A genetikai csoda korszaka

A CRISPR-hez hasonló génszerkesztő eszközök az élet alapjainak programozását teszik lehetővé. De ez bizonyos nyomasztó kérdéseket is fölvet: ha a semmiből teremthetünk fajokat, mit hozzunk létre? Tervezzük újra a mostani emberiséget? Juan Enriquez előrejelzi a génszerkesztés lehetséges jövőjét, föltárja a benne rejlő mérhetetlen bizonytalanságot és a következő határterület lehetőségeit.

Hadd kezdjem Roy Amarával.

Roy állítja, hogy a legtöbb
új technika hatását

kezdetben hajlamosak vagyunk túlértékelni,

majd hosszabb távon alulértékeljük,

mert hozzászokunk.

Tényleg [Ezek a csoda és bámulat napjai].

Emlékszenek Paul Simon e nagyszerű dalára?

Volt két sor benne.

Mit tartottak akkoriban csodálatosnak?

A lassítást – a lassított felvételt –

és a távolsági beszélgetést.

Mert hozzászoktak, hogy a kezelő
félbeszakítja önöket, és beszól:

"Távolsági hívás. Kapcsolhatom?"

Ma a világ bármely pontjáról
sem gond telefonálni.

Valami hasonló játszódhat le

az élet olvasatával és programozásával.

Mielőtt azonban belefognék,

beszéljünk a távcsövekről.

A távcsövek hatását
eredetileg túlbecsülték.

Ez Galilei egyik modellje.

Azt hitték, hogy minden
vallást tönkretesz.

(Nevetés)

Ma nem sok figyelmet
fordítunk a távcsövekre.

Ám a 10 éve keletkezett távcsövek,
mint épp szó volt róla,

ezt a Volkswagent a Holdra repíthetik,

és láthatjuk a Volkswagen fényszóróit
a Holdon fölgyulladni.

E felbontási teljesítmény teszi lehetővé,

hogy távoli napok körül lebegő
porszemcséket is meglássunk.

Képzeljük el, hogy ez
milliárdnyi fényévre lévő nap,

és kis porszemcsék kerültek elé.

Így néz ki az exobolygók földerítése.

A mostani távcsövek annyira nagyszerűek,

hogy a Holdon meggyújtott
gyertya fényét is mutatnák.

Ha pedig fémlapot teszünk mögé,

két gyertyát látunk a távolban.

Ekkora fölbontás kell,

hogy képet alkothassunk a porszemcséről,

ahogy a Nap előtt halad el,

és kiderítsük, mutat-e kék-zöld színt.

Ha kék-zöld színt mutatnak,

ez azt jelenti, hogy a világmindenségben
mindenütt van élet.

Amikor a kék-zöld színt először
pillantjuk meg egy távoli bolygón,

ez azt jelenti,
hogy ott van fotoszintézis,

van víz,

s annak esélye, hogy csak
egy bolygón van fotoszintézis:

mintegy nulla.

Ez korszakalkotó esemény:

előtte egyedül voltunk
a világmindenségben, utána már nem.

Feledjük csak el földrészek fölfedezését.

Erről gondolkodva

lassan képessé válunk a világmindenség
zömének elképzelésére.

Ez a csoda és bámulat ideje.

Valahogy magától értetődőnek vesszük.

Hasonló történik az életben is.

Ilyen apróságokban értesülünk az életről.

A CRISPR-ről így szoktunk hallani,

így szoktunk hallani
egyik-másik technológiáról.

De kiderül, hogy az élet lényege a kód.

Hogy az élet kód, az tényleg
fontos fogalom, mert azt jelenti,

hogy ugyanúgy, ahogy mondatokat írunk

angolul, franciául vagy kínaiul,

ugyanúgy, ahogy mondatokat másolunk,

ugyanúgy, ahogy mondatokat szerkesztünk,

ugyanúgy, ahogy mondatokat nyomtatunk,

úgy leszünk képesek
ezt megtenni az élettel is.

Azt jelenti, hogy kezdjük
megtanulni e nyelv olvasását.

E narancs is ezt a nyelvet használja.

Hogyan hajtja végre e kódot a narancs?

Nem nullákkal és egyesekkel,
mint a számítógép.

Fán lóg, és egyszer csak:

zsupsz!

Ez azt jelenti: végrehajtva.

AATCAAG: növessz nekem gyökerecskét!

TCGACC: növessz nekem törzsecskét!

GAC: növessz nekem leveleket!
AGC: növessz nekem virágokat!

Majd a GCAA: növessz nekem
még narancsokat!

Ha szövegszerkesztővel látok neki
egy angol nyelvű mondatnak,

akkor végigmehetek az egyes szavakon.

Ha valamit ebben a narancsban szerkesztek,

és belerakom a GCAAC-t a CRISPR
vagy valami más segítségével,

akkor a narancsból citrom

vagy grapefruit lesz,

vagy mandarinná változik.

Ha meg az ezer betűből egyet szerkesztek,

akkor ön a mellette ülővé változik.

Vigyázzanak, hová ülnek.

(Nevetés)

A technológia igen drága volt kezdetben,

akárcsak a távolsági hívások.

De a költsége 50%-kal gyorsabban zuhan,
mint a Moore-törvény szerint várnánk.

Tegnap jelentette be a Veritas
először a 200 dolláros árat.

Ha megnézzük e rendszereket:

ez se számít, az se számít,
amaz se, aztán igen.

Tekintsük át, miről van szó.

Ez nagy fölfedezés.

23 kromoszóma van.

Klassz.

Fogjunk hozzá a távcsőváltozattal,
de távcső helyett

használjunk mikroszkópot,

hogy belelássunk a kisebb kromoszómákba.

nevezetesen az Y-kromoszómákba.

Mérete az X-kromoszóma harmada,
recesszív és mutáns.

De végül is

csak férfi!

Ha ránézünk erre a dologra,

mintha egy ország térképe tárulna elénk

400 bázispár felbontásban,

majd kinagyítjuk 550, sőt 850 bázispárra,

eközben egyre több gént azonosíthatunk.

Majd szövetségi állam szintjére nagyítunk,

így előtűnik, ki leukémiás,

hogyan betegedett meg,
milyen fajtájú leukémiája van.

mi honnan és hová került.

Aztán a Google utcaképre nagyítunk.

Ez annak a betegnek az esete
betű mélységű felbontásban,

akinek vastagbél- és végbélrákja van.

Ezekből információt gyűjtünk,

és hatalmas mennyiségű
adatot állítunk elő.

Ez a világ egyik legnagyobb adatbázisa,

és gyorsabban gyarapszik, mint tárolására
alkalmas számítógépeket építenénk.

Hihetetlen térképeket készíthetünk vele.

Pl. meg akarjuk érteni a pestist:
az egyik miért bubópestis,

a másik meg eltérő típusú,

a harmadik fajta miért megint más?

Ez a pestis térképe.

Egyesek halálosak az emberre,

mások nem.

Figyeljék meg, ahogy lefelé haladunk,

mennyire hasonlít a tébécére?

Ez a különbség a tébécé
és a pestis egyes fajtái között,

és detektívesdit játszhatunk vele,

mert pl. megnézhetünk
egy különleges kolerafajtát,

amelyik Haitiban pusztított,

megnézhetjük, melyik országból jött,

melyik vidékről,

talán azt is, melyik katona
hurcolta be Afrikából Haitira.

Csökkentjük a felbontást.

Nem csak nagyítani lehet.

Ez az ember alkotta
egyik legnagyszerűbb térkép.

Össze van gyűjtve rajta

az összes faj genetikai információja,

ez az élet fája egyetlen oldalon.

Kinagyíthatjuk és fordítva.

Ez alakult ki először,
így diverzifikálódott, így ágazott el,

mekkora a genom

egyetlen oldalon.

Az élet világmindensége a Földön;

állandóan korszerűsödik és kiegészül.

Ha ezt nézzük,

a valóban fontos változás,
hogy a régi biológia leíró jellegű volt.

Egykor sok biológusunk
mikroszkópok fölött ült,

nagyítókat tartva,
és állatokat figyeltek meg.

Az új biológia kezdeményező.

Nemcsak megfigyel, hanem teremt is.

Ez óriási változás,

mert így ilyen dolgokat hozhatunk létre.

Tudom, hogy fölvillanyozódtak e képtől.

(Nevetés)

Csak négy év és 40 millió dollár kellett,

hogy e képet elkészíthessük.

(Nevetés)

Kivettük a teljes génkódot

a sejtből –

nem 1-2 gént, hanem a teljes génkódot –,

teljesen új génkódot állítottunk elő,

beillesztettük a sejtbe,

rájöttünk, hogyan vehetjük rá
a sejtet, hogy végrehajtsa a kódot,

és egészen új fajt hoztunk létre.

Ez a világ első szintetikus életformája.

Mit kezdjünk vele?

Ez megváltoztatja a világot.

Három rövid távú tendenciát mutatok be,

amely világosan jelzi,
hogyan változtatja meg a világot.

Az első az új ipari forradalom.

Szó szerint értem.

Ugyanúgy, ahogy Svájc,
Németország és Nagy-Britannia

az előcsarnokban látható
gépekhez hasonló szerkezetekkel,

energiát termelt,

a CERN ugyanígy változtatja meg a világot

új eszközök és a világmindenségről
alkotott fogalmunk felhasználásával.

A programozható életformák
is megváltoztatják a világot,

mert ha már sejteket programozhatunk,

ahogy a számítógép csipjét,

akkor majdnem mindent megtehetünk.

Számítógépcsipjük fényképeket,

zenét, filmet állíthat elő,

szerelmes leveleket, táblázatokat.

Csak egyesek és nullák röpködnek.

Ha az ATCG-ket képesek
vagyunk átfuttatni a sejteken,

akkor e szoftver előállítja a hardverét,

ami azt jelenti: igen gyorsan fejlődik.

Történjék bármi,

ha mobiljukat ágyuk mellett hagyják,

reggelre nem lesz belőle
milliárdnyi telefon.

Ám ha ugyanezt élő szervezettel művelik,

nagyban állíthatják elő ezt a dolgot.

Az egyik lehetőség, hogy 2025-ig

ipari léptékben elkezdik gyártani

a majdnem szén-semleges üzemanyagokat,

ezt tesszük az Exxonnal közösen.

De mezőgazdasági
területeket is kiválthatunk.

Növényolaj vagy fehérje
az erre használt 100 hektár helyett

ezekben a tartályokban

10–100-szoros hektáronkénti
termelékenységgel állítható elő.

Vagy információt tárolhatunk,
vagy a világ összes oltóanyagát

e három tartályban állíthatjuk elő.

Vagy e három tartályban tárolhatjuk
a CERN-ben lévő információ javát.

A DNS valóban hatékony tárolóeszköz.

A második fordulat:

megjelenik az elméleti biológia.

Az orvostudományi egyetemi
tanszékek maradi helyek.

Majdnem ugyanúgy tanítják az anatómiát,

mint 100 évvel ezelőtt.

"Üdvözöljük, hallgató!
Ezt a holttestet boncolja!"

Új tanszékek alapításában nem jeleskednek
az orvostudományi egyetemek,

ezért szokatlan az elméleti biológia.

Isaac Kohane informatikán, adatokon
és tudáson alapuló tanszéket alapított

a Harvard orvosi karán.

Bizonyos értelemben,

ahogy a biológia elég adathoz jut,

kezd a fizika nyomában járni.

A fizika egykor megfigyelő jellegű

és kísérleti fizikusok terepe volt.

Kezdett kialakulni az elméleti biológia.

Ennek vagyunk tanúi,

mert rengeteg orvosi följegyzésünk van,

mert rengeteg adatunk van emberekről:

megvan a genomjuk, megvan a viromjuk,

megvan a mikrobiomjuk.

S ahogy az információ gyűlik,

hozzáláthatunk az előrejelzésekhez.

A harmadik dolog a fogyasztóra irányul.

Önök is szekvenáltathatják a génjeiket.

Így jönnek létre a 23andMe-féle cégek,

és e cégekből

mind több adathoz jutunk,

nemcsak rokonainkról,

hanem magunkról és testünkről;

összevetik az adatokat

időbeli alakulásuk alapján,

és hatalmas adatbázisok jönnek létre.

Ám váratlan módon

ezek üzleti tevékenységekre is hatnak.

Mikor hirdetünk, nem szeretnénk,

ha a fogyasztó a hirdetésünket
bevinné a vécébe, és lepisilné.

Hacsak nem az IKEA vagyunk.

Mert ha kitépjük a brosúrából,
és rápisilünk,

a papír megkékül, ha terhesek vagyunk.

(Nevetés)

Akkor árengedményt kapunk
tőlük a gyerekágyra.

(Nevetés)

Mert ha vevő-felhatalmazásról beszélek,

és ez a biotechnológián túlra is terjed,

komolyan beszélek.

A Synthetic Genomicsnál
most kezdtük el

nyomtatók gyártását,

amelyek sejttervezést tesznek lehetővé:

sejtet nyomtatnak,

programot hajtanak végre a sejten.

Oltóanyagokat nyomtathatunk egyidejűleg,

ahogy a repülőgép fölszáll,

mielőtt leszállna.

Idén 78 ilyen gépet szállítunk.

Ez nem elméleti biológia;
ez nyomtatási biológia.

Szólok két trendről,

amely hosszabb távon hat majd önökre.

Az első: kezdjük a fajokat áttervezni.

Erről már hallottak, ugye?

Áttervezzük a fákat, virágokat,

áttervezzük a joghurtot,

sajtokat, amit csak akarunk.

Ez pedig érdekes kérdést vet föl:

az embert hogyan és mikor tervezzük át?

Sokan gondolják: "Na, ne, az embert
soha nem akarjuk áttervezni."

Hacsak gyermekükben
nincs benne a Huntington-gén,

s ezáltal halálra van kárhoztatva.

Vagy hacsak nem adjuk tovább
a cisztás fibrózis génjét.

Ez esetben nemcsak
magunkat akarjuk áttervezni,

hanem gyerekeinket és unokáinkat is.

Ezek bonyolult vitakérdések,
és folyamatosan fölvetődnek.

Mondok erre egy köznapi példát.

Vita folyik jelenleg
a Tudományos Akadémián,

hogy megvan a hatalmunk
önző gént juttatni szúnyogokba,

hogy kipusztítsuk
az összes maláriahordozó szúnyogot.

Egyesek azt mondják:

"Végzetesen fog hatni
a környezetre, ne tegyétek!"

Mások meg azt mondják:

"A malária évente milliókat öl meg!

Kik vagytok, hogy eldöntitek: nem
menthetem meg népem gyermekeit?"

Miért oly bonyolult a vita?

Mert ha ezeket Brazíliában

vagy Dél-Floridában engedjük el,

a szúnyogok nem ismernek határt.

A világra kiható döntést hozunk,

mikor az önző gént szabadon bocsátjuk.

E kiváló férfiú Nobel-díjat kapott,

és miután elnyerte,

azon kezdett töprengeni,

hogyan alakult ki bolygónkon az élet,

és mennyire valószínű,
hogy máshol is létezik.

Körbejárta végzős diákjait,

és azt mondta nekik:

"Hozzatok létre életet, de semmiféle
modern vegyszer vagy eszköz!

Olyat hozzatok létre,
ami hárommilliárd éve volt itt.

Lézert nem használhattok.
Ezt sem, meg azt sem."

Kaptam tőle egy üvegcsényit abból,
amit három hete hozott létre.

Mit hozott létre?

Úgy néz ki, mint egy
szappanbuborék lipidekből.

A ribonukleinsav prekurzorját hozta létre.

A ribonukleinsav prekurzorját
elnyelette a sejttel,

majd a sejteket osztódásra késztette.

Talán nincs messze az idő –

mondjuk, egy-két évtized –,

és a semmiből hozhatunk létre életet

proto-közösségekből.

A másik hosszú távú trend:

digitális korban élünk –

belecsöppentünk a genom,

a biológia, a CRISPR
és a szintetikus biológia korszakába –,

s ezek az agy korszakába ötvöződnek össze.

Odáig jutottunk, hogy a legtöbb
testrészünket ugyanúgy újjáépíthetjük,

ahogy a törött csont
vagy megégett bőr újra nő.

Tanuljuk, hogy növesszünk új légcsövet,

hogy növesszünk új húgyhólyagot.

Mindkettőt már emberbe ültettük.

Tony Atala 32 szerven dolgozik.

De a lényeg ez lesz,

mert a többi csak csomagolóanyag.

Senki sem fog
120–130–140 évnél tovább élni,

csak ha ezt megoldjuk.

Ez a legérdekesebb erőpróba.

Ez a következő határterület,

a "Milyen gyakori az élet
a világmindenségben?"

"Honnan származunk?",

és hasonló kérdések mellett.

Egy apokrif Einstein-idézettel fejezem be.

[Élhetünk úgy,
hogy minden dolog csodálatos,

vagy úgy is, hogy semmi sem csodálatos.]

Miénk a választás.

Összpontosíthatunk
a rosszra, az ijesztőre,

és bizonyára sok minden ijesztő.

De használjuk rá csak agyunk 10%-át,

jó, legyen 20–30%.

De tartsuk észben,

hogy tényleg csodás dolgok
és csodák korszakában élünk.

Szerencsénk van, hogy ma élünk.
Szerencsénk van, hogy ezt látjuk.

Szerencsénk van, hogy alkalmunk van
kapcsolatban állni azokkal,

akik a teremben lévő
dolgokat hozzák létre.

Mindenkinek köszönöm, amit tesz.

(Taps)