them for you.
is to get cells to make them for you.
113
324320
3600
05:40
So of course, with natural cells,
114
328880
1696
Uiteraard kunnen natuurlijke cellen
alleen proteïnes maken
met natuurlijke aminozuren.
met natuurlijke aminozuren.
05:42
you can only get them to make
proteins with the natural amino acids,
proteins with the natural amino acids,
115
330600
3496
05:46
and so the properties
those proteins can have,
those proteins can have,
116
334120
2216
Dus de eigenschappen van deze proteïnes
05:48
the applications
they could be developed for,
they could be developed for,
117
336360
2496
en de toepassingen waarvoor
ze worden ontwikkeld,
ze worden ontwikkeld,
05:50
must be limited by the nature
of those amino acids
of those amino acids
118
338880
2496
zijn beperkt door de aard
van de aminozuren
van de aminozuren
waaruit de proteïnes
zijn opgebouwd.
zijn opgebouwd.
05:53
that the protein's built from.
119
341400
1496
Hier zijn de twintig normale aminozuren
05:54
So here they are,
120
342920
1216
05:56
the 20 normal amino acids that are
strung together to make a protein,
strung together to make a protein,
121
344160
3256
die gecombineerd proteïnes vormen.
Je kunt zien dat ze
nogal op elkaar lijken.
nogal op elkaar lijken.
05:59
and I think you can see,
they're not that different-looking.
they're not that different-looking.
122
347440
2856
Dat beperkt sterk het aantal
verschillende mogelijke functies.
verschillende mogelijke functies.
06:02
They don't bring
that many different functions.
that many different functions.
123
350320
2216
06:04
They don't make that many
different functions available.
different functions available.
124
352560
2656
Vergelijk dat eens met de moleculen
die chemici voor medicijnen synthetiseren.
die chemici voor medicijnen synthetiseren.
06:07
Compare that with the small molecules
that synthetic chemists make as drugs.
that synthetic chemists make as drugs.
125
355240
3576
Ze zijn veel eenvoudiger dan de proteïnes,
06:10
Now, they're much simpler than proteins,
126
358840
1936
maar in de regel opgebouwd
uit een veel breder assortiment.
uit een veel breder assortiment.
06:12
but they're routinely built from
a much broader range of diverse things.
a much broader range of diverse things.
127
360800
3416
Let niet op de moleculaire details,
06:16
Don't worry about the molecular details,
128
364240
1936
maar volgens mij zie je wel
hoe verschillend ze zijn.
hoe verschillend ze zijn.
06:18
but I think you can see
how different they are.
how different they are.
129
366200
2216
Het zijn juist deze verschillen,
waardoor ze geweldige geneesmiddelen zijn.
waardoor ze geweldige geneesmiddelen zijn.
06:20
And in fact, it's their differences
that make them great drugs
that make them great drugs
130
368440
2936
06:23
to treat different diseases.
131
371400
1376
06:24
So it's really provocative to wonder
what sort of new protein drugs
what sort of new protein drugs
132
372800
4176
Het is uitdagend om je af te vragen
welke nieuwe proteïnemedicijnen
welke nieuwe proteïnemedicijnen
je kan ontwikkelen als je proteïnes
kan bouwen uit nog andere dingen.
kan bouwen uit nog andere dingen.
06:29
you could develop if you could build
proteins from more diverse things.
proteins from more diverse things.
133
377000
3360
06:33
So can we get our semisynthetic organism
134
381840
1936
Kunnen we ons
semi-synthetische organisme
semi-synthetische organisme
06:35
to make proteins that include
new and different amino acids,
new and different amino acids,
135
383800
3216
proteïnes laten maken
met nieuwe en verschillende aminozuren?
met nieuwe en verschillende aminozuren?
Misschien zelfs aminozuren
die het proteïne voorzien
die het proteïne voorzien
06:39
maybe amino acids
selected to confer the protein
selected to confer the protein
136
387040
2256
06:41
with some desired property or function?
137
389320
2080
van een gewenste eigenschap of functie?
06:44
For example,
138
392640
1256
Veel proteïnes zijn immers niet stabiel
wanneer je ze inspuit bij mensen:
wanneer je ze inspuit bij mensen:
06:45
many proteins just aren't stable
when you inject them into people.
when you inject them into people.
139
393920
3136
ze worden snel
afgebroken of uitgescheiden,
afgebroken of uitgescheiden,
06:49
They are rapidly degraded or eliminated,
140
397080
2176
06:51
and this stops them from being drugs.
141
399280
1800
waardoor ze hun
genezende werking verliezen.
genezende werking verliezen.
Stel we maken proteïnes
met nieuwe aminozuren,
met nieuwe aminozuren,
06:54
What if we could make proteins
with new amino acids
with new amino acids
142
402080
2416
waarbij bepaalde delen
bescherming bieden tegen de omgeving,
bescherming bieden tegen de omgeving,
06:56
with things attached to them
143
404520
1816
06:58
that protect them from their environment,
144
406360
1976
zodat ze niet worden
afgebroken of uitgescheiden
afgebroken of uitgescheiden
07:00
that protect them
from being degraded or eliminated,
from being degraded or eliminated,
145
408360
3176
en ze zo betere geneesmiddelen worden?
07:03
so that they could be better drugs?
146
411560
1680
07:07
Could we make proteins
with little fingers attached
with little fingers attached
147
415560
2416
Kunnen we proteïnes met kleine
vingertjes maken
vingertjes maken
die specifiek andere moleculen vasthouden?
07:10
that specifically
grab on to other molecules?
grab on to other molecules?
148
418000
2480
07:13
Many small molecules
failed during development as drugs
failed during development as drugs
149
421480
2736
Vaak slagen kleine moleculen
niet als geneesmiddelen,
niet als geneesmiddelen,
omdat ze niet specifiek genoeg zijn
om hun doel te vinden
om hun doel te vinden
07:16
because they just weren't
specific enough to find their target
specific enough to find their target
150
424240
2936
in de complexe omgeving
van het menselijk lichaam.
van het menselijk lichaam.
07:19
in the complex environment
of the human body.
of the human body.
151
427200
2136
Wat als we nu eens deze moleculen
in nieuwe aminozuren konden inbouwen
in nieuwe aminozuren konden inbouwen
07:21
So could we take those molecules
and make them parts of new amino acids
and make them parts of new amino acids
152
429360
3616
07:25
that, when incorporated into a protein,
153
433000
2776
die zich, ingebed in een proteïne,
erdoor naar hun doel kunnen laten leiden?
erdoor naar hun doel kunnen laten leiden?
07:27
are guided by that protein
to their target?
to their target?
154
435800
2360
07:32
I started a biotech company
called Synthorx.
called Synthorx.
155
440040
2176
Ik startte het biotechbedrijf Synthorx.
07:34
Synthorx stands for synthetic organism
156
442240
2616
Synthorx staat
voor 'synthetisch organisme'
voor 'synthetisch organisme'
met aan het eind een 'x'.
07:36
with an X added at the end because
that's what you do with biotech companies.
that's what you do with biotech companies.
157
444880
3656
Zo gaat dat nu eenmaal
bij biotechbedrijven.
bij biotechbedrijven.
(Gelach)
07:40
(Laughter)
158
448560
1416
Synthorx werkt nauw samen met mijn lab
07:42
Synthorx is working closely with my lab,
159
450000
2016
07:44
and they're interested in a protein
that recognizes a certain receptor
that recognizes a certain receptor
160
452040
4336
en ze zijn geïnteresseerd in een proteïne
die een bepaalde receptor op het oppervlak
van menselijke cellen herkent.
van menselijke cellen herkent.
07:48
on the surface of human cells.
161
456400
1696
07:50
But the problem is that it also recognizes
162
458120
2456
Het probleem is dat het nog een receptor
op het oppervlak van deze cellen herkent,
op het oppervlak van deze cellen herkent,
07:52
another receptor on the surface
of those same cells,
of those same cells,
163
460600
2696
07:55
and that makes it toxic.
164
463320
1640
en dat maakt het giftig.
Kunnen we een variant van
die proteïne produceren
die proteïne produceren
07:57
So could we produce
a variant of that protein
a variant of that protein
165
465800
2136
07:59
where the part that interacts
with that second bad receptor is shielded,
with that second bad receptor is shielded,
166
467960
4336
waarin het deel dat reageert
met de tweede, slechte receptor,
met de tweede, slechte receptor,
afgeschermd is,
geblokkeerd door een soort grote paraplu,
08:04
blocked by something like a big umbrella
167
472320
1936
zodat het proteïne alleen reageert
met die eerste, goede receptor?
met die eerste, goede receptor?
08:06
so that the protein only interacts
with that first good receptor?
with that first good receptor?
168
474280
3080
Dat zou echt moeilijk of onmogelijk zijn
met de normale aminozuren,
met de normale aminozuren,
08:10
Doing that would be really difficult
169
478520
1736
08:12
or impossible to do
with the normal amino acids,
with the normal amino acids,
170
480280
2256
maar niet met de speciaal voor dat doel
ontworpen aminozuren.
ontworpen aminozuren.
08:14
but not with amino acids that are
specifically designed for that purpose.
specifically designed for that purpose.
171
482560
3440
08:20
So getting our semisynthetic cells
to act as little factories
to act as little factories
172
488520
3176
Maar onze semisynthetische cellen
betere proteïnegeneesmiddelen laten maken,
betere proteïnegeneesmiddelen laten maken,
08:23
to produce better protein drugs
173
491720
1496
is niet de enige mogelijk
interessante toepassing.
interessante toepassing.
08:25
isn't the only potentially
really interesting application,
really interesting application,
174
493240
2736
08:28
because remember, it's the proteins
that allow cells to do what they do.
that allow cells to do what they do.
175
496000
3400
Vergeet niet dat de proteïnes
de cellen laten doen wat ze doen.
de cellen laten doen wat ze doen.
Zouden we de cellen die nieuwe proteïnes
met nieuwe functies maken,
met nieuwe functies maken,
08:32
So if we have cells that make
new proteins with new functions,
new proteins with new functions,
176
500320
3296
08:35
could we get them to do things
that natural cells can't do?
that natural cells can't do?
177
503640
3576
dingen kunnen laten doen
die natuurlijke cellen niet kunnen?
die natuurlijke cellen niet kunnen?
Zouden we semisynthetische organismen
kunnen ontwikkelen,
kunnen ontwikkelen,
08:39
For example, could we develop
semisynthetic organisms
semisynthetic organisms
178
507240
2776
08:42
that when injected into a person,
seek out cancer cells
seek out cancer cells
179
510040
4136
die na injectie in een persoon
kankercellen zoeken
kankercellen zoeken
en alleen als ze deze vinden
een giftig proteïne afscheiden?
een giftig proteïne afscheiden?
08:46
and only when they find them,
secrete a toxic protein that kills them?
secrete a toxic protein that kills them?
180
514200
3320
08:50
Could we create bacteria
that eat different kinds of oil,
that eat different kinds of oil,
181
518400
2936
Kunnen we bacteriën maken
die andere soorten olie eten
die andere soorten olie eten
08:53
maybe to clean up an oil spill?
182
521360
1896
om misschien olielekken op te ruimen?
Dit zijn slechts een paar verhalen
08:55
These are just a couple
of the types of stories
of the types of stories
183
523280
2216
die leven met een uitgebreidere
woordenschat kan vertellen.
woordenschat kan vertellen.
08:57
that we're going to see if life
with an expanded vocabulary can tell.
with an expanded vocabulary can tell.
184
525520
3256
Klinkt goed, nietwaar?
09:00
So, sounds great, right?
185
528800
1496
09:02
Injecting semisynthetic
organisms into people,
organisms into people,
186
530320
2896
Het injecteren van semisynthetische
organismen in mensen,
organismen in mensen,
het dumpen van miljoenen liters
van onze bacteriën in de oceaan
van onze bacteriën in de oceaan
09:05
dumping millions and millions of gallons
of our bacteria into the ocean
of our bacteria into the ocean
187
533240
3376
of op je favoriete strand ...
09:08
or out on your favorite beach?
188
536640
1496
Oh, wacht effe,
eigenlijk klinkt dat echt eng.
eigenlijk klinkt dat echt eng.
09:10
Oh, wait a minute,
actually it sounds really scary.
actually it sounds really scary.
189
538160
2456
Deze dinosaurus is echt eng.
09:12
This dinosaur is really scary.
190
540640
2000
09:16
But here's the catch:
191
544480
1776
Maar dit is de crux:
09:18
our semisynthetic organisms
in order to survive,
in order to survive,
192
546280
3576
onze semisynthetische organismen
moeten om te overleven,
moeten om te overleven,
gevoed worden met de chemische
voorlopers van X en Y.
voorlopers van X en Y.
09:21
need to be fed the chemical
precursors of X and Y.
precursors of X and Y.
193
549880
2920
09:25
X and Y are completely different
than anything that exists in nature.
than anything that exists in nature.
194
553800
3480
X en Y zijn volledig verschillend
van alles wat bestaat in de natuur.
van alles wat bestaat in de natuur.
Cellen hebben ze gewoon niet,
noch de mogelijkheid om ze aan te maken.
noch de mogelijkheid om ze aan te maken.
09:30
Cells just don't have them
or the ability to make them.
or the ability to make them.
195
558160
2600
09:33
So when we prepare them,
196
561600
1256
Dus als we ze in de testomgeving
van het lab kweken,
van het lab kweken,
09:34
when we grow them up
in the controlled environment of the lab,
in the controlled environment of the lab,
197
562880
2936
kunnen we ze voeden
met hopen onnatuurlijk voedsel.
met hopen onnatuurlijk voedsel.
09:37
we can feed them
lots of the unnatural food.
lots of the unnatural food.
198
565840
2096
Als we ze vervolgens gebruiken
in een mens of op een strand,
in een mens of op een strand,
09:39
Then, when we deploy them
in a person or out on a beach
in a person or out on a beach
199
567960
3336
waar ze die speciale voeding niet vinden,
09:43
where they no longer
have access that special food,
have access that special food,
200
571320
2696
kunnen ze even groeien,
09:46
they can grow for a little bit,
they can survive for a little,
they can survive for a little,
201
574040
3096
nog even overleven,
09:49
maybe just long enough
to perform some intended function,
to perform some intended function,
202
577160
3496
misschien net lang genoeg
voor het uitvoeren van de beoogde functie.
voor het uitvoeren van de beoogde functie.
Maar dan vinden ze geen voedsel meer.
09:52
but then they start
to run out of the food.
to run out of the food.
203
580680
2136
Ze beginnen te verhongeren.
09:54
They start to starve.
204
582840
1336
Ze hongeren dood en verdwijnen gewoon.
09:56
They starve to death
and they just disappear.
and they just disappear.
205
584200
2120
We laten leven niet alleen
nieuwe verhalen vertellen,
nieuwe verhalen vertellen,
09:59
So not only could we get life
to tell new stories,
to tell new stories,
206
587480
2416
10:01
we get to tell life when and where
to tell those stories.
to tell those stories.
207
589920
3000
we bepalen ook waar en wanneer
het die verhalen mag vertellen.
het die verhalen mag vertellen.
10:07
At the beginning of this talk
I told you that we reported in 2014
I told you that we reported in 2014
208
595080
3536
Ik vertelde jullie al
dat we in 2014 melding maakten
van semisynthetische organismen
van semisynthetische organismen
10:10
the creation of semisynthetic organisms
that store more information,
that store more information,
209
598640
3216
die meer informatie
in hun DNA herbergen: X en Y.
in hun DNA herbergen: X en Y.
10:13
X and Y, in their DNA.
210
601880
2096
Maar al die toepassingen
waar we het over hadden,
waar we het over hadden,
10:16
But all the motivations
that we just talked about
that we just talked about
211
604000
2456
vereisen dat cellen X en Y gebruiken
om proteïnes te maken,
om proteïnes te maken,
10:18
require cells to use X and Y
to make proteins,
to make proteins,
212
606480
2456
10:20
so we started working on that.
213
608960
1680
dus begonnen we daaraan te werken.
Binnen een paar jaar toonden we aan
10:23
Within a couple years, we showed
that the cells could take DNA with X and Y
that the cells could take DNA with X and Y
214
611600
3696
dat de cellen DNA
met X en Y kunnen opnemen
met X en Y kunnen opnemen
en het kunnen kopiëren naar RNA,
10:27
and copy it into RNA,
the working copy of DNA.
the working copy of DNA.
215
615320
2840
de werkende kopie van het DNA.
10:31
And late last year,
216
619560
1816
En eind vorig jaar hebben we laten zien
dat ze met X en Y proteïnes kunnen maken.
dat ze met X en Y proteïnes kunnen maken.
10:33
we showed that they could then
use X and Y to make proteins.
use X and Y to make proteins.
217
621400
3136
10:36
Here they are, the stars of the show,
218
624560
2656
Hier zijn ze dan,
de sterren van de show,
10:39
the first fully-functional
semisynthetic organisms.
semisynthetic organisms.
219
627240
3480
de eerste volledig functionele
semisynthetische organismen.
semisynthetische organismen.
10:43
(Applause)
220
631560
4640
(Applaus)
10:50
These cells are green because
they're making a protein that glows green.
they're making a protein that glows green.
221
638040
3496
Deze cellen zijn groen,
omdat ze een groen lichtend proteïne maken
omdat ze een groen lichtend proteïne maken
Een vrij bekend proteïne
afkomstig van kwallen,
afkomstig van kwallen,
10:53
It's a pretty famous protein,
actually, from jellyfish
actually, from jellyfish
222
641560
2536
en vaak toegepast
in zijn natuurlijke vorm,
in zijn natuurlijke vorm,
10:56
that a lot of people use
in its natural form
in its natural form
223
644120
2096
omdat makkelijk te zien is
dat het zelfgemaakt is.
dat het zelfgemaakt is.
10:58
because it's easy to see that you made it.
224
646240
2040
Maar in elk van deze proteïnes
zit een nieuw aminozuur
zit een nieuw aminozuur
11:01
But within every one of these proteins,
225
649280
1896
11:03
there's a new amino acid that
natural life can't build proteins with.
natural life can't build proteins with.
226
651200
3760
waarmee het natuurlijke leven
geen proteïnes kan bouwen.
geen proteïnes kan bouwen.
[Hierna: interview met spreker]
11:09
Every living cell, every living cell ever,
227
657160
3840
Elke levende cel ...
elke levende cel ooit ...
heeft elk van zijn proteïnes gemaakt
met een vierletterig genetisch alfabet.
met een vierletterig genetisch alfabet.
11:14
has made every one of its proteins
228
662160
2376
11:16
using a four-letter genetic alphabet.
229
664560
2040
11:19
These cells are living and growing
and making protein
and making protein
230
667720
4136
Deze cellen leven, groeien
en maken proteïnes
en maken proteïnes
11:23
with a six-letter alphabet.
231
671880
1896
met een zesletterig alfabet.
Dat is een nieuwe vorm van leven,
11:25
These are a new form of life.
232
673800
1400
een semisynthetische vorm van leven.
11:28
This is a semisynthetic form of life.
233
676360
2160
Hoe zit het met de toekomst?
11:31
So what about the future?
234
679840
1776
Mijn lab vermeerdert reeds
het genetische alfabet van andere cellen,
het genetische alfabet van andere cellen,
11:33
My lab is already working on expanding
the genetic alphabet of other cells,
the genetic alphabet of other cells,
235
681640
3576
waaronder menselijke cellen,
11:37
including human cells,
236
685240
1216
en we zijn klaar om te gaan werken
op meer complexe organismen.
op meer complexe organismen.
11:38
and we're getting ready to start working
on more complex organisms.
on more complex organisms.
237
686480
3656
Denk aan semisynthetische wormen.
11:42
Think semisynthetic worms.
238
690160
1800
Het laatste wat ik wil zeggen,
11:45
The last thing I want to say to you,
239
693360
1736
het belangrijkste
wat wil ik jullie wil zeggen,
wat wil ik jullie wil zeggen,
11:47
the most important thing
that I want to say to you,
that I want to say to you,
240
695120
2416
is dat semisynthetisch leven eraan komt.
11:49
is that the time
of semisynthetic life is here.
of semisynthetic life is here.
241
697560
2360
Dank je.
11:52
Thank you.
242
700760
1256
(Applaus)
11:54
(Applause)
243
702040
4680
Anderson: Floyd, dit is zo opmerkelijk.
12:05
Chris Anderson: I mean,
Floyd, this is so remarkable.
Floyd, this is so remarkable.
244
713480
2496
Ik zou je alleen maar willen vragen
wat de gevolgen zijn van je werk
wat de gevolgen zijn van je werk
12:08
I just wanted to ask you,
245
716000
2736
12:10
what are the implications of your work
246
718760
2496
12:13
for how we should think
about the possibilities for life,
about the possibilities for life,
247
721280
3856
met betrekking tot ons denken
over de mogelijkheden voor leven
elders in het universum?
elders in het universum?
12:17
like, in the universe, elsewhere?
248
725160
2256
Het lijkt wel of het leven
of zo veel van onze aannames erover
of zo veel van onze aannames erover
12:19
It just seems like so much of life,
or so much of our assumptions are based
or so much of our assumptions are based
249
727440
4136
gebaseerd zijn op het feit
dat het sowieso DNA moet zijn,
dat het sowieso DNA moet zijn,
12:23
on the fact that of course,
it's got to be DNA,
it's got to be DNA,
250
731600
2856
maar is het aantal mogelijkheden
voor zelf-replicerende moleculen
voor zelf-replicerende moleculen
12:26
but is the possibility space
of self-replicating molecules
of self-replicating molecules
251
734480
4256
veel groter dan DNA,
12:30
much bigger than DNA,
even just DNA with six letters?
even just DNA with six letters?
252
738760
3096
groter dan DNA met zes letters?
12:33
Floyd Romesberg:
Absolutely, I think that's right,
Absolutely, I think that's right,
253
741880
2376
Romesberg: Zeker, ik denk het wel
en ik denk dat ons werk aantoonde,
12:36
and I think what our work has shown,
254
744280
1736
zoals ik al zei, dat we nog
altijd met dit vooroordeel zitten
altijd met dit vooroordeel zitten
12:38
as I mentioned, is that
there's been always this prejudice
there's been always this prejudice
255
746040
3696
dat we perfect zijn,
12:41
that sort of we're perfect,
256
749760
1376
12:43
we're optimal, God created us this way,
257
751160
2576
dat wij het optimum zijn,
omdat God ons zo schiep
12:45
evolution perfected us this way.
258
753760
2096
of omdat de evolutie
ons zo perfectioneerde.
ons zo perfectioneerde.
12:47
We've made molecules that work
right alongside the natural ones,
right alongside the natural ones,
259
755880
3280
We maakten moleculen die
naast de natuurlijke werken,
naast de natuurlijke werken,
en ik denk dat dat suggereert
12:52
and I think that suggests
that any molecules
that any molecules
260
760440
3216
dat elk molecuul dat de wetten
van de chemie en de fysica volgt --
van de chemie en de fysica volgt --
12:55
that obey the fundamental laws
of chemistry and physics
of chemistry and physics
261
763680
2656
en je kan dit optimaliseren --
12:58
and you can optimize them
262
766360
1256
12:59
could do the things that
the natural molecules of life do.
the natural molecules of life do.
263
767640
2736
hetzelfde kan doen
als natuurlijke moleculen.
als natuurlijke moleculen.
Er is niets magisch aan.
13:02
There's nothing magic there.
264
770400
1736
Ik denk dat het suggereert
13:04
And I think that it suggests
265
772160
1376
dat leven op allerlei
manieren kon evolueren,
manieren kon evolueren,
13:05
that life could evolve
many different ways,
many different ways,
266
773560
2056
misschien zoals wij,
maar dan met andere vormen van DNA
maar dan met andere vormen van DNA
13:07
maybe similar to us
with other types of DNA,
with other types of DNA,
267
775640
2856
13:10
maybe things without DNA at all.
268
778520
1720
of misschien zelfs dingen zonder DNA.
A: Hoe groot is die mogelijkheid,
denk je? Hebben we enig idee?
denk je? Hebben we enig idee?
13:13
CA: I mean, in your mind,
269
781120
1256
13:14
how big might that possibility space be?
270
782400
3336
13:17
Do we even know? Are most things going
to look something like a DNA molecule,
to look something like a DNA molecule,
271
785760
3656
Gaan de meeste dingen lijken
op een DNA-molecuul
op een DNA-molecuul
of op iets radicaal anders
dat zichzelf nog steeds kan reproduceren
dat zichzelf nog steeds kan reproduceren
13:21
or something radically different
that can still self-reproduce
that can still self-reproduce
272
789440
2936
en levende organismen kan maken?
13:24
and potentially create living organisms?
273
792400
1936
R: Ik denk dat als we
nieuw leven gaan vinden,
nieuw leven gaan vinden,
13:26
FR: My personal opinion
is that if we found new life,
is that if we found new life,
274
794360
2496
we het misschien niet eens
als zodanig zullen herkennen.
als zodanig zullen herkennen.
13:28
we might not even recognize it.
275
796880
2216
13:31
CA: So this obsession
with the search for Goldilocks planets
with the search for Goldilocks planets
276
799120
2936
A: Dan is deze obsessie
om Goudlokje-planeten te zoeken,
om Goudlokje-planeten te zoeken,
die met water en zo meer,
13:34
in exactly the right place
with water and whatever,
with water and whatever,
277
802080
2416
misschien wel wat bekrompen.
13:36
that's a very parochial
assumption, perhaps.
assumption, perhaps.
278
804520
2296
13:38
FR: Well, if you want to find someone
you can talk to, then maybe not,
you can talk to, then maybe not,
279
806840
3416
R: Nou, wil je iemand waarmee
je kan praten, dan misschien niet,
je kan praten, dan misschien niet,
maar ik denk dat als je zoekt
naar eender welk leven,
naar eender welk leven,
13:42
but I think that if you're just
looking for any form of life,
looking for any form of life,
280
810280
2896
denk ik dat dat klopt,
13:45
I think that's right, I think that you're
looking for life under the light post.
looking for life under the light post.
281
813200
3896
dan moet je niet alleen daar gaan zoeken.
13:49
CA: Thank you for boggling all our minds.
Thank so much, Floyd.
Thank so much, Floyd.
282
817120
3336
A: Bedankt voor de inspiratie.
Hartelijk dank, Floyd.
13:52
(Applause)
283
820480
2640
(Applaus)
ABOUT THE SPEAKER
Floyd E. Romesberg - Chemist, synthetic biologistFloyd E. Romesberg uses chemistry, biology and physics to study how biomolecules work and to create biomolecules with new forms and functions.
Why you should listen
Floyd E. Romesberg is the director of a talented team of researchers at The Scripps Research Institute who are working to understand how evolution tailors protein function, to develop novel antibiotics and aptamers and to expand on the potential of evolution through the expansion of the genetic alphabet. A chemist by training, Romesberg works beyond the traditional divides between scientific disciplines.
Since the last common ancestor of all life on earth, biological information has been stored in a four-letter alphabet consisting of G, A, T and C. In 1998, Romesberg wondered: Is DNA limited to four letters? The answer is a resounding "No!" Romesberg and his research group have designed, tested and optimized hundreds of unnatural DNA letters, and they have achieved impressive milestones including replication and amplification of six-letter DNA in a test tube; the use of six-letter DNA to produce novel materials; and most recently the creation of semi-synthetic life that stores and retrieves the increased information. The advances led to Romesberg founding Synthorx, Inc., a biotechnology company that uses the expanded genetic alphabet to develop novel protein therapeutics.
Floyd E. Romesberg | Speaker | TED.com