Gyógyíthatunk-e genetikai betegségeket a DNS átírásával?
-
0:01 - 0:05Az anyjuktól és apjuktól
kapott legfontosabb ajándék -
0:05 - 0:08a DNS hárommilliárd
betűből álló két készlete, -
0:08 - 0:10amelyet genomnak hívunk.
-
0:10 - 0:12De mint minden,
ami hárommilliárd részből áll, -
0:13 - 0:14ez az ajándék is sérülékeny.
-
0:15 - 0:18Napfény, dohányzás,
egészségtelen táplálkozás, -
0:18 - 0:21sőt még spontán génhibák is
-
0:21 - 0:23genomunk módosulását okozzák.
-
0:25 - 0:28A leggyakoribb génmódosulás
-
0:28 - 0:32az egyszerű betű vagy bázis
cseréje, pl. a C betűé -
0:32 - 0:36más betűvel, pl. a T, G vagy A betűvel.
-
0:37 - 0:40Nap mint nap testünk sejtjei együttesen
-
0:40 - 0:45milliárdnyi egybetűs cserét halmoznak
föl: ezek az ún. pontmutációk. -
0:46 - 0:49E pontmutációk zöme veszélytelen.
-
0:49 - 0:50De hébe-hóba
-
0:50 - 0:54egy-egy pontmutáció a sejt
fontos képességét rombolja szét, -
0:54 - 0:57vagy a sejt veszélyes működését váltja ki.
-
0:58 - 1:01Ha a mutációt szüleinktől örököltük,
-
1:01 - 1:04vagy igen korai fejlődésünk
idején alakult ki, -
1:04 - 1:07annak eredménye,
hogy sok vagy minden sejtünk -
1:07 - 1:09tartalmazza e veszélyes mutációt.
-
1:09 - 1:10Akkor önök lesznek
-
1:10 - 1:14a százmilliónyi génbeteg ember egyike.
-
1:14 - 1:17Ilyen pl. a sarlósejtes anémia
vagy a progéria -
1:17 - 1:20vagy az izomsorvadás
vagy a Tay–Sachs-kór. -
1:22 - 1:25A pontmutáció okozta
súlyos genetikai betegségek -
1:25 - 1:27különösen nyomasztók,
-
1:27 - 1:32mert gyakran tudjuk,
hogy a kórt épp melyik betű okozza, -
1:32 - 1:35és elvileg melyikkel gyógyítható.
-
1:35 - 1:38Milliók szenvednek sarlósejtes anémiában,
-
1:38 - 1:41mert egyetlen A betű T-be mutálódott
-
1:41 - 1:44hemoglobingénjük mindkét példányában.
-
1:46 - 1:49A progériás gyerekek
a genom egy pontjában lévő -
1:49 - 1:51T-nukleotiddal születnek,
-
1:51 - 1:52ahol pedig C-nek kellene lennie,
-
1:53 - 1:57és a következmények oly szörnyűk,
hogy e csodás, éles eszű gyerekek -
1:57 - 2:01igen gyorsan öregszenek,
és kb. 14 éves korukra meghalnak. -
2:02 - 2:04A gyógyítás története során
-
2:04 - 2:06nem alakult ki hatékony módszerünk
-
2:06 - 2:09a pontmutáció élő
szervezetekben való kijavítására, -
2:09 - 2:12hogy a betegséget okozó
T-t C-vé változtassuk. -
2:13 - 2:15Tán csak mostanáig.
-
2:15 - 2:18Mert laboromnak nemrég sikerült
-
2:18 - 2:21az ún. bázisszerkesztési
módszert kidolgoznia. -
2:23 - 2:25A bázisszerkesztés története
-
2:25 - 2:28voltaképp hárommilliárd éve kezdődött.
-
2:29 - 2:32Baktériumokra
fertőzésforrásokként gondolunk, -
2:32 - 2:35ám a baktériumok maguk is
fertőzésre hajlamosak. -
2:35 - 2:37Konkrétan, vírusokkal.
-
2:38 - 2:40Kb. hárommilliárd éve
-
2:40 - 2:44vírusfertőzés elleni védelmi
mechanizmust fejlesztettek ki. -
2:46 - 2:48E védelmi mechanizmus
inkább CRISPR néven ismeretes. -
2:49 - 2:52A CRISPR robbanófeje a bíbor fehérje,
-
2:52 - 2:56amely molekuláris
DNS-vágó ollóként működik, -
2:56 - 2:58mert a kettős csavarvonalat kettévágja.
-
2:59 - 3:03Ha a CRISPR nem képes különbséget tenni
a baktérium és a vírus DNS-e között, -
3:03 - 3:06a védelmi rendszer nemigen hasznos.
-
3:06 - 3:09Ám a CRISPR legcsodásabb tulajdonsága,
-
3:09 - 3:14hogy az olló úgy programozható,
hogy csak egyedi DNS-szekvenciát -
3:14 - 3:17keressen, vágjon,
-
3:17 - 3:19és csak hozzá kötődjön.
-
3:21 - 3:24Amikor először találkozik
a baktérium a vírussal, -
3:24 - 3:28képes a vírus egy DNS-darabkáját elrakni,
-
3:28 - 3:31hogy programként használja
a CRISPR-olló irányítására -
3:31 - 3:35a vírus DNS-szekvenciájának kivágására
a következő fertőzéskor. -
3:36 - 3:40Ha belevág a vírus DNS-ébe,
azzal megzavarja a vírusgén működését, -
3:41 - 3:43és ezzel összeomlasztja
a vírus életciklusát. -
3:46 - 3:50Emmanuelle Charpentier, George Church,
-
3:50 - 3:54Jennifer Doudna és Feng Zhang
neves kutatók -
3:54 - 3:58hat éve mutatták ki a CRISPR-ollók
programozási módszerét -
3:58 - 4:00a kellő DNS-szekvencia kivágására,
-
4:00 - 4:03beleértve a humán genomot,
-
4:03 - 4:06és nem csak a baktérium választotta
vírusok DNS-szekvenciáit. -
4:07 - 4:09De az eredmények hasonlók.
-
4:10 - 4:12Genomunk DNS-szekvenciájának kivágása is
-
4:12 - 4:16általában összeomlasztja
a megvágott gén működését, -
4:17 - 4:21mert DNS-betűk véletlenszerű elegyének
beillesztését és törlését okozza -
4:21 - 4:23a megvágott helyen.
-
4:25 - 4:29A gének tönkretétele egyes
alkalmazásoknál igen hasznos lehet. -
4:30 - 4:34Ám a genetikai kórokat okozó
legtöbb pontmutációnál -
4:34 - 4:39a már mutálódott gén puszta kivágása
a páciensnek nem jelent megoldást, -
4:39 - 4:43mert a mutálódott gén működését
még helyre is kell állítani, -
4:43 - 4:44nem pedig tovább rongálni.
-
4:45 - 4:48Ezért a sarlósejtes anémiát okozó,
-
4:48 - 4:51már mutálódott hemoglobingén megvágásától
-
4:51 - 4:54nem áll helyre a páciens
vörösvérsejt-képző képessége. -
4:56 - 5:00Noha új DNS-szekvenciákat néha
be tudunk juttatni a sejtekbe, -
5:00 - 5:03a megvágott helyet körülvevő
DNS-szekvenciák helyére, -
5:03 - 5:08de sajnos, a folyamat a legtöbb
sejtfajtánál nem működik, -
5:08 - 5:10és a roncsolt gén hatása
továbbra is érvényesül. -
5:12 - 5:15Sok tudóshoz hasonlóan
én is oly jövőről álmodoztam, -
5:15 - 5:17amelyben kezelhetjük
vagy tán meg is gyógyíthatjuk -
5:17 - 5:19a humán genetikai kórokat.
-
5:19 - 5:23De láttam, hogy hiányzik
a pontmutáció kijavítási módszere; -
5:23 - 5:26e mutáció okozza
a humán genetikai kórok zömét. -
5:26 - 5:28Ez a fő akadály.
-
5:29 - 5:32Vegyész lévén diákjaimmal nekiláttunk
-
5:32 - 5:37közvetlenül egy-egy DNS-bázisra ható
vegyi módszerek kifejlesztésének, -
5:37 - 5:43hogy a kórokozó mutáció inkább
ki legyen javítva, semmint elroncsolva. -
5:45 - 5:47Igyekezetünk eredménye:
-
5:47 - 5:49az ún. bázisszerkesztő molekuláris gép.
-
5:50 - 5:55Ezek a CRISPR-olló programozható
keresőmechanizmusát használják, -
5:55 - 5:58de a DNS vágása helyett
-
5:58 - 6:01az egyik bázist közvetlenül
másikká változtatják át -
6:01 - 6:03a gén többi részének károsítása nélkül.
-
6:05 - 6:09Ha a természetes CRISPR-fehérjéket
molekuláris ollóknak fogjuk föl, -
6:09 - 6:12akkor a bázisszerkesztők
ceruzának tekinthetők, -
6:12 - 6:15amelyek egy-egy DNS-betűt
közvetlenül másikká írnak át. -
6:16 - 6:20Ehhez a DNS-bázis atomjait
-
6:20 - 6:22más bázissá rendezik át.
-
6:24 - 6:26Bázisszerkesztők
a természetben nem léteznek. -
6:27 - 6:29Itt látható az első
mesterséges bázisszerkesztőnk, -
6:29 - 6:31amelyet három fehérjéből állítottunk elő,
-
6:31 - 6:34amelyek még csak nem is
egy szervezetből származnak. -
6:34 - 6:39A CRISPR-olló DNS-vágási képességének
kikapcsolásával kezdtük, -
6:39 - 6:43de meghagytuk a képességét,
hogy programozottan keressen -
6:43 - 6:45és kapcsoljon össze
célba vett DNS-szekvenciákat. -
6:46 - 6:49A kékkel jelölt kikapcsolt CRISPR-ollóhoz
-
6:49 - 6:52a pirossal jelölt
másik fehérjét kapcsoltuk, -
6:52 - 6:56amely a C DNS-bázison
vegyi reakciót hajt végre, -
6:56 - 6:59ezzel azt T-viselkedésű bázissá alakítja.
-
7:01 - 7:04Harmadszor, még hozzá kellett
adnunk az első két fehérjéhez -
7:04 - 7:06a lilával jelölt harmadikat,
-
7:06 - 7:09amely a szerkesztett bázist megóvja attól,
hogy a sejt eltávolítsa. -
7:10 - 7:13Az eredmény a háromrészes fehérje,
-
7:13 - 7:17amely elsőként teszi lehetővé
-
7:17 - 7:20a genom meghatározott
helyén lévő C átalakítását T-vé. -
7:21 - 7:25De elvégzendő munkánknak ez csak a fele.
-
7:25 - 7:27Mert ahhoz, hogy a sejtekben rögzüljenek,
-
7:27 - 7:31a DNS kettős csigavonalának két szálát
bázispároknak kell összekötniük. -
7:32 - 7:36Mivel a C-hez csak a G kapcsolódhat,
-
7:36 - 7:39és a T-hez pedig csak az A,
-
7:40 - 7:44ha a C-t csupán T-vé módosítjuk
az egyik DNS-szálban, -
7:44 - 7:47az zavart, összeférhetetlenséget
okoz a két DNS-szál között, -
7:47 - 7:52amelyet a sejtnek kéne megoldania,
eldöntve: melyik szálat helyettesítse. -
7:53 - 7:57Rájöttünk, hogy még tovább is
javíthatjuk e háromrészes fehérjét, -
7:59 - 8:03ha bevágással cserélendőnek jelöljük meg
-
8:03 - 8:04a szerkesztetlen szálat.
-
8:05 - 8:08E kis vágás becsapja a sejtet:
-
8:08 - 8:13engedi a szerkesztetlen G A-ra cserélését
-
8:13 - 8:15a megvágott szál átalakítása révén.
-
8:15 - 8:19Ezzel befejeződik a korábbi C–G pár
-
8:19 - 8:22stabil T–A párrá való átalakítása.
-
8:25 - 8:26Több évi szorgalmas munka után,
-
8:26 - 8:30amelyet Alexis Komor
volt PhD-kutató vezetett, -
8:30 - 8:33sikerült eme első fajtájú
bázisszerkesztő kifejlesztése, -
8:33 - 8:37amely C-t T-vé és G-t A-vá alakít át
-
8:37 - 8:39tetszésünk szerinti helyen.
-
8:41 - 8:4635 000 kórokozó pontmutáció közül
-
8:46 - 8:50kétféle mutációt képes eme első
bázisszerkesztő visszaalakítani, -
8:50 - 8:56ez összesen 5 000 kórokozó
mutáció, azaz kb. 14%-uk. -
8:57 - 9:01A kórokozó pontmutációk
zömének kijavításához -
9:01 - 9:05a bázisszerkesztők másik
fajtáját kell kifejlesztenünk, -
9:05 - 9:09amely az A-t G-vé
és T-t C-vé képes alakítani. -
9:11 - 9:15Nicole Gaudelli volt PhD-kutató
vezetésével -
9:15 - 9:18hozzáfogtunk e másik fajtájú
bázisszerkesztő kifejlesztéséhez, -
9:18 - 9:24amely elvileg a kórokozó pontmutációk
majdnem felét képes kijavítani, -
9:24 - 9:28beleértve a gyors öregedést okozó kór,
a progéria mutációját is. -
9:30 - 9:33Rájöttünk, hogy utánozhatjuk
-
9:33 - 9:37a CRISPR-olló célzó mechanizmusát,
-
9:37 - 9:43hogy az új bázisszerkesztőt
a genom kellő helyére juttassuk be. -
9:44 - 9:47De hamarosan meglepő nehézséggel
találtuk szemben magunkat, -
9:48 - 9:50nevezetesen, hogy nincs ismert fehérje,
-
9:50 - 9:54amely az A-t G-vé
vagy a T-t C-vé változtatná -
9:54 - 9:56a DNS-ben.
-
9:57 - 9:59Ilyen komoly buktató láttán
-
9:59 - 10:01a legtöbb diák nyilván más projekt,
-
10:02 - 10:03sőt más konzulens után nézne.
-
10:03 - 10:04(Nevetés)
-
10:04 - 10:07De Nicole a terv folytatása
mellett döntött, -
10:07 - 10:09ami abban az időben
igencsak nagyralátónak tűnt. -
10:10 - 10:12A szükséges vegyi folyamatot végrehajtó
-
10:12 - 10:14természetes fehérje hiányát tudomásul véve
-
10:15 - 10:18úgy döntöttünk, hogy laborunkban
állítjuk elő a fehérjénket -
10:18 - 10:22az A módosítására
G-ként viselkedő bázissá. -
10:22 - 10:27A vegyi folyamatot RNS-en
végrehajtó fehérjével kezdtük. -
10:27 - 10:31Az "erősebb túlélése darwini
szelekciós rendszert" választottuk, -
10:31 - 10:35amely több tucat millió
fehérjeváltozatot eredményezett, -
10:35 - 10:38és csak azokat a ritka
változatokat engedte tovább, -
10:38 - 10:40amelyekben túlélésükhöz kellő
vegyi folyamat végbement. -
10:42 - 10:44Hozzájutottunk az itt látható fehérjéhez,
-
10:44 - 10:47amely elsőként képes a DNS-ben az A-t
-
10:47 - 10:49a G-re hasonlító bázissá változtatni.
-
10:49 - 10:51Amikor ezt a fehérjét hozzákapcsoltuk
-
10:51 - 10:53a kékkel jelölt kikapcsolt CRISPR-ollóhoz,
-
10:54 - 10:56azzal létrehoztuk az A-t G-vé alakító
-
10:56 - 10:59másik fajtájú bázisszerkesztőt.
-
10:59 - 11:03Az pedig ugyanazt
a megvágottszál-technikát alkalmazza, -
11:03 - 11:04melyet az első bázisszerkesztő,
-
11:04 - 11:10hogy kicselezze a sejtet
a szerkesztetlen T helyettesítésére C-vel, -
11:10 - 11:12a megvágott szál átalakítása révén.
-
11:12 - 11:16Ezzel megvalósul az A–T bázispár
átváltoztatása a G–C bázispárrá. -
11:17 - 11:18(Taps)
-
11:19 - 11:20Köszönöm.
-
11:20 - 11:21(Taps)
-
11:23 - 11:26Az USA kutatójaként nem szoktam hozzá,
-
11:26 - 11:28hogy tapssal szakítsanak félbe.
-
11:28 - 11:29(Nevetés)
-
11:31 - 11:36Az első két fajtájú bázisszerkesztőt
-
11:36 - 11:38csak három éve,
illetve másfél éve fejlesztettük ki. -
11:39 - 11:41De már e rövid idő alatt is
-
11:41 - 11:45a bázisszerkesztést széles körben
használják orvosbiológiai kutatók. -
11:46 - 11:50Több mint hatezerszer küldtünk
a világ minden tájára bázisszerkesztőket -
11:50 - 11:54több mint 1 000 kutató kérésére.
-
11:55 - 11:59Már száz tudományos közlemény
jelent meg e tárgyban, -
11:59 - 12:02amelyek a bázisszerkesztők
alkalmazásáról számoltak be -
12:02 - 12:05baktériumoktól kezdve növényeken
és egereken át főemlősökig. -
12:08 - 12:10Noha a bázisszerkesztők még túl újak,
-
12:10 - 12:12hogy humán klinikai kísérletekben
bevezessék őket, -
12:12 - 12:17a tudósoknak sikerült fontos
lépést tenniük e cél érdekében: -
12:18 - 12:20állatokban használtak bázisszerkesztőket
-
12:21 - 12:24humán genetikai kórokat okozó
pontmutációk kijavítására. -
12:26 - 12:27Például
-
12:27 - 12:29a laboromban kutató Luke Koblan
-
12:29 - 12:33és Jon Levy diákjaim vezette
egyik munkacsoport -
12:33 - 12:37nemrég vírust használt a másik fajtájú
bázisszerkesztő bejuttatásához -
12:37 - 12:39progériás egerekbe,
-
12:40 - 12:43s ezzel a kórokozó T-t
C-vé változtatta vissza, -
12:43 - 12:47így DNS-, RNS- és fehérjeszinten is
elhárította a kór következményeit. -
12:49 - 12:52Bázisszerkesztőket alkalmaznak állatokban
-
12:52 - 12:55tirozinémia, béta-talasszémia,
izomsorvadás, fenilketonuria, -
12:56 - 12:59veleszületett süketség
-
12:59 - 13:05és bizonyos szív-érrendszeri betegség
következményeinek elhárítására, -
13:05 - 13:07minden esetben
-
13:07 - 13:10közvetlenül kijavítva a betegségokozó
-
13:10 - 13:12vagy ahhoz hozzájáruló pontmutációkat.
-
13:14 - 13:16Bázisszerkesztőket alkalmaznak növényekben
-
13:16 - 13:20egyedi DNS-betűcserékre,
-
13:20 - 13:22amelyek jobb terméshez vezethetnek.
-
13:22 - 13:27Biológusok bázisszerkesztőket alkalmaznak
egyes betűk szerepének tisztázására -
13:27 - 13:30a rákkal és más kórokkal
kapcsolatba hozható génekben. -
13:31 - 13:36A Beam Therapeutics és Pairwise Plants
cégek, melyek társalapítója vagyok, -
13:36 - 13:39bázisszerkesztést használnak
humán genetikai kórok kezelésére -
13:39 - 13:41és a mezőgazdaság fejlesztésére.
-
13:42 - 13:44Az összes bázisszerkesztési megoldást
-
13:44 - 13:47legfeljebb három éve alkalmazzák:
-
13:47 - 13:49ez a tudománytörténeti skálán
-
13:49 - 13:51szempillantásnyi idő.
-
13:53 - 13:54További munka vár még ránk
-
13:54 - 13:57mielőtt a bázisszerkesztés
teljesen kifejtené a hatását -
13:57 - 14:01a genetikai betegséggel küzdő páciensek
életminőségének javításában. -
14:01 - 14:04Noha sok ilyen kórt gyógyíthatónak tartunk
-
14:04 - 14:06a kérdéses mutáció kijavításával,
-
14:06 - 14:09még sejtek csekély töredéke esetén is
-
14:09 - 14:12molekuláris gépek,
pl. bázisszerkesztők bejuttatása -
14:12 - 14:14emberi lények sejtjeibe
-
14:14 - 14:15komoly kihívás lehet.
-
14:17 - 14:20Természetes vírusok segítségül hívása
bázisszerkesztők bevitelére -
14:20 - 14:23náthát okozó molekulák helyett
-
14:23 - 14:25a számos ígéretes beviteli módszer egyike,
-
14:25 - 14:27melyet már sikeresen alkalmaznak.
-
14:28 - 14:31Új molekuláris gépek további fejlesztése,
-
14:31 - 14:33amelyek egyik bázispárt
másik bázispárrá változtatnak, -
14:33 - 14:39és a minimumra csökkentik
a szükségtelen szerkesztést -
14:39 - 14:40a sejt egyéb részein,
-
14:40 - 14:41igen fontos feladat.
-
14:42 - 14:45Fontos kötelezettségünk együttműködnünk
más tudósokkal, orvosokkal, -
14:45 - 14:47etikusokkal és kormányszervekkel,
-
14:47 - 14:50hogy a bázisszerkesztést
a legnagyobb mértékben -
14:50 - 14:56megfontoltan, biztonságosan
és erkölcsösen alkalmazzuk. -
14:58 - 15:02Ha csupán öt éve azt mondták volna,
-
15:03 - 15:05hogy a világ kutatói
-
15:05 - 15:08majd laborban fejlesztett
molekuláris gépeket használnak -
15:08 - 15:10egy-egy bázispár
-
15:10 - 15:12másik bázispárrá való hatékony,
-
15:12 - 15:13minimális mellékhatású
-
15:13 - 15:15közvetlen módosítására
-
15:15 - 15:18a humán genom bizonyos helyén,
-
15:19 - 15:20megkérdeztem volna:
-
15:20 - 15:22"Melyik fantasztikus regényt olvassa?".
-
15:24 - 15:27Kérlelhetetlenül eltökélt
diákcsoportunknak köszönhetően, -
15:27 - 15:32amely elég ötletes volt, hogy véghezvigye,
amit magunk megtervezhettünk, -
15:32 - 15:35és eléggé merész, hogy kifejlessze,
amit magunk nem, -
15:35 - 15:39a bázisszerkesztés
a sci-fi-szerű vágyakozásból -
15:39 - 15:42létező valósággá kezdett válni,
-
15:42 - 15:45amelyben a gyermekeinknek adott
legfontosabb ajándék -
15:46 - 15:48nemcsak a hárommilliárd betű lehet,
-
15:49 - 15:52hanem a betűk védelme és kijavítása is.
-
15:52 - 15:53Köszönöm szépen.
-
15:53 - 15:54(Taps)
-
15:58 - 15:59Köszönöm.
- Title:
- Gyógyíthatunk-e genetikai betegségeket a DNS átírásával?
- Speaker:
- David R. Liu
- Description:
-
Az egyik tudományos fölfedezésről szóló történetben David R. Liu vegyész-biológus jelentős áttörésről ad hírt: a laborjában végzett bázisszerkesztők fejlesztéséről, amelyek képesek DNS átírására. A genomszerkesztésnek e sorsdöntő lépése a CRISPR kínálta ígéreteket új szintre emelte: ha a CRISPR-fehérjék molekuláris ollók, amelyek meghatározott DNS-szekvenciák kivágására programozhatók, akkor a bázisszerkesztők ceruzák, amelyek képesek közvetlenül átírni egy-egy DNS-betűt egy másikba. Tudjunk meg többet arról, hogyan működnek e molekuláris gépek, és milyen lehetőségeik vannak genetikus betegségek kezelésére, sőt gyógyítására.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 16:12
Csaba Lóki approved Hungarian subtitles for Can we cure genetic diseases by rewriting DNA? | ||
Beatrix Turán accepted Hungarian subtitles for Can we cure genetic diseases by rewriting DNA? | ||
Beatrix Turán edited Hungarian subtitles for Can we cure genetic diseases by rewriting DNA? | ||
Beatrix Turán edited Hungarian subtitles for Can we cure genetic diseases by rewriting DNA? | ||
Beatrix Turán edited Hungarian subtitles for Can we cure genetic diseases by rewriting DNA? | ||
Beatrix Turán edited Hungarian subtitles for Can we cure genetic diseases by rewriting DNA? | ||
Beatrix Turán edited Hungarian subtitles for Can we cure genetic diseases by rewriting DNA? | ||
Beatrix Turán edited Hungarian subtitles for Can we cure genetic diseases by rewriting DNA? |