TED日本語 - エレン・ヨルゲンセン: CRISPRについて、みんなが知るべきこと

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TED日本語 - エレン・ヨルゲンセン: CRISPRについて、みんなが知るべきこと

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CRISPRについて、みんなが知るべきこと
What you need to know about CRISPR
エレン・ヨルゲンセン
Ellen Jorgensen

内容

ケナガマンモスは復活させるべきでしょうか?ヒト胚の遺伝子編集は?あるいは人間にとって害があるとされる種を全滅させることは?ゲノム編集技術CRISPRは、こういった途方も無い問題を検討する根拠を与えました。でも、その仕組みはどうなっているのでしょう。科学者でコミュニティ・ラボを提唱するエレン・ヨルゲンセンが今、熱心に取り組んでいるのは、科学者以外の人々にCRISPRの神話と現実を冷静に説明することです。

Script

So, has everybody heard of CRISPR? I would be shocked if you hadn't.

This is a technology -- it's for genome editing -- and it's so versatile and so controversial that it's sparking all sorts of really interesting conversations. Should we bring back the woolly mammoth? Should we edit a human embryo? And my personal favorite: How can we justify wiping out an entire species that we consider harmful to humans off the face of the Earth, using this technology?

This type of science is moving much faster than the regulatory mechanisms that govern it. And so, for the past six years, I've made it my personal mission to make sure that as many people as possible understand these types of technologies and their implications.

Now, CRISPR has been the subject of a huge media hype, and the words that are used most often are "easy" and "cheap." So what I want to do is drill down a little bit deeper and look into some of the myths and the realities around CRISPR.

If you're trying to CRISPR a genome, the first thing that you have to do is damage the DNA. The damage comes in the form of a double-strand break through the double helix. And then the cellular repair processes kick in, and then we convince those repair processes to make the edit that we want, and not a natural edit. That's how it works. It's a two-part system. You've got a Cas9 protein and something called a guide RNA. I like to think of it as a guided missile. So the Cas9 -- I love to anthropomorphize -- so the Cas9 is kind of this Pac-Man thing that wants to chew DNA, and the guide RNA is the leash that's keeping it out of the genome until it finds the exact spot where it matches. And the combination of those two is called CRISPR. It's a system that we stole from an ancient, ancient bacterial immune system.

The part that's amazing about it is that the guide RNA, only 20 letters of it, are what target the system. This is really easy to design, and it's really cheap to buy. So that's the part that is modular in the system; everything else stays the same. This makes it a remarkably easy and powerful system to use.

The guide RNA and the Cas9 protein complex together go bouncing along the genome, and when they find a spot where the guide RNA matches, then it inserts between the two strands of the double helix, it rips them apart, that triggers the Cas9 protein to cut, and all of a sudden, you've got a cell that's in total panic because now it's got a piece of DNA that's broken.

What does it do? It calls its first responders. There are two major repair pathways. The first just takes the DNA and shoves the two pieces back together. This isn't a very efficient system, because what happens is sometimes a base drops out or a base is added. It's an OK way to maybe, like, knock out a gene, but it's not the way that we really want to do genome editing.

The second repair pathway is a lot more interesting. In this repair pathway, it takes a homologous piece of DNA. And now mind you, in a diploid organism like people, we've got one copy of our genome from our mom and one from our dad, so if one gets damaged, it can use the other chromosome to repair it. So that's where this comes from. The repair is made, and now the genome is safe again.

The way that we can hijack this is we can feed it a false piece of DNA, a piece that has homology on both ends but is different in the middle. So now, you can put whatever you want in the center and the cell gets fooled. So you can change a letter, you can take letters out, but most importantly, you can stuff new DNA in, kind of like a Trojan horse.

CRISPR is going to be amazing, in terms of the number of different scientific advances that it's going to catalyze. The thing that's special about it is this modular targeting system. I mean, we've been shoving DNA into organisms for years, right? But because of the modular targeting system, we can actually put it exactly where we want it.

The thing is that there's a lot of talk about it being cheap and it being easy. And I run a community lab. I'm starting to get emails from people that say stuff like,

"Hey, can I come to your open night and, like, maybe use CRISPR and engineer my genome?"

(Laugher)

Like, seriously.

I'm, "No, you can't."

(Laughter)

"But I've heard it's cheap. I've heard it's easy."

We're going to explore that a little bit. So, how cheap is it? Yeah, it is cheap in comparison. It's going to take the cost of the average materials for an experiment from thousands of dollars to hundreds of dollars, and it cuts the time a lot, too. It can cut it from weeks to days. That's great. You still need a professional lab to do the work in; you're not going to do anything meaningful outside of a professional lab. I mean, don't listen to anyone who says you can do this sort of stuff on your kitchen table. It's really not easy to do this kind of work. Not to mention, there's a patent battle going on, so even if you do invent something, the Broad Institute and UC Berkeley are in this incredible patent battle. It's really fascinating to watch it happen, because they're accusing each other of fraudulent claims and then they've got people saying, "Oh, well, I signed my notebook here or there." This isn't going to be settled for years. And when it is, you can bet you're going to pay someone a really hefty licensing fee in order to use this stuff. So, is it really cheap? Well, it's cheap if you're doing basic research and you've got a lab.

How about easy? Let's look at that claim. The devil is always in the details. We don't really know that much about cells. They're still kind of black boxes. For example, we don't know why some guide RNAs work really well and some guide RNAs don't. We don't know why some cells want to do one repair pathway and some cells would rather do the other.

And besides that, there's the whole problem of getting the system into the cell in the first place. In a petri dish, that's not that hard, but if you're trying to do it on a whole organism, it gets really tricky. It's OK if you use something like blood or bone marrow -- those are the targets of a lot of research now.

There was a great story of some little girl who they saved from leukemia by taking the blood out, editing it, and putting it back with a precursor of CRISPR. And this is a line of research that people are going to do. But right now, if you want to get into the whole body, you're probably going to have to use a virus. So you take the virus, you put the CRISPR into it, you let the virus infect the cell. But now you've got this virus in there, and we don't know what the long-term effects of that are. Plus, CRISPR has some off-target effects, a very small percentage, but they're still there. What's going to happen over time with that?

These are not trivial questions, and there are scientists that are trying to solve them, and they will eventually, hopefully, be solved. But it ain't plug-and-play, not by a long shot. So: Is it really easy? Well, if you spend a few years working it out in your particular system, yes, it is.

Now the other thing is, we don't really know that much about how to make a particular thing happen by changing particular spots in the genome. We're a long way away from figuring out how to give a pig wings, for example. Or even an extra leg -- I'd settle for an extra leg. That would be kind of cool, right? But what is happening is that CRISPR is being used by thousands and thousands of scientists to do really, really important work, like making better models of diseases in animals, for example, or for taking pathways that produce valuable chemicals and getting them into industrial production and fermentation vats, or even doing really basic research on what genes do.

This is the story of CRISPR we should be telling, and I don't like it that the flashier aspects of it are drowning all of this out. Lots of scientists did a lot of work to make CRISPR happen, and what's interesting to me is that these scientists are being supported by our society.

Think about it. We've got an infrastructure that allows a certain percentage of people to spend all their time doing research. That makes us all the inventors of CRISPR, and I would say that makes us all the shepherds of CRISPR. We all have a responsibility.

So I would urge you to really learn about these types of technologies, because, really, only in that way are we going to be able to guide the development of these technologies, the use of these technologies and make sure that, in the end, it's a positive outcome -- for both the planet and for us.

Thanks.

(Applause)

皆さん「CRISPR」について 聞いたことは? 聞いたことがなかったら 私にはショックですね

これはゲノム編集の技術で とても用途が広く 論争も多いので 実に興味深い あらゆる議論が 巻き起こっています ケナガマンモスを復活させるべきか? ヒト胚の編集はすべきか? そして私のお気に入りは これ この技術を使って 人類にとって害があると 考えられている種を 地球上から完全に滅ぼすことが 正当化できるか?

この科学の分野は それを管理する規制の仕組みより はるかに速く進んでいます だから私が この6年間 自分の使命として行動してきたのは できるだけ多くの人に このような技術と その影響を しっかり理解してもらうためです

CRISPR は マスコミが騒ぐ 格好のネタになっていて その中で最もよく使われる言葉が 「簡単」と「安価」です そこで私が少し掘り下げて 検討したいのは CRISPR にまつわる 神話と現実についてです

ゲノムにCRISPRを使う場合 はじめにDNAに 傷をつけなければなりません この傷は 二重らせんを 2本鎖とも切断するという 形をとります すると細胞の修復プロセスが 始まるので このプロセスに対して 自然な編集ではなく 私たちが望む編集をするように 働きかけます そういう仕組です このシステムは 2つの部分から成ります 1つは「Cas9タンパク質」 もう1つは「ガイドRNA」で こちらは誘導ミサイルのようなものです さてCas9は ― 私はよく擬人化するんですが Cas9は DNAをかじろうとする パックマンのようなもので ガイドRNAは 自分と適合する部位を 見つけるまで ゲノムから Cas9を遠ざけておく リードのようなものです この2つを合わせて CRISPRと呼びます このシステムは 遥か太古の バクテリアの免疫機構を 真似たものです

すごいのは ガイドRNAの中の わずか20塩基が 標的を定めるという点です 設計も実に簡単ですし 購入しても安価です それはシステム内で モジュールになっていて 他の部分はまったく変わりません そのおかげで とても簡単で 強力なシステムになっています

ガイドRNAとCas9タンパク質は 複合体を形成し ゲノムのあちこちにぶつかり ガイドRNAと 適合する部位を見つけると 二重らせんの2本鎖の間にもぐり込み DNAを引き離して Cas9タンパク質による 切断を誘発します すると突然 DNAの一部が壊れるため 細胞は完全に パニックに陥ります

細胞はどうするのか? 初期対応システムを呼び出します 主な修復過程は2つあります 1つ目は 切断されたDNAを 無理やり元のようにくっつけます これは あまり効率が良くありません 塩基が欠落したり 付け足されたりする 場合があるからです 遺伝子の機能を無効にする場合には まあ 悪くない方法でしょうが ゲノム編集には あまり向きません

もう1つの修復過程は はるかに興味深いものです この修復過程では DNAの相同部位が必要です ヒトのような2倍体生物は ゲノムの一つのコピーを母親から もう一つを父親から受け取るので 一方が損傷を受けても もう一方の染色体を使って 修復できます これが この修復過程の源です 修復が完了し ゲノムは また元通りになります

この過程を乗っ取るためには 偽物のDNAの断片を与えます この断片の両端は相同ですが 真ん中は違うものです こうすると中央に 何でも好きに挿入して 細胞を騙すことができます こうして塩基の変更や削除が 可能になりますが 極めて重要な点は まるでトロイの木馬のように 新しいDNAを挿入できることです

CRISPRは驚くべきものに なるでしょう この技術から生じるであろう 様々な科学の進歩は 膨大な数に上るからです この技術が特別なのは モジュール式標的システムという点です 我々は長年 強引に DNAを生物へ導入してきましたが このモジュール式 標的システムのおかげで DNAを意図した場所に 挿入できるのです

ただ問題なのは この技術が「安価で簡単」と 言われ過ぎていることです 私はコミュニティー・ラボを 運営していますが いろいろな人から こんなメールが来るようになりました

「夕方 ラボが開いてる時に行って CRISPRとか使って 自分のゲノムを操作できる?」

(笑)

本気でそう言って来るんです

私は「それは無理です」と答えます

(笑)

「でも値段が安くて 簡単だって聞いたよ」

この点について検討しましょう どのくらい安価なのか? 確かに相対的には安価です 実験に使う試薬の平均が 数千ドルだったものが 数百ドルになるでしょうし 時間も大幅に短縮できます 何週間単位から 何日単位になるのです これはいいことです それでも作業するには 専門の研究室が必要です プロ用の研究室以外で 意味のあることはできないのです 「キッチンでも できる」なんて言葉を 本気にしてはいけません こういった研究は 簡単なものではないんです それに加えて 特許をめぐって係争中なので たとえ何か発明できたとしても ブロード研究所とUCバークレー校の 壮絶な特許闘争に巻き込まれます この闘争の展開は 実に興味深くて 主張は嘘だと 互いに非難し合い こんな証言を提出しています 「確かに自分の実験ノートに サインしたよ」って 和解には何年もかかるでしょう それに和解しても この技術を応用するには 巨額のライセンス料がかかることに なるはずです これで本当に安いと 言えるでしょうか? することが基礎研究で 自前の研究室があれば 安いでしょう

では簡単でしょうか? この点を検討しましょう 悪魔は常に細部に宿ります 細胞について 実は まだよくわかっていません 未だにブラック・ボックスなのです 例えば ある種のガイドRNAは うまく機能するのに 別のが機能しない理由は わかっていません ある細胞が 一つの修復過程をとり 別の細胞は他の修復過程をとる その理由もわかっていません

それ以外に そもそも このシステムを 細胞に導入すること自体に 問題があります 培養皿の中なら それほど難しくないのに 個体全体に適用するのは とても厄介なのです 血液や骨髄のようなものの場合は 問題ありませんし これらは現在 たくさん研究されています

ある白血病の少女が CRISPRに先行する技術を用いて 採血し 血液細胞の遺伝子を編集して 体内に戻すことで 助かったという 素晴らしい話もありました みんな こういった研究を 進めていくでしょう でも現状では体全体に 導入しようとすれば ウイルスを使う必要があるでしょう CRISPRを ウイルスに導入し 細胞に感染させるのです ただ ウイルスを体内に入れると その長期的な影響は わかりません さらにCRISPRでは 可能性はごくわずかですが 標的外の部位を切断する事があります 長い期間には どんなことが起こるでしょう?

これらは瑣末な問題ではなく 解決しようとしている 科学者たちもいますし おそらく いつか 解消されるでしょう でも即 利用可能というわけでは ありません そうなると簡単と言えるでしょうか? 特定のシステムについて 数年間かけて解決するなら 簡単でしょう

さらに別の問題は ゲノムの特定の部位を変更して 思い通りの結果を出す方法が あまりよくわかっていないことです 例えばブタに羽根を 生やす方法がわかるのは ずっと先のことでしょう 足を1本 増やす位で 我慢するとしてもです それが可能なら すごいでしょう? 一方 実際には CRISPRは 何千もの科学者たちによって 極めて重要な研究で使われています 例えば動物を使って より優れた疾患モデルを作る研究や 有益な化学物質の 生成過程をとりあげて それを産業製造規模にして 発酵タンクで利用する研究 遺伝子の役割に関する 基礎研究にも使われています

これこそ 私たちが伝えるべき CRISPRの話です 私は こういうことが全部 派手な面に埋もれてしまうのが 気に入らないのです CRISPRを実現するために 多くの科学者が 多くの研究をしてきました そして私が興味があるのは この科学者たちが 私たちの社会に支えられていることです

考えてみてください 私たちの社会にはインフラがあり そのおかげで 一定の割合の人々が 常に研究をしていられるのです この事実によって 私たち全員が CRISPRの発明者であり その番人になっていると 言って過言ではないでしょう 私たち全員に責任があります

だから 皆さんに こういった技術を学んで欲しいのです なぜなら そうすることで初めて こういう技術の発達や活用方法を 自分たちの手で導くことが できるようになり 最終的には 有益な成果として この地球と我々に もたらされるのですから

ありがとう

(拍手)

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品詞分類

  • 主語
  • 動詞
  • 助動詞
  • 準動詞
  • 関係詞等

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