นักวิทยาศาสตร์ค้นหาการแก้ไขยีนด้วย CRISPR ยากที่จะต่อต้าน

การแฮ็กจีโนมของมนุษย์ได้สร้างมานานแล้วสำหรับโรงละครนิยายวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมเนื่องจากมีความเป็นไปได้ที่น่าอัศจรรย์ใจเสมอและยืมตัวไปพร้อม ๆ กับสายพันธ์ที่น่ากลัว

แต่เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการทำแผนที่จีโนมของมนุษย์ในทศวรรษที่ 1990 คนวิศวกรรมทางพันธุกรรมจึงดูไม่เหมือนนวนิยายและเป็นเหมือนจุดสิ้นสุดที่คาดเดาของการวิจัยทางการแพทย์

AdvertisementAdvertisement

เรายังกลัวที่จะปรับแต่งจีโนมมนุษย์ในรูปแบบที่สืบทอดได้แม้ในขณะที่การใช้เทคโนโลยีทางพันธุกรรมในการรักษาคนที่ป่วยจะเริ่มมีความคืบหน้าจริง การแก้ไขดีเอ็นเอที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมในหลายประเทศเป็นเรื่องผิดกฎหมายแม้ว่าจะไม่ใช่ในสหรัฐอเมริกาก็ตาม แต่เราได้ทิ้งการอภิปรายเกี่ยวกับผลกระทบทางจริยธรรมและถั่วและกลอนของกฎระเบียบที่จะทำงานออกเป็นเทคโนโลยีที่จะย้ายเข้าสู่

แต่ในปี 2012 สิ่งที่ครั้งหนึ่งเคยเป็นเพียงความเป็นไปได้ในอนาคตก็กลายเป็นภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกทันที

นั่นคือเมื่อนักชีววิทยาโมเลกุลของ University of California Jennifer Doudna, Ph.D. และเพื่อนร่วมงานบางคนได้บรรยายถึงเทคนิคทางพันธุวิศวกรรมใหม่ที่เรียกว่า CRISPR-Cas9 ในบทความ Science ในระยะสั้นเทคโนโลยีช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตัดปัญหา DNA ที่เป็นปัญหาซึ่งเป็นขั้นตอนที่มีศักยภาพในการรักษาโรคทางพันธุกรรมที่รุนแรงเช่น Huntington's

หลายกลุ่มได้แจ้งเตือนว่าถึงเวลาแล้ว ไม่ใช่นิยายวิทยาศาสตร์อีกแล้ว ดร. จอร์จเดลี่ย์ศูนย์การแพทย์ฮาร์วาร์ด

CRISPR-Cas9 อาจจะยับยั้งยีนที่ก่อให้เกิดโรคทางพันธุกรรมเช่นโรคโลหิตจางชนิดเคียวและโรคฮันติงตันด้วยการรักษาแบบเอนกประสงค์

"เนื่องจากปัญหาในการปรับเปลี่ยนจีโนมโดยเฉพาะอย่างยิ่งตัวอ่อนตอนนี้มีมากขึ้นเรื่อย ๆ และเกี่ยวข้องมากขึ้นนั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมกลุ่มต่างๆจึงปลุกให้ตื่นขึ้นตอนนี้ถึงเวลาแล้ว ไม่ใช่นิยายวิทยาศาสตร์อีกต่อไป "ดร. จอร์จเดลีย์, Ph.D., นักชีววิทยาด้านเซลล์ต้นกำเนิดจาก Harvard Medical Center กล่าว

แต่นักวิจารณ์กล่าวว่ากระบวนการนี้จะเป็นแนวทางในการกำหนดว่าเราจะเปลี่ยนมรดกทางพันธุกรรมของมนุษย์ได้อย่างไรบ้างและอย่างไรโดยการให้คำมั่นว่าจะให้ผลกำไรแก่ผู้ที่ได้รับประโยชน์จากการรักษามะเร็งหรือโรคทางพันธุกรรมหรือจากการแก้ไข สำหรับลักษณะทางพันธุกรรมที่ไม่พึงประสงค์บางอย่าง

อ่านเพิ่มเติม: Harvard, MIT ทำให้เครื่องมือแก้ไขยีน CRISPR มีประสิทธิภาพมากขึ้น»

A Eureka Moment

เทคนิคสามารถแก้ไข DNA ของมนุษย์ตั้งแต่กลางทศวรรษ 1970 เมื่อ Paul Berg, Ph.D., DNA ของมนุษย์ที่เพาะเลี้ยงในแบคทีเรีย E. coli ในห้องปฏิบัติการ Stanford ของเขา แต่วิธีการเหล่านี้เป็นวิธีที่ใช้แรงงานมากและไม่น่าเชื่อถือ

AdvertisementAdvertisement

Doudna (DOWD-na) เข้าสู่การอภิปรายเกี่ยวกับวิศวกรรมมนุษย์โดยบังเอิญ ผู้เชี่ยวชาญด้าน RNA ได้รับเชิญให้ไปช่วยเพื่อนร่วมงานตรวจสอบว่าแบคทีเรียต่อสู้กับไวรัสอย่างไร

ค่อยๆกลายเป็นที่ชัดเจนว่าแบคทีเรียระบุและกำหนดเป้าหมายของดีเอ็นเอไวรัสโดยใช้กระบวนการที่เรียกว่า CRISPR-Cas9 ครั้งแรกที่แบคทีเรียเป็นไวรัสจะเก็บดีเอ็นเอไว้เล็กน้อย ต่อมา DNA นั้นทำหน้าที่เป็นโปสเตอร์ "ที่ต้องการมากที่สุด" ถ้าแบคทีเรียทำงานเป็นไวรัสตัวเดียวกันอีกครั้งจะโจมตีโดยการตัดออกรูปแบบที่คุ้นเคยของดีเอ็นเอ

Doudna และเพื่อนร่วมงานของเธอได้รับรู้อย่างรวดเร็วว่านักวิทยาศาสตร์สามารถนำ piggyback ในกระบวนการแบคทีเรียเพื่อแก้ไข DNA - ไม่ว่าจะเป็นไวรัสพืชเกษตรหรือมนุษย์

โฆษณา

"ฉันคิดว่าว้าวถ้าสิ่งนี้สามารถทำงานได้ในสัตว์หรือเซลล์พืชนี่อาจเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์และมีพลังมาก สุจริตฉันไม่ได้ตระหนักถึงในขณะที่วิธีการที่มีประสิทธิภาพ "Doudna บอกเอ็นพีอาร์ในการสัมภาษณ์ 2014 (เธอปฏิเสธคำขอของ Healthline สำหรับการสัมภาษณ์โดยกล่าวถึงตารางการเดินทางที่เป็นมืออาชีพของเธอ)

พลังของแนวทางใหม่นี้ไม่ได้รับการสังเกต

AdvertisementAdvertisement

ฤดูใบไม้ผลินี้นักวิจัยชาวจีนที่ใช้วิธี CRISPR-Cas9 ในตัวอ่อนมนุษย์ได้ตีพิมพ์ผลการวิจัยในวารสารอเมริกัน

ตัวอ่อนมีชีวิตชีวาและวิธีการทำงานไม่เป็นไปตามที่คาดไว้ แต่รายงานได้ส่งคลื่นเตือนผ่านชุมชนวิทยาศาสตร์เปิดเผยว่าการทดลองครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้ CRISPR ในการปรับเปลี่ยน DNA ของมนุษย์ที่สืบทอดได้อย่างไร

ภายในไม่กี่วันของสิ่งตีพิมพ์นั้นทีมงานจาก University of California, San Diego (UCSD) ประกาศความสำเร็จโดยใช้ CRISPR ในแมลงวันผลไม้ พวกเขาทำการเปลี่ยนแปลงยีนของแมลงวันผลไม้คู่ผสมพันธุ์เพื่อให้แน่ใจว่าลักษณะที่พวกเขาแทรกไว้จะถูกส่งต่อไปยังลูกหลานทุกตัว ประเภทของพันธุวิศวกรรมนี้เรียกว่า "ยีนไดรฟ์ นักวิทยาศาสตร์ของ UCSD ได้จินตนาการว่าใช้วิธีการสร้างหนูและแมลงผลไม้ที่ดีกว่าสำหรับการวิจัย แต่ผลที่ได้ชัดเจน: เราสามารถเปลี่ยนสายพันธุ์ทั้งหมดรวมทั้งตัวเราเองโดยใช้ CRISPR ได้อย่างรวดเร็ว

เมื่อสัปดาห์ที่แล้วนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้ขอใบอนุญาตจากหน่วยงานด้านการปฏิสนธิและการสืบพันธุ์ของมนุษย์แห่งสหราชอาณาจักรเพื่อแก้ไขจีโนมของตัวอ่อนมนุษย์ที่เก็บไว้ในคลินิกเพื่อการเจริญพันธุ์ พวกเขาวางแผนที่จะใช้ตัวอ่อนที่ทำงานได้ แต่สัญญาว่าจะไม่ปลูกฝังให้พวกเขาหลังจากที่พวกเขาได้รับการแก้ไข

AdvertisingAdvertisement

อ่านเพิ่มเติม: เทคโนโลยีใหม่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเอชไอวี, เซลล์มะเร็ง»

มองไปในอดีตเพื่อจัดการกับเทคโนโลยีแห่งอนาคต

ขณะเดียวกัน Doudna และนักวิทยาศาสตร์นักจริยธรรมและนักกฎหมายอื่น ๆ ก็เริ่มต่อสู้กัน กับความท้าทายด้านจริยธรรมของ CRISPR

ในเดือนมกราคม Doudna และกลุ่มเล็ก ๆ ของ U. S. ที่ผู้นำด้านความคิดได้พบกันใน Napa, California เพื่อหารือเกี่ยวกับสิ่งที่พวกเขาต้องการจะปล่อยออกมาจากขวดPaul Berg ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกด้านพันธุวิศวกรรมกับการค้นพบ DNA ของเขาในปีพ. ศ. 2518 อยู่ที่นั่น

กลุ่มได้รับคิวจากการประชุม Berg ที่จัดขึ้นในปี 1975 ที่บริเวณการประชุม Asilomar นอก Monterey, California เพื่อตัดสินใจว่าวิทยาศาสตร์จะดำเนินการกับวิศวกรรมทางพันธุกรรมอย่างไร การประชุมดังกล่าวได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นการพิสูจน์ว่านักวิทยาศาสตร์สามารถจัดการเครื่องมือที่มีการโต้แย้งและอาจเป็นอันตรายได้อย่างปลอดภัย

ในฤดูใบไม้ผลิผู้เข้าร่วมประชุมหลายคนของ Napa - รวมทั้ง Doudna, Berg และ Harvard's Daley - ได้เผยแพร่บทความชิ้นส่วนที่ชี้ให้เห็นว่า CRISPR ไม่ควรใช้กับดีเอ็นเอทางสืบพันธุ์หรือเซลล์สืบพันธุ์ แต่พวกเขากล่าวว่าการวิจัยในห้องปฏิบัติการควรจะดำเนินต่อไป

เมื่อปลายปีนี้ความเชื่อทางวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศจะมาบรรจบกันที่กรุงวอชิงตันดีซีเพื่อเริ่มร่างแผนงานสำหรับข้อ จำกัด ที่เป็นไปได้ใน CRISPR ความพยายามดังกล่าวได้ก้าวไปข้างหน้าสะท้อนถึงความเร่งด่วนของเรื่อง

แต่ที่ประชุมสุดยอดเชิญเท่านั้นที่สนับสนุนโดยสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติวิศวกรรมศาสตร์และการแพทย์และสหราชอาณาจักรและจีนคู่ของมันมารวมกันนักวิจารณ์ยืนยันว่ามันจะถึงวาระที่จะล้มเหลวเพราะไม่รวมคำถามที่สำคัญและโอกาสสำหรับ ความคิดเห็นสาธารณะ

โรงเรียนแห่งชาติกล่าวว่าจะมีที่นั่ง จำกัด สำหรับสมาชิกของสาธารณชน

ถ้า CRISPR แสดงถึง "การเปลี่ยนแปลงของน้ำขึ้นน้ำลงในแบบที่เราคิดว่าตัวเราเองเป็นสิ่งมีชีวิต" ตามที่ Daley วางไว้แล้วสิ่งที่เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการตัดสินใจเรื่องที่สำคัญเช่นนี้? Sheila Jasanoff, Ph.D., ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของ Harvard's Kennedy School, คิดว่าการประชุมเดือนธันวาคมกำลังสะท้อนถึงความล้มเหลวบางส่วนของการประชุม Asilomar นักวิทยาศาสตร์ของ Asilomar มองไปที่ผลิตภัณฑ์พันธุวิศวกรรมต้นสำหรับศักยภาพในการใช้ bioweapons และกังวลเกี่ยวกับความเสี่ยงที่พวกเขาหลบหนีจากห้องปฏิบัติการ

พวกเขาไม่ได้คาดหวังถึงสิ่งที่ได้รับการพิสูจน์ว่าเป็นการอภิปรายที่ร้อนและยาวนานต่อสิ่งมีชีวิตที่ดัดแปลงพันธุกรรม (GM) ซึ่งมีผลกระทบที่สำคัญสำหรับเกษตรกรสิ่งแวดล้อมและธุรกิจที่มีขนาดใหญ่เช่น Monsanto "เมื่อมองย้อนกลับไปเราสามารถมองเห็นความขัดแย้งที่เกิดขึ้นกับพืชจีเอ็มโอได้เป็นเวลานานและเป็นเรื่องที่พลเมืองทั่วโลกได้เปิดมิติใหม่ของมิติทางพันธุกรรมที่ Asilomar ได้รับการยกเว้น" Jasanoff เขียนไว้ในการคัดค้านเชิงพรรณา การประชุมสุดยอดด้านวิศวกรรมพันธุกรรมยุคหน้า

อ่านเพิ่มเติม: อ่านข้อเท็จจริงเกี่ยวกับพันธุกรรมกับพันธุศาสตร์»

โคลนเงิน?

นักวิทยาศาสตร์ที่รวมตัวกันที่ Asilomar ไม่ค่อยเกี่ยวข้องกับการใช้งานเชิงพาณิชย์ในการวิจัยของพวกเขา แต่ด้วยพระราชบัญญัติ Bayh-Dole Act ของปี 1980 อาจารย์และมหาวิทยาลัยได้รับความสนใจทางการเงินในการค้นพบของพวกเขาในเชิงพาณิชย์

Doudna มีส่วนเกี่ยวข้องกับสามในสิบหรือมากกว่านั้น บริษัท ที่ได้ก่อตัวขึ้นแล้วด้วยความหวังในการปรับเปลี่ยนยีนของ CRISPR ในเชิงพาณิชย์หนึ่งใน บริษัท Caribou Bio สนใจอย่างชัดเจนในการใช้งานทางการเกษตร

"ตราบเท่าที่คุณได้รับเมล็ดพันธุ์หนึ่งที่ทำงานได้คุณไม่เป็นไร" Shanks กล่าว

การหาคนในโลกเทคโนโลยีชีวภาพที่ไม่มีความสนใจเป็นเรื่องยากที่จะหาคนได้เพราะทุกคนที่เป็นหัวหน้าในการสนทนานี้มีลักษณะคล้ายกับความขัดแย้งทางผลประโยชน์ Marcy Darnovsky, ศูนย์พันธุศาสตร์และสังคม

แต่ผลประโยชน์ทางการเงินของ Doudna ในการค้นพบของเธอเป็นกฎมากกว่าข้อยกเว้น

Michael Kalichman ชี้นำศูนย์จริยธรรมและสังคมที่ UCSD เขาอธิบายถึงการมีส่วนร่วมของ Doudna กับด้านธุรกิจในการทำงานของเธอเพียงแค่เป็นส่วนหนึ่งของงานของเธอในฐานะหัวหน้าห้องปฏิบัติการวิจัยในโลกโพสต์ Bayh-Dole

"งานของคุณคือพยายามที่จะขายมัน" เขากล่าว "Doudna ไม่ซ่อนความสนใจของเธอในนั้น "

ในห้องพักของนักวิทยาศาสตร์หมอและทนายความของมหาวิทยาลัยความคิดเห็นทั้งหมดมีสีสันตามเงิน

"เรามี แต่คนที่มีผลประโยชน์ทางการเงินที่ไม่ได้เป็นเพียงแค่การตัดสินใจที่จะนำไปใช้ แต่พวกเขากำลังคิดคำถามที่จะถาม" Darnovsky กล่าว Kalichman ซึ่งมีอาชีพเป็น "Bayh-Dole Act" กล่าวว่ากฎหมายฉบับนี้ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนจากการวิจัยบริสุทธิ์ไปสู่การประยุกต์ใช้ทางคลินิก แต่ก็ยังทำให้มีความลำเอียง

"คำถามคือ 'ระบบความสนใจทางการเงินสร้างความลำเอียงให้กับการมองเห็นสิ่งต่างๆหรือไม่? 'และคำตอบดูเหมือนจะใช่' เขากล่าว.

อ่านต่อ: วัคซีนสังเคราะห์ดีเอ็นเอสามารถป้องกันไวรัส MERS ได้»

การตีพิมพ์ใน CRISPR - "เส้นทางที่ชาญฉลาดสำหรับวิศวกรรมจีโนมและการปรับเปลี่ยนยีนของสายพันธุกรรม" - Doudna, Daley, Berg และอื่น ๆ กล่าวว่านักวิจัยควรสำรวจว่า CRISPR ทำงานอย่างไรกับตัวอ่อนมนุษย์ตราบเท่าที่ไม่มีใครปลูกถ่ายตัวอ่อนที่ดัดแปลง "พวกเขากำลังเถียงว่าการแก้ไขเซลล์สืบพันธุ์ของมนุษย์ (gametes และตัวอ่อนต้น) เพื่อการวิจัยควรก้าวไปข้างหน้าได้ทันทีขณะที่บทสนทนาเกี่ยวกับผลกระทบทางสังคมและจริยธรรมของการใช้เซลล์เชื้อโรคที่เปลี่ยนแปลงไปในการตั้งครรภ์กำลังอยู่ระหว่างดำเนินการ" Darnovsky กล่าว ของบทบรรณาธิการ

การวิจัยเพิ่มเติมชิ้นนี้ระบุว่าจะให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการปรับเปลี่ยนของเชื้อโรค - หรือเช่นเดียวกับการศึกษาภาษาจีนไม่ได้

"พวกเขาเรียกมันว่า" เส้นทางที่รอบคอบ "Darnovsky กล่าว "แต่มันจะง่ายที่จะอ่านว่า 'ถ้าการวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าเราสามารถปรับเปลี่ยนสายพันธุ์ได้อย่างปลอดภัยและถูกต้องซึ่งจะเป็นข้อโต้แย้งในการดำเนินการเพื่อสร้างมนุษย์จีเอ็ม '"

นับ แต่เราได้อ่านจีโนมมนุษย์เป็นครั้งแรกประมาณทศวรรษเท่านั้น เราควรใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษก่อนที่เราจะเริ่มเขียนใหม่ Eric Lander, Broad Institute

Doudna ได้อธิบาย CRISPR ว่าเป็นวิธีการแก้ไขการพิมพ์ที่เราได้รับไว้ในข้อความที่คัดลอกยากของธรรมชาติ การอุปมาอุปมัยของเธอมีวัตถุประสงค์เพื่อให้กระบวนการที่ซับซ้อนอย่างเหลือเชื่อเป็นที่เข้าใจของบรรดานักประสาทวิทยา แต่มันก็ยังเป็นเรื่องของความเสี่ยงในการแก้ไขยีน: ความจริงก็คือหนังสือพันธุศาสตร์มนุษย์เขียนขึ้นในภาษาที่เราเพิ่งเข้าใจ

"นับ แต่เราได้อ่านจีโนมมนุษย์เป็นครั้งแรกประมาณหนึ่งทศวรรษแล้ว เราควรใช้ความระมัดระวังเป็นอย่างมากก่อนที่เราจะเริ่มต้นเขียนใหม่ "Eric Lander, Ph.D., หัวหน้าสถาบัน Broad, เขียนในสหกรณ์ของเขาใน CRISPR

สถาบัน Broad Institute ได้เข้าร่วมการแข่งขันกับ Doudna's West Coast Lab เพื่อความก้าวหน้าใน CRISPR และกำลังดำเนินคดีกับผู้ที่ถือสิทธิบัตร

Lander ยอมรับว่าเราไม่ควรสัมผัสดีเอ็นเอที่สืบทอด แต่ทำให้เขามีที่ว่างสำหรับการแก้ไขยีนของโรค monogenic อย่างรุนแรงในบางกรณีที่ไม่มีทางเลือก

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าการวิจัย Doudna สนับสนุนและนักวิทยาศาสตร์ชาวสหราชอาณาจักรกำลังขอทำสัญญาว่าจะรักษาโรคทางพันธุกรรมที่ร้ายแรงเช่น Huntington ไม่ใช่ในแต่ละกรณี แต่โดยการกำจัดการกลายพันธุ์ของยีนทั้งหมด? ประชาชนน่าจะต้องการเข้าถึงการรักษานั้น

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าการรักษาดูเหมือนว่าจะมีผลข้างเคียงทางพันธุกรรมที่ไม่ได้คาดคิดไว้ซึ่งยังไม่ปรากฏจนกว่าจะถึงยุคหน้า? "การได้รับการสังเกตจากสิ่งต่างๆที่ช่วยให้ฝูงชนมีความซับซ้อน" Jasanoff กล่าว