TED2019
David R. Liu: Can we cure genetic diseases by rewriting DNA?
David R. Liu: Putem vindeca bolile genetice prin rescrierea ADN-ului?
Filmed:
Readability: 6.4
1,976,595 views
Într-o poveste a unei descoperiri științifice, biologul chimist David R. Liu împărtășește o descoperire: dezvoltarea în laboratorul său a editorilor de bază care pot rescrie ADN-ul. Acest pas crucial în editarea genomului duce promisiunea CRISPR la nivelul următor: dacă proteinele CRISPR sunt foarfeci moleculari programați să taie secvențe specifice de ADN, atunci editorii de bază sunt creioane, capabile să rescrie direct o literă ADN în alta. Aflați mai multe despre modul în care funcționează aceste mașinării moleculare - și despre potențialul lor de a trata sau chiar de a vindeca bolile genetice.
David R. Liu - Chemical biologist
David R. Liu leads a research group that combines chemistry and evolutionary techniques to create revolutionary new medicines. Full bio
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.
00:13
The most important gift
your mother and father ever gave you
your mother and father ever gave you
0
1286
4031
Cel mai important cadou pe care
vi l-au oferit mama și tatăl vostru
vi l-au oferit mama și tatăl vostru
00:17
was the two sets
of three billion letters of DNA
of three billion letters of DNA
1
5341
2720
a fost cele două seturi
de trei miliarde de litere de ADN
de trei miliarde de litere de ADN
00:20
that make up your genome.
2
8085
1564
care alcătuiesc genomul vostru.
00:22
But like anything
with three billion components,
with three billion components,
3
10014
2477
Dar ca orice lucru
cu trei miliarde de componente,
cu trei miliarde de componente,
00:24
that gift is fragile.
4
12515
1400
acest cadou este fragil.
00:26
Sunlight, smoking, unhealthy eating,
5
14815
3540
Lumina soarelui, fumatul,
alimentația nesănătoasă,
alimentația nesănătoasă,
00:30
even spontaneous mistakes
made by your cells,
made by your cells,
6
18379
2992
chiar greșelile spontane
făcute de celulele voastre,
făcute de celulele voastre,
00:33
all cause changes to your genome.
7
21395
1923
toate cauzează modificări ale genomului.
00:36
The most common kind of change in DNA
8
24942
3278
Cel mai frecvent tip de schimbare în ADN
00:40
is the simple swap of one letter,
or base, such as C,
or base, such as C,
9
28244
4229
e schimbul simplu al unei litere
sau al unei baze, cum ar fi C,
sau al unei baze, cum ar fi C,
00:44
with a different letter,
such as T, G or A.
such as T, G or A.
10
32497
3241
cu o literă diferită,
cum ar fi T, G sau A.
cum ar fi T, G sau A.
00:48
In any day, the cells in your body
will collectively accumulate
will collectively accumulate
11
36744
3373
În fiecare zi, celulele din corpul
vostru vor acumula
vostru vor acumula
00:52
billions of these single-letter swaps,
which are also called "point mutations."
which are also called "point mutations."
12
40141
4836
miliarde de astfel de modificări,
care sunt numite și „mutații punctiforme”.
care sunt numite și „mutații punctiforme”.
Majoritatea acestor mutații
punctiforme sunt inofensive.
punctiforme sunt inofensive.
00:58
Now, most of these
point mutations are harmless.
point mutations are harmless.
13
46147
2531
01:00
But every now and then,
14
48702
1158
Dar din când în când,
01:01
a point mutation disrupts
an important capability in a cell
an important capability in a cell
15
49884
3993
o mutație punctiformă perturbă
o capacitate importantă dintr-o celulă
o capacitate importantă dintr-o celulă
01:05
or causes a cell to misbehave
in harmful ways.
in harmful ways.
16
53901
3355
sau determină comportarea
unei celule în moduri dăunătoare.
unei celule în moduri dăunătoare.
01:10
If that mutation were inherited
from your parents
from your parents
17
58099
2999
Dacă mutația respectivă
a fost moștenită de la părinți
a fost moștenită de la părinți
01:13
or occurred early enough
in your development,
in your development,
18
61122
2660
sau a apărut destul de devreme
în dezvoltarea voastră,
în dezvoltarea voastră,
01:15
then the result would be
that many or all of your cells
that many or all of your cells
19
63806
2966
atunci rezultatul ar fi
că multe sau toate celulele tale
că multe sau toate celulele tale
01:18
contain this harmful mutation.
20
66796
1912
conține această mutație dăunătoare.
01:21
And then you would be one
of hundreds of millions of people
of hundreds of millions of people
21
69153
3270
Și atunci ai fi unul dintre
sutele de milioane de oameni
sutele de milioane de oameni
01:24
with a genetic disease,
22
72447
1611
cu o boală genetică,
01:26
such as sickle cell anemia or progeria
23
74082
3003
cum ar fi anemia
cu celule în seceră sau progeria
cu celule în seceră sau progeria
01:29
or muscular dystrophy
or Tay-Sachs disease.
or Tay-Sachs disease.
24
77109
3121
sau distrofia musculară
sau boala Tay-Sachs.
sau boala Tay-Sachs.
01:34
Grievous genetic diseases
caused by point mutations
caused by point mutations
25
82225
3182
Bolile genetice grave
cauzate de mutațiile punctiforme
cauzate de mutațiile punctiforme
01:37
are especially frustrating,
26
85431
1993
sunt în special frustrante,
01:39
because we often know
the exact single-letter change
the exact single-letter change
27
87448
2904
pentru că de multe ori știm exact
modificarea de o singură literă
modificarea de o singură literă
01:42
that causes the disease
and, in theory, could cure the disease.
and, in theory, could cure the disease.
28
90376
4200
ce provoacă boala și, teoretic,
ar putea vindeca boala.
ar putea vindeca boala.
01:47
Millions suffer from sickle cell anemia
29
95268
2849
Milioane de oameni suferă de siclemie
01:50
because they have
a single A to T point mutations
a single A to T point mutations
30
98141
3071
deoarece au o singură
mutație punctiformă între A și T
mutație punctiformă între A și T
01:53
in both copies of their hemoglobin gene.
31
101236
2361
în ambele copii ale genei lor
pentru hemoglobină.
pentru hemoglobină.
01:57
And children with progeria
are born with a T
are born with a T
32
105529
3132
Și copiii cu progeria se nasc cu un T
02:00
at a single position in their genome
33
108685
2168
într-un loc în genomul lor
02:02
where you have a C,
34
110877
1399
unde voi aveți un C,
02:05
with the devastating consequence
that these wonderful, bright kids
that these wonderful, bright kids
35
113125
3439
cu consecința devastatoare
că acești copii minunați și inteligenți
că acești copii minunați și inteligenți
02:08
age very rapidly and pass away
by about age 14.
by about age 14.
36
116588
3976
îmbătrânesc foarte repede
și mor pe la 14 ani.
și mor pe la 14 ani.
02:14
Throughout the history of medicine,
37
122358
1683
De-a lungul istoriei medicinei,
02:16
we have not had a way
to efficiently correct point mutations
to efficiently correct point mutations
38
124065
3060
nu am avut o modalitate de a
corecta eficient mutațiile punctiforme
corecta eficient mutațiile punctiforme
02:19
in living systems,
39
127149
1769
în organismele vii,
02:20
to change that disease-causing
T back into a C.
T back into a C.
40
128942
3200
pentru a schimba T-ul care
provoacă boala înapoi într-un C.
provoacă boala înapoi într-un C.
02:25
Perhaps until now.
41
133482
1968
Poate până acum.
02:27
Because my laboratory recently succeeded
in developing such a capability,
in developing such a capability,
42
135474
4190
Deoarece laboratorul meu a reușit recent
să dezvolte o astfel de capacitate,
să dezvolte o astfel de capacitate,
02:31
which we call "base editing."
43
139688
1800
pe care o numim „editarea de baze”.
Povestea despre cum
am dezvoltat editarea de baze
am dezvoltat editarea de baze
02:35
The story of how we developed base editing
44
143277
2024
02:37
actually begins three billion years ago.
45
145325
2674
începe acum trei miliarde de ani.
02:41
We think of bacteria
as sources of infection,
as sources of infection,
46
149055
2660
Credem că bacteriile
sunt surse de infecție,
sunt surse de infecție,
02:43
but bacteria themselves are also
prone to being infected,
prone to being infected,
47
151739
3314
dar bacteriile în sine sunt,
de asemenea, predispuse la a fi infectate,
de asemenea, predispuse la a fi infectate,
02:47
in particular, by viruses.
48
155077
1907
în special, de către virusuri.
02:49
So about three billion years ago,
49
157871
2151
Acum aproximativ trei miliarde de ani,
02:52
bacteria evolved a defense mechanism
to fight viral infection.
to fight viral infection.
50
160046
3880
bacteriile au dezvoltat
un mecanism de apărare
un mecanism de apărare
pentru combaterea infecțiilor virale.
02:57
That defense mechanism
is now better known as CRISPR.
is now better known as CRISPR.
51
165649
2785
Acest mecanism de apărare
e acum mai cunoscut ca CRISPR.
e acum mai cunoscut ca CRISPR.
03:01
And the warhead in CRISPR
is this purple protein
is this purple protein
52
169008
2825
Iar miezul lui CRISPR
e această proteină purpurie
e această proteină purpurie
03:03
that acts like molecular
scissors to cut DNA,
scissors to cut DNA,
53
171857
3778
care acționează ca un foarfece
molecular ce taie ADN-ul,
molecular ce taie ADN-ul,
03:07
breaking the double helix into two pieces.
54
175659
2428
rupând helixul dublu în două bucăți.
03:11
If CRISPR couldn't distinguish
between bacterial and viral DNA,
between bacterial and viral DNA,
55
179323
3976
Dacă CRISPR nu ar putea distinge
între ADN-ul bacterian și viral,
între ADN-ul bacterian și viral,
03:15
it wouldn't be a very useful
defense system.
defense system.
56
183323
2239
nu ar fi un sistem de apărare foarte util.
03:18
But the most amazing feature of CRISPR
57
186315
2785
Dar cea mai uimitoare
caracteristică a CRISPR
caracteristică a CRISPR
03:21
is that the scissors can be
programmed to search for,
programmed to search for,
58
189124
5037
este că foarfecele poate fi
programat pentru a căuta,
programat pentru a căuta,
03:26
bind to and cut
59
194185
2423
a se lega și a tăia
03:28
only a specific DNA sequence.
60
196632
2738
doar o secvență ADN specifică.
03:32
So when a bacterium encounters
a virus for the first time,
a virus for the first time,
61
200911
3397
Deci, când o bacterie întâlnește
un virus pentru prima dată,
un virus pentru prima dată,
03:36
it can store a small snippet
of that virus's DNA
of that virus's DNA
62
204332
3373
aceasta poate stoca un mic fragment
din ADN-ul virusului respectiv
din ADN-ul virusului respectiv
03:39
for use as a program
to direct the CRISPR scissors
to direct the CRISPR scissors
63
207729
3644
pentru a-l utiliza pentru direcționarea
foarfecelui CRISPR
foarfecelui CRISPR
03:43
to cut that viral DNA sequence
during a future infection.
during a future infection.
64
211397
3536
pentru a tăia acea secvență ADN
virală în timpul unei viitoare infecții.
virală în timpul unei viitoare infecții.
03:47
Cutting a virus's DNA messes up
the function of the cut viral gene,
the function of the cut viral gene,
65
215778
4913
Tăierea ADN-ului unui virus
afectează funcția genei virale tăiate,
afectează funcția genei virale tăiate,
și, prin urmare,
perturbă ciclul de viață al virusului.
perturbă ciclul de viață al virusului.
03:52
and therefore disrupts
the virus's life cycle.
the virus's life cycle.
66
220715
2702
03:58
Remarkable researchers including
Emmanuelle Charpentier, George Church,
Emmanuelle Charpentier, George Church,
67
226059
4801
Cercetători remarcabili, printre care
Emmanuelle Charpentier, George Church,
Emmanuelle Charpentier, George Church,
04:02
Jennifer Doudna and Feng Zhang
68
230884
2653
Jennifer Doudna și Feng Zhang
04:05
showed six years ago how CRISPR scissors
could be programmed
could be programmed
69
233561
3969
au arătat acum șase ani
cum poate fi programat foarfecele CRISPR
cum poate fi programat foarfecele CRISPR
04:09
to cut DNA sequences of our choosing,
70
237554
2587
pentru a tăia secvențele ADN
la alegerea noastră,
la alegerea noastră,
04:12
including sequences in your genome,
71
240165
2369
inclusiv secvențele din genomul nostru,
04:14
instead of the viral DNA sequences
chosen by bacteria.
chosen by bacteria.
72
242558
3343
în locul secvențelor
ADN virale alese de bacterii.
ADN virale alese de bacterii.
04:18
But the outcomes are actually similar.
73
246550
2534
Iar rezultatele sunt similare.
04:21
Cutting a DNA sequence in your genome
74
249606
2468
Tăierea unei secvențe ADN din genom,
04:24
also disrupts the function
of the cut gene, typically,
of the cut gene, typically,
75
252098
4127
de asemenea, perturbă
de obicei funcția genei tăiate,
de obicei funcția genei tăiate,
04:28
by causing the insertion and deletion
of random mixtures of DNA letters
of random mixtures of DNA letters
76
256997
4467
prin provocarea inserției și ștergerii
amestecurilor aleatorii de litere ADN
amestecurilor aleatorii de litere ADN
04:33
at the cut site.
77
261488
1153
în locul tăiat.
04:36
Now, disrupting genes can be very
useful for some applications.
useful for some applications.
78
264625
3881
Perturbarea genelor poate fi
foarte utilă pentru unele aplicații.
foarte utilă pentru unele aplicații.
04:42
But for most point mutations
that cause genetic diseases,
that cause genetic diseases,
79
270005
4301
Dar pentru cele mai multe mutații
punctiforme care provoacă boli genetice,
punctiforme care provoacă boli genetice,
04:46
simply cutting the already-mutated gene
won't benefit patients,
won't benefit patients,
80
274330
4357
tăierea genei deja mutate
nu va aduce beneficii pacienților,
nu va aduce beneficii pacienților,
04:50
because the function of the mutated gene
needs to be restored,
needs to be restored,
81
278711
3968
deoarece funcția genei mutate
trebuie să fie restaurată,
trebuie să fie restaurată,
04:54
not further disrupted.
82
282703
1615
nu perturbată în continuare.
04:57
So cutting this
already-mutated hemoglobin gene
already-mutated hemoglobin gene
83
285259
2882
Deci, tăierea acestei gene
deja mutate a hemoglobinei
deja mutate a hemoglobinei
05:00
that causes sickle cell anemia
84
288165
2523
care provoacă anemia cu celule în seceră
05:02
won't restore the ability of patients
to make healthy red blood cells.
to make healthy red blood cells.
85
290712
3516
nu va restabili capacitatea pacienților
de a produce globule roșii sănătoase.
de a produce globule roșii sănătoase.
05:07
And while we can sometimes introduce
new DNA sequences into cells
new DNA sequences into cells
86
295631
4341
Și deși uneori putem introduce
noi secvențe de ADN în celule
noi secvențe de ADN în celule
05:11
to replace the DNA sequences
surrounding a cut site,
surrounding a cut site,
87
299996
3421
pentru a înlocui secvențele
ADN ce înconjoară un loc tăiat,
ADN ce înconjoară un loc tăiat,
05:15
that process, unfortunately, doesn't work
in most types of cells,
in most types of cells,
88
303441
4324
din păcate acest proces nu funcționează
în majoritatea tipurilor de celule,
în majoritatea tipurilor de celule,
05:19
and the disrupted gene outcomes
still predominate.
still predominate.
89
307789
2441
rezultând predominant gene perturbate.
Ca mulți oameni de știință,
am visat la un viitor
am visat la un viitor
05:24
Like many scientists,
I've dreamed of a future
I've dreamed of a future
90
312297
2182
în care am putea fi capabili
să tratăm sau poate chiar să vindecăm
să tratăm sau poate chiar să vindecăm
05:26
in which we might be able to treat
or maybe even cure
or maybe even cure
91
314503
2774
05:29
human genetic diseases.
92
317301
1371
boli genetice umane.
05:31
But I saw the lack of a way
to fix point mutations,
to fix point mutations,
93
319135
3801
Dar am considerat lipsa unei modalități
de a repara mutațiile punctiforme,
de a repara mutațiile punctiforme,
05:34
which cause most human genetic diseases,
94
322960
3024
care provoacă majoritatea
bolilor genetice umane,
bolilor genetice umane,
05:38
as a major problem standing in the way.
95
326008
2388
ca o problemă majoră ce ne stă în cale.
05:41
Being a chemist, I began
working with my students
working with my students
96
329434
2668
Fiind chimist, am început
să lucrez cu elevii mei
să lucrez cu elevii mei
05:44
to develop ways on performing chemistry
directly on an individual DNA base,
directly on an individual DNA base,
97
332126
4935
să dezvolt modalități chimice de a lucra
direct pe o bază individuală de ADN
direct pe o bază individuală de ADN
05:49
to truly fix, rather than disrupt,
the mutations that cause genetic diseases.
the mutations that cause genetic diseases.
98
337085
5619
care să remedieze în loc să perturbe
mutațiile care provoacă boli genetice.
mutațiile care provoacă boli genetice.
Rezultatele eforturilor noastre
sunt mașinăriile moleculare
sunt mașinăriile moleculare
05:56
The results of our efforts
are molecular machines
are molecular machines
99
344522
2548
05:59
called "base editors."
100
347094
1388
numite „editori de baze”.
06:01
Base editors use the programmable
searching mechanism of CRISPR scissors,
searching mechanism of CRISPR scissors,
101
349618
5475
Editorii de baze utilizează mecanismul de
căutare programabil al foarfecelui CRISPR,
căutare programabil al foarfecelui CRISPR,
06:07
but instead of cutting the DNA,
102
355117
2936
dar în loc să taie ADN-ul,
06:10
they directly convert
one base to another base
one base to another base
103
358077
2941
convertesc direct o bază în alta bază
06:13
without disrupting the rest of the gene.
104
361042
2253
fără a perturba restul genei.
06:16
So if you think of naturally occurring
CRISPR proteins as molecular scissors,
CRISPR proteins as molecular scissors,
105
364674
4158
Deci, dacă vă gândiți la proteinele CRISPR
naturale ca la un foarfece molecular,
naturale ca la un foarfece molecular,
06:20
you can think of base editors as pencils,
106
368856
2786
vă puteți gândi
la editorii de baze ca la creioane,
la editorii de baze ca la creioane,
06:23
capable of directly rewriting
one DNA letter into another
one DNA letter into another
107
371666
3496
capabile să rescrie
direct o literă ADN în alta
direct o literă ADN în alta
06:28
by actually rearranging
the atoms of one DNA base
the atoms of one DNA base
108
376098
3803
prin rearanjarea atomilor unei baze ADN
06:31
to instead become a different base.
109
379925
2334
pentru a deveni o bază diferită.
06:35
Now, base editors don't exist in nature.
110
383513
2176
Editorii de baze nu există în natură.
06:38
In fact, we engineered
the first base editor, shown here,
the first base editor, shown here,
111
386683
3230
De fapt, am conceput
primul editor de baze, prezentat aici,
primul editor de baze, prezentat aici,
06:41
from three separate proteins
112
389937
1357
din trei proteine separate
06:43
that don't even come
from the same organism.
from the same organism.
113
391318
2230
care nici măcar
nu provin din același organism.
nu provin din același organism.
06:46
We started by taking CRISPR scissors
and disabling the ability to cut DNA
and disabling the ability to cut DNA
114
394151
5097
Am început folosind foarfecele CRISPR
și inactivând abilitatea de a tăia ADN-ul,
și inactivând abilitatea de a tăia ADN-ul,
06:51
while retaining its ability to search for
and bind a target DNA sequence
and bind a target DNA sequence
115
399272
4539
păstrând totodată abilitatea de a căuta
și de a se lega o secvență ADN țintă
și de a se lega o secvență ADN țintă
06:55
in a programmed manner.
116
403835
1534
într-un mod programat.
La foarfecele CRISPR
inactivat, în albastru,
inactivat, în albastru,
06:58
To those disabled CRISPR
scissors, shown in blue,
scissors, shown in blue,
117
406351
2837
07:01
we attached a second protein in red,
118
409212
2508
am atașat o a doua proteină în roșu,
07:03
which performs a chemical reaction
on the DNA base C,
on the DNA base C,
119
411744
4301
care realizează o reacție
chimică cu baza C a ADN-ului,
chimică cu baza C a ADN-ului,
07:08
converting it into a base
that behaves like T.
that behaves like T.
120
416069
3333
transformând-o într-o bază
care se comportă ca T.
care se comportă ca T.
07:12
Third, we had to attach
to the first two proteins
to the first two proteins
121
420958
3142
În al treilea rând, a trebuit
să atașăm de primele două proteine
să atașăm de primele două proteine
07:16
the protein shown in purple,
122
424124
1350
proteina în violet,
07:17
which protects the edited base
from being removed by the cell.
from being removed by the cell.
123
425498
3600
ce protejează baza editată astfel încât
să nu fie eliminată de către celulă.
să nu fie eliminată de către celulă.
07:22
The net result is an engineered
three-part protein
three-part protein
124
430466
2842
Rezultatul net este o
proteină proiectată din trei părți
proteină proiectată din trei părți
07:25
that for the first time
allows us to convert Cs into Ts
allows us to convert Cs into Ts
125
433332
4118
care pentru prima dată
ne permite să convertim C-urile în T-uri,
ne permite să convertim C-urile în T-uri,
07:29
at specified locations in the genome.
126
437474
2163
în locații specifice ale genomului.
Dar chiar și așa, munca noastră
era făcută doar pe jumătate.
era făcută doar pe jumătate.
07:33
But even at this point,
our work was only half done.
our work was only half done.
127
441490
3032
07:36
Because in order to be stable in cells,
128
444546
2626
Deoarece pentru a fi stabile în celule,
07:39
the two strands of a DNA double helix
have to form base pairs.
have to form base pairs.
129
447196
3659
cele două catene ale ADN-ului dublu helix
trebuie să formeze perechi de baze.
trebuie să formeze perechi de baze.
07:44
And because C only pairs with G,
130
452125
3658
Și pentru că C se împerechează doar cu G,
07:47
and T only pairs with A,
131
455807
3002
și T se împerechează doar cu A,
07:51
simply changing a C to a T
on one DNA strand creates a mismatch,
on one DNA strand creates a mismatch,
132
459752
4846
pur și simplu schimbarea unui C într-un T
pe o catenă ADN creează o nepotrivire,
pe o catenă ADN creează o nepotrivire,
07:56
a disagreement between the two DNA strands
133
464622
2849
un dezacord între cele două catene ADN
07:59
that the cell has to resolve
by deciding which strand to replace.
by deciding which strand to replace.
134
467495
4268
încât celula trebuie să rezolve asta,
hotărând ce catenă să înlocuiască.
hotărând ce catenă să înlocuiască.
08:05
We realized that we could further engineer
this three-part protein
this three-part protein
135
473149
4341
Am înțeles că am putea construi în
continuare această proteină din trei părți
continuare această proteină din trei părți
08:10
to flag the nonedited strand
as the one to be replaced
as the one to be replaced
136
478649
3866
pentru a semnala catena needitată
ca fiind ceea ce trebuie înlocuită
ca fiind ceea ce trebuie înlocuită
08:14
by nicking that strand.
137
482539
1911
prin întreruperea acelei catene.
08:17
This little nick tricks the cell
138
485276
2529
Această mică întrerupere păcălește celula
08:19
into replacing the nonedited G with an A
139
487829
4947
să înlocuiască un G needitat cu un A
08:24
as it remakes the nicked strand,
140
492800
2325
pe măsură ce reface catena întreruptă,
08:27
thereby completing the conversion
of what used to be a C-G base pair
of what used to be a C-G base pair
141
495149
4031
completând astfel conversia a ceea
ce a fost o pereche de baze C-G
ce a fost o pereche de baze C-G
08:31
into a stable T-A base pair.
142
499204
2296
într-o pereche de baze stabile T-A.
08:36
After several years of hard work
143
504585
1551
După câțiva ani de muncă asiduă
08:38
led by a former post doc
in the lab, Alexis Komor,
in the lab, Alexis Komor,
144
506160
3981
condusă în laborator de un fost
doctorand, Alexis Komor,
doctorand, Alexis Komor,
08:42
we succeeded in developing
this first class of base editor,
this first class of base editor,
145
510165
3182
am reușit să dezvoltăm
această primă clasă de editori de baze,
această primă clasă de editori de baze,
08:45
which converts Cs into Ts and Gs into As
146
513371
3666
care transformă
C-uri în T-uri și G-uri în A-uri,
C-uri în T-uri și G-uri în A-uri,
08:49
at targeted positions of our choosing.
147
517061
2159
în poziții specifice la alegerea noastră.
08:52
Among the more than 35,000 known
disease-associated point mutations,
disease-associated point mutations,
148
520633
5230
Printre cele peste 35.000 de mutații
punctiforme cunoscute asociate bolilor,
punctiforme cunoscute asociate bolilor,
08:57
the two kinds of mutations
that this first base editor can reverse
that this first base editor can reverse
149
525887
3785
cele două tipuri de mutații pe care
le poate corecta acest editor de baze,
le poate corecta acest editor de baze,
09:01
collectively account for about 14 percent
or 5,000 or so pathogenic point mutations.
or 5,000 or so pathogenic point mutations.
150
529696
6143
reprezintă aproximativ 14% sau
5.000 de mutații punctiforme patogene.
5.000 de mutații punctiforme patogene.
09:08
But correcting the largest fraction
of disease-causing point mutations
of disease-causing point mutations
151
536593
4770
Dar corectarea celei mai mari fracțiuni
de mutații punctiforme cauzatoare de boli
de mutații punctiforme cauzatoare de boli
09:13
would require developing
a second class of base editor,
a second class of base editor,
152
541387
3635
ar necesita dezvoltarea
unei a doua clase de editori de baze,
unei a doua clase de editori de baze,
09:17
one that could convert
As into Gs or Ts into Cs.
As into Gs or Ts into Cs.
153
545046
4086
una care ar putea converti
A-uri în G-uri sau T-uri în C-uri.
A-uri în G-uri sau T-uri în C-uri.
09:22
Led by Nicole Gaudelli,
a former post doc in the lab,
a former post doc in the lab,
154
550846
3727
Conduși de Nicole Gaudelli,
fostă doctorandă în laborator,
fostă doctorandă în laborator,
09:26
we set out to develop
this second class of base editor,
this second class of base editor,
155
554597
3122
ne-am propus să dezvoltăm
această a doua clasă de editori de baze,
această a doua clasă de editori de baze,
09:29
which, in theory, could correct up to
almost half of pathogenic point mutations,
almost half of pathogenic point mutations,
156
557743
6127
care, teoretic, ar putea corecta jumătate
din mutațiile punctiforme patogene,
din mutațiile punctiforme patogene,
09:35
including that mutation that causes
the rapid-aging disease progeria.
the rapid-aging disease progeria.
157
563894
3911
inclusiv acea mutație care determină
progeria, boala îmbătrânirii rapide.
progeria, boala îmbătrânirii rapide.
09:42
We realized that we could
borrow, once again,
borrow, once again,
158
570107
3167
Ne-am dat seama
că putem împrumuta, încă o dată,
că putem împrumuta, încă o dată,
09:45
the targeting mechanism of CRISPR scissors
159
573298
4068
mecanismul de direcționare
al foarfecelui CRISPR
al foarfecelui CRISPR
09:49
to bring the new base editor
to the right site in a genome.
to the right site in a genome.
160
577390
5161
pentru a aduce noul editor de baze
în locul potrivit într-un genom.
în locul potrivit într-un genom.
09:55
But we quickly encountered
an incredible problem;
an incredible problem;
161
583543
3092
Dar am întâlnit rapid
o problemă incredibilă;
o problemă incredibilă;
09:59
namely, there is no protein
162
587896
2428
și anume, că nu există proteine
10:02
that's known to convert
A into G or T into C
A into G or T into C
163
590348
4052
despre care să se știe
că transformă A în G sau T în C
că transformă A în G sau T în C
10:06
in DNA.
164
594424
1161
în ADN.
10:08
Faced with such a serious stumbling block,
165
596760
2166
În fața unui obstacol atât de grav,
majoritatea studenților
ar căuta probabil un alt proiect,
ar căuta probabil un alt proiect,
10:10
most students would probably
look for another project,
look for another project,
166
598950
2532
dacă nu, alt îndrumător de cercetare.
10:13
if not another research advisor.
167
601506
1740
10:15
(Laughter)
168
603270
1164
(Râsete)
Dar Nicole a acceptat
să continue cu un plan
să continue cu un plan
10:16
But Nicole agreed to proceed with a plan
169
604458
1942
10:18
that seemed wildly ambitious at the time.
170
606424
2667
care părea extrem de ambițios
la momentul respectiv.
la momentul respectiv.
10:21
Given the absence
of a naturally occurring protein
of a naturally occurring protein
171
609966
2339
Având în vedere
absența unei proteine naturale
absența unei proteine naturale
10:24
that performs the necessary chemistry,
172
612329
2161
care realizează
interacțiunea chimică necesară,
interacțiunea chimică necesară,
10:26
we decided we would evolve
our own protein in the laboratory
our own protein in the laboratory
173
614514
3436
am decis că vom dezvolta
propria noastră proteină în laborator,
propria noastră proteină în laborator,
10:29
to convert A into a base
that behaves like G,
that behaves like G,
174
617974
3835
pentru a converti A
într-o bază care se comportă ca G,
într-o bază care se comportă ca G,
10:33
starting from a protein
that performs related chemistry on RNA.
that performs related chemistry on RNA.
175
621833
4827
pornind de la o proteină care realizează
interacțiuni chimice înrudite pe ARN.
interacțiuni chimice înrudite pe ARN.
10:39
We set up a Darwinian
survival-of-the-fittest selection system
survival-of-the-fittest selection system
176
627230
3934
Am creat un sistem de selecție darwinian
de supraviețuire a celui mai puternic
de supraviețuire a celui mai puternic
10:43
that explored tens of millions
of protein variants
of protein variants
177
631188
3992
care a explorat zeci de milioane
de variante de proteine
de variante de proteine
10:47
and only allowed those rare variants
178
635204
2018
și a permis supraviețuirea
doar acelor variante rare
doar acelor variante rare
10:49
that could perform the necessary
chemistry to survive.
chemistry to survive.
179
637246
3221
care puteau realiza interacțiunea
chimică necesară.
chimică necesară.
10:53
We ended up with a protein shown here,
180
641883
2388
Am ajuns la proteina prezentată aici,
10:56
the first that can convert A in DNA
181
644295
2857
prima care poate converti A din ADN
10:59
into a base that resembles G.
182
647176
2092
într-o bază care seamănă cu G.
11:01
And when we attached that protein
183
649292
1603
Și când am atașat acea proteină
11:02
to the disabled CRISPR
scissors, shown in blue,
scissors, shown in blue,
184
650919
2571
la foarfecele CRISPR inactivat,
afișat în albastru,
afișat în albastru,
11:05
we produced the second base editor,
185
653514
2008
am produs al doilea editor de baze,
11:07
which converts As into Gs,
186
655546
3095
care transformă C-urile în G-uri,
11:10
and then uses the same
strand-nicking strategy
strand-nicking strategy
187
658665
3841
și apoi folosește aceeași strategie
a întreruperii catenei,
a întreruperii catenei,
pe care am folosit-o
în primul editor de baze
în primul editor de baze
11:14
that we used in the first base editor
188
662530
1920
11:16
to trick the cell into replacing
the nonedited T with a C
the nonedited T with a C
189
664474
5465
pentru a păcăli celula
să înlocuiască T-ul needitat cu un C
să înlocuiască T-ul needitat cu un C
în timp ce repară acea catenă întreruptă,
11:21
as it remakes that nicked strand,
190
669963
1675
11:23
thereby completing the conversion
of an A-T base pair to a G-C base pair.
of an A-T base pair to a G-C base pair.
191
671662
4171
completând astfel conversia
unei perechi de baze A-T în G-C.
unei perechi de baze A-T în G-C.
11:28
(Applause)
192
676845
2047
(Aplauze)
11:30
Thank you.
193
678916
1170
Vă mulțumesc!
11:32
(Applause)
194
680110
3357
(Aplauze)
11:35
As an academic scientist in the US,
195
683491
2335
Fiind om de știință în SUA,
11:37
I'm not used to being
interrupted by applause.
interrupted by applause.
196
685850
2147
nu sunt obișnuit
să fiu întrerupt de aplauze.
să fiu întrerupt de aplauze.
11:40
(Laughter)
197
688021
3151
(Râsete)
11:43
We developed these
first two classes of base editors
first two classes of base editors
198
691196
4405
Am dezvoltat aceste
prime două clase de editori de baze
prime două clase de editori de baze
11:47
only three years ago
and one and a half years ago.
and one and a half years ago.
199
695625
2774
acum trei ani și acum un an și jumătate.
Dar chiar și în acest timp scurt,
11:51
But even in that short time,
200
699267
1548
11:52
base editing has become widely used
by the biomedical research community.
by the biomedical research community.
201
700839
3722
editarea bazelor a devenit larg utilizată
de comunitatea de cercetare biomedicală.
de comunitatea de cercetare biomedicală.
11:57
Base editors have been sent
more than 6,000 times
more than 6,000 times
202
705776
4365
Editorii de baze au fost trimiși
de peste 6.000 de ori
de peste 6.000 de ori
12:02
at the request of more than
1,000 researchers around the globe.
1,000 researchers around the globe.
203
710165
3871
la cererea a peste
1.000 de cercetători de pe glob.
1.000 de cercetători de pe glob.
12:07
A hundred scientific research papers
have been published already,
have been published already,
204
715475
3516
O sută de lucrări de cercetare
științifică au fost deja publicate,
științifică au fost deja publicate,
12:11
using base editors in organisms
ranging from bacteria
ranging from bacteria
205
719015
3728
folosind editori de baze în organisme
care variază de la bacterii,
care variază de la bacterii,
12:14
to plants to mice to primates.
206
722767
2134
la plante, la șoareci, la primate.
Deși editorii de baze sunt prea noi
12:19
While base editors are too new
207
727950
1607
12:21
to have already entered
human clinical trials,
human clinical trials,
208
729581
2885
pentru a fi intrat în studii
clinice umane,
clinice umane,
12:24
scientists have succeeded in achieving
a critical milestone towards that goal
a critical milestone towards that goal
209
732490
5122
oamenii de știință au reușit să depășească
o etapă critică spre acest scop
o etapă critică spre acest scop
12:29
by using base editors in animals
210
737636
2849
prin utilizarea
editorilor de baze pe animale
editorilor de baze pe animale
12:32
to correct point mutations
that cause human genetic diseases.
that cause human genetic diseases.
211
740509
3909
pentru a corecta mutațiile punctiforme
care produc boli genetice umane.
care produc boli genetice umane.
12:37
For example,
212
745815
1151
De exemplu,
12:38
a collaborative team of scientists
led by Luke Koblan and Jon Levy,
led by Luke Koblan and Jon Levy,
213
746990
3793
o echipă de oameni de știință
condusă de Luke Koblan și Jon Levy
condusă de Luke Koblan și Jon Levy
12:42
two additional students in my lab,
214
750807
2413
și doi studenți din laboratorul meu
12:45
recently used a virus to deliver
that second base editor
that second base editor
215
753244
4119
au folosit recent un virus ca să livreze
al doilea editor de baze
al doilea editor de baze
12:49
into a mouse with progeria,
216
757387
2190
la un șoarece cu progeria,
12:51
changing that disease-causing
T back into a C
T back into a C
217
759601
3857
schimbând acel T
cauzator de boală înapoi în C,
cauzator de boală înapoi în C,
12:55
and reversing its consequences
at the DNA, RNA and protein levels.
at the DNA, RNA and protein levels.
218
763482
4106
reparând astfel consecințele acestuia
la nivel ADN, ARN și proteic.
la nivel ADN, ARN și proteic.
13:00
Base editors have also
been used in animals
been used in animals
219
768880
2746
Editorii de baze
au fost folosiți și pe animale
au fost folosiți și pe animale
13:03
to reverse the consequence of tyrosinemia,
220
771650
2924
pentru a vindeca tirozinemia,
13:07
beta thalassemia, muscular dystrophy,
221
775642
3618
beta-talasemia, distrofia musculară,
13:11
phenylketonuria, a congenital deafness
222
779284
3690
fenilcetonuria, surzitatea congenitală
13:14
and a type of cardiovascular disease --
223
782998
1939
și a unui tip de boală cardiovasculară,
13:16
in each case, by directly
correcting a point mutation
correcting a point mutation
224
784961
4862
în fiecare caz, prin corectarea
directă a unei mutații punctiforme
directă a unei mutații punctiforme
13:21
that causes or contributes to the disease.
225
789847
2553
care provoacă sau contribuie la boală.
13:25
In plants, base editors have been used
226
793688
2056
În plante, s-au folosit editori de baze
13:27
to introduce individual
single DNA letter changes
single DNA letter changes
227
795768
4072
pentru a introduce modificări
individuale ale unei litere ADN
individuale ale unei litere ADN
13:31
that could lead to better crops.
228
799864
1968
ce ar putea duce la culturi mai bune.
13:34
And biologists have used base editors
to probe the role of individual letters
to probe the role of individual letters
229
802253
4589
Și biologii au folosit editorii de baze
pentru a sonda rolul genetic
pentru a sonda rolul genetic
13:38
in genes associated
with diseases such as cancer.
with diseases such as cancer.
230
806866
2817
al unor gene asociate
cu boli precum cancerul.
cu boli precum cancerul.
13:43
Two companies I cofounded,
Beam Therapeutics and Pairwise Plants,
Beam Therapeutics and Pairwise Plants,
231
811046
4567
Două companii pe care le-am cofinanțat,
Beam Therapeutics și Pairwise Plants,
Beam Therapeutics și Pairwise Plants,
13:47
are using base editing
to treat human genetic diseases
to treat human genetic diseases
232
815637
3825
utilizează editarea bazelor
pentru tratarea bolilor genetice umane
pentru tratarea bolilor genetice umane
13:51
and to improve agriculture.
233
819486
1606
și pentru îmbunătățirea agriculturii.
13:53
All of these applications of base editing
234
821953
1966
Toate aceste utilizări
ale editării de baze
ale editării de baze
13:55
have taken place in less
than the past three years:
than the past three years:
235
823943
3094
au avut loc în mai puțin de trei ani:
13:59
on the historical timescale of science,
236
827061
2364
pe scara istoriei științei
14:01
the blink of an eye.
237
829449
1282
reprezintă o fracțiune de secundă.
Mai sunt multe de făcut
14:04
Additional work lies ahead
238
832657
1253
14:05
before base editing can realize
its full potential
its full potential
239
833934
3032
înainte ca editarea de baze
să-și atingă întregul potențial
să-și atingă întregul potențial
14:08
to improve the lives of patients
with genetic diseases.
with genetic diseases.
240
836990
3614
pentru a îmbunătăți
viața pacienților cu boli genetice.
viața pacienților cu boli genetice.
În timp ce multe dintre aceste boli
sunt considerate tratabile
sunt considerate tratabile
14:13
While many of these diseases
are thought to be treatable
are thought to be treatable
241
841244
2780
14:16
by correcting the underlying mutation
242
844048
1849
prin corectarea mutației de bază,
14:17
in even a modest fraction
of cells in an organ,
of cells in an organ,
243
845921
3516
chiar și într-o fracțiune
modestă de celule dintr-un organ,
modestă de celule dintr-un organ,
14:21
delivering molecular machines
like base editors
like base editors
244
849461
2976
livrarea mașinăriilor moleculare
precum editorii de bază
precum editorii de bază
14:24
into cells in a human being
245
852461
1767
în celule dintr-o ființă umană
14:26
can be challenging.
246
854252
1169
poate fi dificil.
14:28
Co-opting nature's viruses
to deliver base editors
to deliver base editors
247
856962
3373
Cooptarea virusurilor
pentru a livra editorii de baze
pentru a livra editorii de baze
14:32
instead of the molecules
that give you a cold
that give you a cold
248
860359
2198
în locul moleculelor care vă dau răceală,
este una dintre mai multe
strategii promițătoare de livrare
strategii promițătoare de livrare
14:34
is one of several promising
delivery strategies
delivery strategies
249
862581
2687
14:37
that's been successfully used.
250
865292
1659
ce a fost folosită cu succes.
14:40
Continuing to develop
new molecular machines
new molecular machines
251
868268
2365
Continuând dezvoltarea
de noi mașinării moleculare
de noi mașinării moleculare
14:42
that can make all of the remaining ways
252
870657
1868
care pot face ca toate căile rămase
pentru a converti o pereche de baze
într-o altă pereche de baze,
într-o altă pereche de baze,
14:44
to convert one base pair
to another base pair
to another base pair
253
872549
2892
14:47
and that minimize unwanted editing
at off-target locations in cells
at off-target locations in cells
254
875465
4380
minimizând astfel editarea nedorită
în afara locațiilor țintite din celule,
în afara locațiilor țintite din celule,
14:51
is very important.
255
879869
1200
e foarte importantă.
14:53
And engaging with other scientists,
doctors, ethicists and governments
doctors, ethicists and governments
256
881782
4706
Și implicarea altor oameni de știință,
medici, eticieni și guverne
medici, eticieni și guverne
14:58
to maximize the likelihood
that base editing is applied thoughtfully,
that base editing is applied thoughtfully,
257
886512
4791
pentru a maximiza probabilitatea ca
editarea bazelor să fie aplicată cu grijă,
editarea bazelor să fie aplicată cu grijă,
15:03
safely and ethically,
258
891327
2381
în mod sigur și etic,
15:05
remains a critical obligation.
259
893732
2000
rămâne o obligație importantă.
15:09
These challenges notwithstanding,
260
897525
1611
În ciuda acestor provocări,
15:11
if you had told me
even just five years ago
even just five years ago
261
899160
3655
dacă mi-ați fi spus doar acum cinci ani
15:14
that researchers around the globe
262
902839
1651
că cercetătorii de pe glob
15:16
would be using laboratory-evolved
molecular machines
molecular machines
263
904514
3539
vor folosi mașinării moleculare
dezvoltate în laborator
dezvoltate în laborator
15:20
to directly convert
an individual base pair
an individual base pair
264
908077
2997
pentru a converti direct
o pereche de baze individuale
o pereche de baze individuale
15:23
to another base pair
265
911098
1182
într-o altă pereche de baze
15:24
at a specified location
in the human genome
in the human genome
266
912304
2619
într-o locație specifică din genomul uman,
15:26
efficiently and with a minimum
of other outcomes,
of other outcomes,
267
914947
3825
eficient și cu un minim
de efecte secundare,
de efecte secundare,
15:30
I would have asked you,
268
918796
1168
v-aș fi întrebat:
15:31
"What science-fiction novel
are you reading?"
are you reading?"
269
919988
2474
„Ce roman științifico-fantastic citiți?”
15:35
Thanks to a relentlessly dedicated
group of students
group of students
270
923706
3460
Mulțumită unui grup
de studenți dedicați și neobosiți,
de studenți dedicați și neobosiți,
15:39
who were creative enough to engineer
what we could design ourselves
what we could design ourselves
271
927190
4460
suficient de creativi pentru a realiza
ceea ce am putut proiecta noi înșine
ceea ce am putut proiecta noi înșine
și suficient de curajoși pentru
a dezvolta ceea ce noi nu am putut.
a dezvolta ceea ce noi nu am putut.
15:43
and brave enough
to evolve what we couldn't,
to evolve what we couldn't,
272
931674
2925
15:46
base editing has begun to transform
that science-fiction-like aspiration
that science-fiction-like aspiration
273
934623
5040
Editarea bazelor a început să transforme
acea aspirație științifico-fantastică
acea aspirație științifico-fantastică
15:51
into an exciting new reality,
274
939687
1857
într-o nouă realitate interesantă,
15:54
one in which the most important gift
we give our children
we give our children
275
942250
3231
una în care cel mai important cadou
pe care îl oferim copiilor noștri
pe care îl oferim copiilor noștri
15:57
may not only be
three billion letters of DNA,
three billion letters of DNA,
276
945505
3025
nu sunt doar cele
trei miliarde de litere ADN,
trei miliarde de litere ADN,
16:00
but also the means to protect
and repair them.
and repair them.
277
948554
3110
dar și mijloacele
de a le proteja și repara.
de a le proteja și repara.
16:04
Thank you.
278
952339
1151
Vă mulțumesc!
16:05
(Applause)
279
953514
4502
(Aplauze)
16:10
Thank you.
280
958040
1150
Vă mulțumesc!
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