ABOUT THE SPEAKER
David R. Liu - Chemical biologist
David 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.

More profile about the speaker
David R. Liu | Speaker | TED.com
TED2019

David R. Liu: Can we cure genetic diseases by rewriting DNA?

David R. Liu: ¿Es posible curar enfermedades genéticas reescribiendo el ADN?

Filmed:
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El biólogo químico David R. Liu comparte con nosotros la historia del descubrimiento científico realizado en su laboratorio: el desarrollo de editores de bases que pueden reescribir el ADN. Este paso crucial en la edición del genoma lleva la promesa de CRISPR al siguiente nivel: si las proteínas de CRISPR pueden considerarse tijeras moleculares programadas para cortar secuencias de ADN, los editores de bases pueden considerarse lápices capaces de reescribir las letras del ADN. En esta charla, David. R. Liu explica cómo estas máquinas moleculares funcionan y cuál es su potencial para tratar e incluso curar enfermedades genéticas.
- Chemical biologist
David R. Liu leads a research group that combines chemistry and evolutionary techniques to create revolutionary new medicines. Full bio

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00:13
The mostmás importantimportante giftregalo
your mothermadre and fatherpadre ever gavedio you
0
1286
4031
El legado más importante
que nuestros padres nos dejan
consiste en dos grupos de
tres mil millones de letras de ADN
00:17
was the two setsconjuntos
of threeTres billionmil millones lettersletras of DNAADN
1
5341
2720
00:20
that make up your genomegenoma.
2
8085
1564
que conforman el genoma.
Pero como todo aquello que tenga tres
mil millones de componentes, es frágil.
00:22
But like anything
with threeTres billionmil millones componentscomponentes,
3
10014
2477
00:24
that giftregalo is fragilefrágil.
4
12515
1400
00:26
SunlightLuz de sol, smokingde fumar, unhealthyinsalubre eatingcomiendo,
5
14815
3540
La luz solar, el cigarrillo,
la alimentación poco saludable,
00:30
even spontaneousespontáneo mistakeserrores
madehecho by your cellsCélulas,
6
18379
2992
incluso los errores
espontáneos de las células,
00:33
all causeporque changescambios to your genomegenoma.
7
21395
1923
todo esto provoca cambios en el genoma.
00:36
The mostmás commoncomún kindtipo of changecambio in DNAADN
8
24942
3278
La alteración más común
que se da en el ADN
00:40
is the simplesencillo swapintercambiar of one lettercarta,
or basebase, suchtal as C,
9
28244
4229
es el sencillo cambio de una letra
o base, por ejemplo una C,
00:44
with a differentdiferente lettercarta,
suchtal as T, G or A.
10
32497
3241
por una letra diferente,
como una T, una G o una A.
00:48
In any day, the cellsCélulas in your bodycuerpo
will collectivelycolectivamente accumulateacumular
11
36744
3373
A diario, las células del cuerpo
acumulan de forma colectiva
00:52
billionsmiles de millones of these single-letteruna sola carta swapsSwaps,
whichcual are alsoademás calledllamado "pointpunto mutationsmutaciones."
12
40141
4836
miles de millones de
estos cambios de una única letra,
también denominados
"mutaciones puntuales".
00:58
Now, mostmás of these
pointpunto mutationsmutaciones are harmlessinofensivo.
13
46147
2531
La mayoría de estas mutaciones
puntuales son inofensivas.
01:00
But everycada now and then,
14
48702
1158
Pero en ocasiones una mutación puntual
01:01
a pointpunto mutationmutación disruptsperturba
an importantimportante capabilitycapacidad in a cellcelda
15
49884
3993
puede desestabilizar una función
importante de las células
01:05
or causescausas a cellcelda to misbehaveportarse mal
in harmfulperjudicial waysformas.
16
53901
3355
o hacer que una célula
actúe de manera perjudicial.
01:10
If that mutationmutación were inheritedheredado
from your parentspadres
17
58099
2999
Si esta mutación se hereda de los padres
01:13
or occurredocurrió earlytemprano enoughsuficiente
in your developmentdesarrollo,
18
61122
2660
u ocurre tempranamente en el desarrollo,
01:15
then the resultresultado would be
that manymuchos or all of your cellsCélulas
19
63806
2966
esto tendría como resultado
que muchas o todas las células
01:18
containContiene this harmfulperjudicial mutationmutación.
20
66796
1912
tengan esta mutación perjudicial.
01:21
And then you would be one
of hundredscientos of millionsmillones of people
21
69153
3270
Serían entonces uno
de los cientos de millones de personas
01:24
with a geneticgenético diseaseenfermedad,
22
72447
1611
que padecen una enfermedad genética,
como la anemia falciforme, la progeria,
01:26
suchtal as sicklehoz cellcelda anemiaanemia or progeriaprogeria
23
74082
3003
01:29
or muscularmuscular dystrophydistrofia
or Tay-SachsTay-Sachs diseaseenfermedad.
24
77109
3121
la distrofia muscular
o la enfermedad de Tay-Sachs.
01:34
GrievousGrievous geneticgenético diseasesenfermedades
causedcausado by pointpunto mutationsmutaciones
25
82225
3182
Las enfermedades genéticas
producidas por mutaciones puntuales
01:37
are especiallyespecialmente frustratingfrustrante,
26
85431
1993
son especialmente frustrantes,
01:39
because we oftena menudo know
the exactexacto single-letteruna sola carta changecambio
27
87448
2904
ya que a menudo
conocemos el cambio de letra
01:42
that causescausas the diseaseenfermedad
and, in theoryteoría, could curecura the diseaseenfermedad.
28
90376
4200
que causa la enfermedad
y, en teoría, podría curar la enfermedad.
01:47
MillionsMillones suffersufrir from sicklehoz cellcelda anemiaanemia
29
95268
2849
Millones de personas
padecen anemia falciforme
01:50
because they have
a singlesoltero A to T pointpunto mutationsmutaciones
30
98141
3071
porque presentan
una mutación puntual de A por T
01:53
in bothambos copiescopias of theirsu hemoglobinhemoglobina genegene.
31
101236
2361
en ambas copias
del gen de la hemoglobina.
01:57
And childrenniños with progeriaprogeria
are bornnacido with a T
32
105529
3132
Y los niños con progeria nacen con una T
02:00
at a singlesoltero positionposición in theirsu genomegenoma
33
108685
2168
en una posición única en su genoma
donde deberían tener una C,
02:02
where you have a C,
34
110877
1399
02:05
with the devastatingdevastador consequenceconsecuencia
that these wonderfulmaravilloso, brightbrillante kidsniños
35
113125
3439
y esto tiene consecuencias
devastadoras para estos maravillosos niños
02:08
ageaños very rapidlyrápidamente and passpasar away
by about ageaños 14.
36
116588
3976
que envejecen de forma acelerada
y fallecen aproximadamente a los 14 años.
02:14
ThroughoutEn todo the historyhistoria of medicinemedicina,
37
122358
1683
A pesar del desarrollo de la medicina,
no hemos encontrado
02:16
we have not had a way
to efficientlyeficientemente correctcorrecto pointpunto mutationsmutaciones
38
124065
3060
una manera eficiente de corregir estas
mutaciones puntuales en los seres vivos,
02:19
in livingvivo systemssistemas,
39
127149
1769
es decir, cómo cambiar esa T
que causa la enfermedad por una C.
02:20
to changecambio that disease-causingenfermedad que causa
T back into a C.
40
128942
3200
02:25
PerhapsQuizás untilhasta now.
41
133482
1968
Quizá hasta ahora.
02:27
Because my laboratorylaboratorio recentlyrecientemente succeededtenido éxito
in developingdesarrollando suchtal a capabilitycapacidad,
42
135474
4190
Porque en mi laboratorio recientemente
se consiguió desarrollar esa habilidad,
02:31
whichcual we call "basebase editingedición."
43
139688
1800
que llamamos "edición de bases".
02:35
The storyhistoria of how we developeddesarrollado basebase editingedición
44
143277
2024
La historia de cómo
desarrollamos la edición de bases
02:37
actuallyactualmente beginscomienza threeTres billionmil millones yearsaños agohace.
45
145325
2674
se remonta a unos tres mil millones
de años atrás.
02:41
We think of bacteriabacteria
as sourcesfuentes of infectioninfección,
46
149055
2660
Consideramos que las bacterias
son focos de infección,
02:43
but bacteriabacteria themselvessí mismos are alsoademás
pronepropenso to beingsiendo infectedinfectado,
47
151739
3314
pero las bacterias mismas
son propensas a infecciones,
02:47
in particularespecial, by virusesvirus.
48
155077
1907
en especial virales.
02:49
So about threeTres billionmil millones yearsaños agohace,
49
157871
2151
Así hace unos tres mil millones de años,
02:52
bacteriabacteria evolvedevolucionado a defensedefensa mechanismmecanismo
to fightlucha viralviral infectioninfección.
50
160046
3880
las bacterias desarrollaron un mecanismo
para combatir las infecciones virales.
02:57
That defensedefensa mechanismmecanismo
is now better knownconocido as CRISPRCRISPR.
51
165649
2785
Ese mecanismo de defensa
es hoy mejor conocido como CRISPR.
03:01
And the warheadcabeza armada in CRISPRCRISPR
is this purplepúrpura proteinproteína
52
169008
2825
Y lo esencial de CRISPR
es esta proteína púrpura
03:03
that actshechos like molecularmolecular
scissorstijeras to cutcortar DNAADN,
53
171857
3778
que actúa como unas tijeras
moleculares que cortan el ADN
03:07
breakingrotura the doubledoble helixhélice into two piecespiezas.
54
175659
2428
y rompen la doble hélice en dos.
03:11
If CRISPRCRISPR couldn'tno pudo distinguishdistinguir
betweenEntre bacterialbacteriano and viralviral DNAADN,
55
179323
3976
Si CRISPR no pudiera distinguir
entre ADN bacteriano y viral,
03:15
it wouldn'tno lo haría be a very usefulútil
defensedefensa systemsistema.
56
183323
2239
no sería un sistema de defensa muy útil.
03:18
But the mostmás amazingasombroso featurecaracterística of CRISPRCRISPR
57
186315
2785
Pero la característica
más asombrosa de CRISPR
03:21
is that the scissorstijeras can be
programmedprogramado to searchbuscar for,
58
189124
5037
es que las tijeras pueden programarse
para buscar, unirse y cortar
03:26
bindenlazar to and cutcortar
59
194185
2423
03:28
only a specificespecífico DNAADN sequencesecuencia.
60
196632
2738
únicamente una secuencia
específica del ADN.
03:32
So when a bacteriumbacteria encountersencuentros
a virusvirus for the first time,
61
200911
3397
Así cuando una bacteria encuentra
un virus por primera vez,
03:36
it can storealmacenar a smallpequeña snippetretazo
of that virus'svirus DNAADN
62
204332
3373
puede almacenar un pequeño
fragmento del ADN de ese virus,
03:39
for use as a programprograma
to directdirecto the CRISPRCRISPR scissorstijeras
63
207729
3644
que usará luego como programa
para dirigir las tijeras CRISPR
y cortar la secuencia del ADN viral
durante una infección futura.
03:43
to cutcortar that viralviral DNAADN sequencesecuencia
duringdurante a futurefuturo infectioninfección.
64
211397
3536
03:47
CuttingCorte a virus'svirus DNAADN messeslíos up
the functionfunción of the cutcortar viralviral genegene,
65
215778
4913
Cortar el ADN del virus estropea
la función del gen viral cortado,
03:52
and thereforepor lo tanto disruptsperturba
the virus'svirus life cycleciclo.
66
220715
2702
y afecta consecuentemente
el ciclo de vida del virus.
03:58
RemarkableNotable researchersinvestigadores includingincluso
EmmanuelleEmmanuelle CharpentierCharpentier, GeorgeJorge ChurchIglesia,
67
226059
4801
Investigadores destacados
como Emmanuelle Charpentier,
George Church, Jennifer Doudna
04:02
JenniferJennifer DoudnaDoudna and FengFeng ZhangZhang
68
230884
2653
y Feng Zhang mostraron hace seis años
04:05
showedmostró sixseis yearsaños agohace how CRISPRCRISPR scissorstijeras
could be programmedprogramado
69
233561
3969
cómo las tijeras genéticas
CRISPR podían programarse
para cortar secuencias de ADN
seleccionadas por nosotros,
04:09
to cutcortar DNAADN sequencessecuencias of our choosingElegir,
70
237554
2587
04:12
includingincluso sequencessecuencias in your genomegenoma,
71
240165
2369
incluso secuencias del genoma,
04:14
insteaden lugar of the viralviral DNAADN sequencessecuencias
chosenelegido by bacteriabacteria.
72
242558
3343
en lugar de las secuencias de
ADN viral escogidas por las bacterias.
04:18
But the outcomesresultados are actuallyactualmente similarsimilar.
73
246550
2534
Pero los resultados son,
en efecto, similares.
04:21
CuttingCorte a DNAADN sequencesecuencia in your genomegenoma
74
249606
2468
Cortar las secuencias de ADN del genoma
04:24
alsoademás disruptsperturba the functionfunción
of the cutcortar genegene, typicallytípicamente,
75
252098
4127
también afecta la función del gen cortado,
04:28
by causingcausando the insertioninserción and deletionsupresión
of randomaleatorio mixturesmezclas of DNAADN lettersletras
76
256997
4467
al causar la inserción y eliminación
de mezclas aleatorias de letras de ADN
en el lugar donde se hace el corte.
04:33
at the cutcortar sitesitio.
77
261488
1153
04:36
Now, disruptinginterrumpiendo genesgenes can be very
usefulútil for some applicationsaplicaciones.
78
264625
3881
Desestabilizar los genes puede ser
muy útil para algunas aplicaciones.
04:42
But for mostmás pointpunto mutationsmutaciones
that causeporque geneticgenético diseasesenfermedades,
79
270005
4301
Pero para la mayor parte
de las mutaciones puntuales
que causan enfermedades genéticas,
04:46
simplysimplemente cuttingcorte the already-mutatedya mutado genegene
won'tcostumbre benefitbeneficio patientspacientes,
80
274330
4357
simplemente cortar el gen ya mutado
no beneficia al paciente,
04:50
because the functionfunción of the mutatedmutado genegene
needsnecesariamente to be restoredrestaurado,
81
278711
3968
porque se necesita restaurar
la función del gen mutado,
04:54
not furtherpromover disruptedinterrumpido.
82
282703
1615
no desestabilizarla aún más.
04:57
So cuttingcorte this
already-mutatedya mutado hemoglobinhemoglobina genegene
83
285259
2882
Así que cortar el gen ya mutado
de la hemoglobina
05:00
that causescausas sicklehoz cellcelda anemiaanemia
84
288165
2523
que causa la anemia falciforme
05:02
won'tcostumbre restorerestaurar the abilitycapacidad of patientspacientes
to make healthysaludable redrojo bloodsangre cellsCélulas.
85
290712
3516
no restaura la habilidad del paciente
de generar glóbulos rojos sanos.
05:07
And while we can sometimesa veces introduceintroducir
newnuevo DNAADN sequencessecuencias into cellsCélulas
86
295631
4341
Y si bien en ocasiones podemos introducir
a las células nuevas secuencias de ADN
05:11
to replacereemplazar the DNAADN sequencessecuencias
surroundingrodeando a cutcortar sitesitio,
87
299996
3421
que reemplacen las secuencias
de ADN circundantes al sitio del corte,
05:15
that processproceso, unfortunatelyDesafortunadamente, doesn't work
in mostmás typestipos of cellsCélulas,
88
303441
4324
ese proceso, desafortunadamente,
no funciona con la mayoría
de los tipos de células,
05:19
and the disruptedinterrumpido genegene outcomesresultados
still predominatePredominan.
89
307789
2441
y continúan predominando
los genes modificados.
05:24
Like manymuchos scientistscientíficos,
I've dreamedsoñado of a futurefuturo
90
312297
2182
Al igual que muchos científicos,
sueño con un futuro en el que seamos
capaces de tratar y quizá hasta curar
05:26
in whichcual we mightpodría be ablepoder to treattratar
or maybe even curecura
91
314503
2774
05:29
humanhumano geneticgenético diseasesenfermedades.
92
317301
1371
las enfermedades genéticas humanas.
05:31
But I saw the lackausencia of a way
to fixfijar pointpunto mutationsmutaciones,
93
319135
3801
Pero identifiqué la falta de un método
para arreglar las mutaciones puntuales
05:34
whichcual causeporque mostmás humanhumano geneticgenético diseasesenfermedades,
94
322960
3024
causantes de la mayor parte
de enfermedades genéticas
05:38
as a majormayor problemproblema standingen pie in the way.
95
326008
2388
como un problema importante a superar.
05:41
BeingSiendo a chemistquímico, I beganempezó
workingtrabajando with my studentsestudiantes
96
329434
2668
Como soy químico, comencé
a trabajar con mis alumnos
05:44
to developdesarrollar waysformas on performingamaestrado chemistryquímica
directlydirectamente on an individualindividual DNAADN basebase,
97
332126
4935
para idear formas de aplicar la química
directamente a una base individual del ADN
05:49
to trulyverdaderamente fixfijar, rathermás bien than disruptinterrumpir,
the mutationsmutaciones that causeporque geneticgenético diseasesenfermedades.
98
337085
5619
y arreglar las mutaciones
que causan la enfermedad genética,
en lugar de desestabilizarlas.
El resultado de nuestro trabajo
es una máquina molecular
05:56
The resultsresultados of our effortsesfuerzos
are molecularmolecular machinesmáquinas
99
344522
2548
05:59
calledllamado "basebase editorseditores."
100
347094
1388
llamada "editor de bases".
06:01
BaseBase editorseditores use the programmableprogramable
searchingbuscando mechanismmecanismo of CRISPRCRISPR scissorstijeras,
101
349618
5475
Los editores de bases usan
los mecanismos programables de búsqueda
de las tijeras CRISPR,
06:07
but insteaden lugar of cuttingcorte the DNAADN,
102
355117
2936
pero en lugar de cortar el ADN,
06:10
they directlydirectamente convertconvertir
one basebase to anotherotro basebase
103
358077
2941
directamente convierten una base en otra
sin desestabilizar el resto del gen.
06:13
withoutsin disruptinginterrumpiendo the restdescanso of the genegene.
104
361042
2253
06:16
So if you think of naturallynaturalmente occurringocurriendo
CRISPRCRISPR proteinsproteínas as molecularmolecular scissorstijeras,
105
364674
4158
Si consideramos a las proteínas naturales
de CRISPR como tijeras moleculares,
06:20
you can think of basebase editorseditores as pencilslápices,
106
368856
2786
podemos considerar
a los editores de bases como lápices
06:23
capablecapaz of directlydirectamente rewritingreescribiendo
one DNAADN lettercarta into anotherotro
107
371666
3496
capaces de reemplazar
una letra de ADN por otra
06:28
by actuallyactualmente rearrangingreorganizando
the atomsátomos of one DNAADN basebase
108
376098
3803
al reacomodar los átomos
de una base de ADN
06:31
to insteaden lugar becomevolverse a differentdiferente basebase.
109
379925
2334
y volverla así una base diferente.
06:35
Now, basebase editorseditores don't existexiste in naturenaturaleza.
110
383513
2176
Los editores de bases
no existen en la naturaleza.
06:38
In facthecho, we engineereddiseñado
the first basebase editoreditor, shownmostrado here,
111
386683
3230
De hecho, creamos el primer editor
de bases, que ven aquí,
06:41
from threeTres separateseparar proteinsproteínas
112
389937
1357
a partir de tres proteínas separadas que
ni siquiera provienen del mismo organismo.
06:43
that don't even come
from the samemismo organismorganismo.
113
391318
2230
06:46
We startedempezado by takingtomando CRISPRCRISPR scissorstijeras
and disablingdeshabilitar the abilitycapacidad to cutcortar DNAADN
114
394151
5097
Comenzamos por suprimir la habilidad
de las tijeras CRISPR de cortar ADN
06:51
while retainingreteniendo its abilitycapacidad to searchbuscar for
and bindenlazar a targetobjetivo DNAADN sequencesecuencia
115
399272
4539
pero mantuvimos la habilidad de buscar
y unirse a secuencias específicas de ADN
06:55
in a programmedprogramado mannermanera.
116
403835
1534
de forma programada.
06:58
To those disableddiscapacitado CRISPRCRISPR
scissorstijeras, shownmostrado in blueazul,
117
406351
2837
A las tijeras CRISPR deshabilitadas,
que se ven en azul,
07:01
we attachedadjunto a secondsegundo proteinproteína in redrojo,
118
409212
2508
les adjuntamos una segunda
proteína, que se ve en rojo
07:03
whichcual performsrealiza a chemicalquímico reactionreacción
on the DNAADN basebase C,
119
411744
4301
y que produce una reacción química
en la base C del ADN
07:08
convertingmudado it into a basebase
that behavesse comporta like T.
120
416069
3333
y la convierte en una base
que se comporta como T.
07:12
ThirdTercero, we had to attachadjuntar
to the first two proteinsproteínas
121
420958
3142
Tercero, debimos adjuntar
a las primeras dos proteínas
la proteína púrpura, que evita que la base
editada sea eliminada por la célula.
07:16
the proteinproteína shownmostrado in purplepúrpura,
122
424124
1350
07:17
whichcual protectsprotege the editededitado basebase
from beingsiendo removedremoto by the cellcelda.
123
425498
3600
07:22
The netred resultresultado is an engineereddiseñado
three-parttres partes proteinproteína
124
430466
2842
El resultado es una proteína
artificial de tres partes
07:25
that for the first time
allowspermite us to convertconvertir CsCs into TsTs
125
433332
4118
que por primera vez
nos permite convertir las C en T
07:29
at specifiedespecificado locationsubicaciones in the genomegenoma.
126
437474
2163
en lugares específicos del genoma.
07:33
But even at this pointpunto,
our work was only halfmitad donehecho.
127
441490
3032
Pero incluso en esta etapa,
esto es sólo la mitad del trabajo.
07:36
Because in orderorden to be stableestable in cellsCélulas,
128
444546
2626
Ya que para poder permanecer
estable en las células,
07:39
the two strandshebras of a DNAADN doubledoble helixhélice
have to formformar basebase pairspares.
129
447196
3659
las dos cadenas de la hélice doble
del ADN deben formar pares de bases.
07:44
And because C only pairspares with G,
130
452125
3658
Y como la C solamente se une a la G
07:47
and T only pairspares with A,
131
455807
3002
y la T solo a la A,
07:51
simplysimplemente changingcambiando a C to a T
on one DNAADN strandhebra createscrea a mismatchdesajuste,
132
459752
4846
el sólo cambiar una C por una T
en una cadena de ADN
crea una incompatibilidad,
07:56
a disagreementdesacuerdo betweenEntre the two DNAADN strandshebras
133
464622
2849
una incongruencia
entre las dos cadenas de ADN
07:59
that the cellcelda has to resolveresolver
by decidingdecidiendo whichcual strandhebra to replacereemplazar.
134
467495
4268
que la célula debe resolver
decidiendo qué cadena reemplazar.
08:05
We realizeddio cuenta that we could furtherpromover engineeringeniero
this three-parttres partes proteinproteína
135
473149
4341
Descubrimos que podíamos modificar
más aún la proteína de tres partes
08:10
to flagbandera the noneditedno editado strandhebra
as the one to be replacedreemplazado
136
478649
3866
para que ésta señalase la cadena
no editada como la que debe reemplazarse
08:14
by nickingNicking that strandhebra.
137
482539
1911
haciéndole una incisión.
08:17
This little nickmella trickstrucos the cellcelda
138
485276
2529
Esto engaña a la célula
08:19
into replacingreemplazando the noneditedno editado G with an A
139
487829
4947
para que reemplace
la G no editada por una A
08:24
as it remakesRemakes the nickedcortado strandhebra,
140
492800
2325
a la vez que rehace la cadena marcada,
08:27
therebyde este modo completingcompletando the conversionconversión
of what used to be a C-GC-G basebase pairpar
141
495149
4031
completando así la conversión
de lo que solía ser un par C-G
08:31
into a stableestable T-AT-A basebase pairpar.
142
499204
2296
por un par estable T-A.
08:36
After severalvarios yearsaños of harddifícil work
143
504585
1551
Luego de varios años de arduo trabajo
08:38
led by a formerex postenviar docdoc
in the lablaboratorio, AlexisAlexis KomorKomor,
144
506160
3981
a cargo del posdoctor
del laboratorio, Alexis Komor,
08:42
we succeededtenido éxito in developingdesarrollando
this first classclase of basebase editoreditor,
145
510165
3182
conseguimos desarrollar
el primer editor de bases
08:45
whichcual convertsconversos CsCs into TsTs and GsGs into As
146
513371
3666
capaz de convertir la C en T y la G en A
08:49
at targetedapuntado positionsposiciones of our choosingElegir.
147
517061
2159
en posiciones específicas que escogemos.
08:52
AmongEntre the more than 35,000 knownconocido
disease-associatedenfermedades asociadas pointpunto mutationsmutaciones,
148
520633
5230
Entre las más de 35 000
mutaciones puntuales conocidas,
08:57
the two kindsclases of mutationsmutaciones
that this first basebase editoreditor can reversemarcha atrás
149
525887
3785
las primeras dos mutaciones que
este editor de bases puede revertir
09:01
collectivelycolectivamente accountcuenta for about 14 percentpor ciento
or 5,000 or so pathogenicpatógeno pointpunto mutationsmutaciones.
150
529696
6143
corresponden aproximadamente al 14 %
o 5000 mutaciones puntuales patógenas.
09:08
But correctingde corrección the largestmás grande fractionfracción
of disease-causingenfermedad que causa pointpunto mutationsmutaciones
151
536593
4770
Pero para corregir la mayor parte
de las mutaciones puntuales
que causan enfermedades
09:13
would requireexigir developingdesarrollando
a secondsegundo classclase of basebase editoreditor,
152
541387
3635
necesitaríamos desarrollar
una segunda clase de editor de bases
09:17
one that could convertconvertir
As into GsGs or TsTs into CsCs.
153
545046
4086
capaz de convertir
las A en G y las T en C.
09:22
Led by NicoleNicole GaudelliGaudelli,
a formerex postenviar docdoc in the lablaboratorio,
154
550846
3727
Con Nicole Gaudelli a la cabeza,
otra posdoctora del laboratorio,
09:26
we setconjunto out to developdesarrollar
this secondsegundo classclase of basebase editoreditor,
155
554597
3122
nos dispusimos a desarrollar
este segundo editor de bases
09:29
whichcual, in theoryteoría, could correctcorrecto up to
almostcasi halfmitad of pathogenicpatógeno pointpunto mutationsmutaciones,
156
557743
6127
que, en teoría, podría
corregir casi la mitad
de las mutaciones puntuales patógenas,
09:35
includingincluso that mutationmutación that causescausas
the rapid-agingenvejecimiento rápido diseaseenfermedad progeriaprogeria.
157
563894
3911
incluso la mutación que causa
la enfermedad del envejecimiento
acelerado, la progeria.
09:42
We realizeddio cuenta that we could
borrowpedir prestado, onceuna vez again,
158
570107
3167
Descubrimos que podíamos
emplear, una vez más,
09:45
the targetingtargeting mechanismmecanismo of CRISPRCRISPR scissorstijeras
159
573298
4068
los mecanismos de búsqueda
de las tijeras CRISPR
09:49
to bringtraer the newnuevo basebase editoreditor
to the right sitesitio in a genomegenoma.
160
577390
5161
para conducir al nuevo editor de bases
hacia el lugar indicado en el genoma.
09:55
But we quicklycon rapidez encounteredencontrado
an incredibleincreíble problemproblema;
161
583543
3092
Pero rápidamente nos topamos
con un gran problema:
09:59
namelya saber, there is no proteinproteína
162
587896
2428
no se conoce ninguna proteína
10:02
that's knownconocido to convertconvertir
A into G or T into C
163
590348
4052
que convierta las A en G ni las T en C
10:06
in DNAADN.
164
594424
1161
en el ADN.
10:08
FacedFrente with suchtal a seriousgrave stumblingtropezar blockbloquear,
165
596760
2166
Al enfrentarse a semejante obstáculo,
10:10
mostmás studentsestudiantes would probablyprobablemente
look for anotherotro projectproyecto,
166
598950
2532
la mayoría de los posdoctorandos
buscaría otro proyecto,
10:13
if not anotherotro researchinvestigación advisortutor.
167
601506
1740
y quizá hasta otro asesor.
10:15
(LaughterRisa)
168
603270
1164
(Risas)
10:16
But NicoleNicole agreedconvenido to proceedproceder with a planplan
169
604458
1942
Pero Nicole decidió continuar con el plan
que parecía muy ambicioso en ese momento.
10:18
that seemedparecía wildlysalvajemente ambitiousambicioso at the time.
170
606424
2667
10:21
GivenDado the absenceausencia
of a naturallynaturalmente occurringocurriendo proteinproteína
171
609966
2339
Dada la inexistencia
de una proteína natural
que lleve a cabo los procesos
químicos necesarios,
10:24
that performsrealiza the necessarynecesario chemistryquímica,
172
612329
2161
10:26
we decideddecidido we would evolveevolucionar
our ownpropio proteinproteína in the laboratorylaboratorio
173
614514
3436
decidimos que crearíamos
nuestra propia proteína en el laboratorio
10:29
to convertconvertir A into a basebase
that behavesse comporta like G,
174
617974
3835
que fuera capaz de convertir la A
en una base que se comporte como la G,
10:33
startingcomenzando from a proteinproteína
that performsrealiza relatedrelacionado chemistryquímica on RNARNA.
175
621833
4827
y que comenzaríamos con una proteína
que tiene una química similar en el ARN.
10:39
We setconjunto up a Darwiniandarviniano
survival-of-the-fittestsupervivencia de la más adecuada selectionselección systemsistema
176
627230
3934
Montamos un sistema de selección
darwiniano de supervivencia del más apto
10:43
that exploredexplorado tensdecenas of millionsmillones
of proteinproteína variantsvariantes
177
631188
3992
para explorar decenas de millones
de variantes proteicas,
sistema que sólo permite
la supervivencia de las variantes raras
10:47
and only allowedpermitido those rareraro variantsvariantes
178
635204
2018
10:49
that could performrealizar the necessarynecesario
chemistryquímica to survivesobrevivir.
179
637246
3221
capaces de llevar a cabo
los procesos químicos necesarios.
10:53
We endedterminado up with a proteinproteína shownmostrado here,
180
641883
2388
El resultado fue esta proteína,
10:56
the first that can convertconvertir A in DNAADN
181
644295
2857
la primera capaz de convertir la A del ADN
10:59
into a basebase that resemblesse asemeja G.
182
647176
2092
en una base que se asemeja a la G.
11:01
And when we attachedadjunto that proteinproteína
183
649292
1603
Y al anexar esta proteína
a las tijeras CRISPR deshabilitadas,
que se ven en azul,
11:02
to the disableddiscapacitado CRISPRCRISPR
scissorstijeras, shownmostrado in blueazul,
184
650919
2571
11:05
we producedproducido the secondsegundo basebase editoreditor,
185
653514
2008
produjimos el segundo editor de bases
capaz de convertir las A en G
11:07
whichcual convertsconversos As into GsGs,
186
655546
3095
11:10
and then usesusos the samemismo
strand-nickingvarado-nicking strategyestrategia
187
658665
3841
y que usa la misma estrategia
de efectuar una incisión en la cadena
11:14
that we used in the first basebase editoreditor
188
662530
1920
que usamos con el primer editor de bases
11:16
to tricktruco the cellcelda into replacingreemplazando
the noneditedno editado T with a C
189
664474
5465
para engañar a la célula
y hacer que reemplace la T no editada
por una C a la vez que rehace
esa cadena cortada,
11:21
as it remakesRemakes that nickedcortado strandhebra,
190
669963
1675
11:23
therebyde este modo completingcompletando the conversionconversión
of an A-TA-T basebase pairpar to a G-CG-C basebase pairpar.
191
671662
4171
completando así la conversión
de un par A-T en un par G-C.
(Aplausos)
11:28
(ApplauseAplausos)
192
676845
2047
11:30
Thank you.
193
678916
1170
Gracias.
11:32
(ApplauseAplausos)
194
680110
3357
(Aplausos)
11:35
As an academicacadémico scientistcientífico in the US,
195
683491
2335
Como científico y académico
estadounidense,
no estoy acostumbrado
a ser interrumpido por aplausos.
11:37
I'm not used to beingsiendo
interruptedinterrumpido by applauseaplausos.
196
685850
2147
11:40
(LaughterRisa)
197
688021
3151
(Risas)
11:43
We developeddesarrollado these
first two classesclases of basebase editorseditores
198
691196
4405
Desarrollamos estas primeras
dos clases de editores de bases
11:47
only threeTres yearsaños agohace
and one and a halfmitad yearsaños agohace.
199
695625
2774
hace tan sólo tres años y un año y medio.
11:51
But even in that shortcorto time,
200
699267
1548
Pero incluso en ese breve periodo,
11:52
basebase editingedición has becomevolverse widelyextensamente used
by the biomedicalbiomédica researchinvestigación communitycomunidad.
201
700839
3722
la edición de bases
se ha vuelto muy popular
en la comunidad de
investigación biomédica.
11:57
BaseBase editorseditores have been sentexpedido
more than 6,000 timesveces
202
705776
4365
Se han enviado editores
de bases más de 6000 veces
12:02
at the requestsolicitud of more than
1,000 researchersinvestigadores around the globeglobo.
203
710165
3871
a distintos lugares del mundo
por pedido de más de 1000 investigadores.
12:07
A hundredcien scientificcientífico researchinvestigación paperspapeles
have been publishedpublicado alreadyya,
204
715475
3516
Ya se han publicado cientos
de artículos de investigación científica
12:11
usingutilizando basebase editorseditores in organismsorganismos
rangingrango from bacteriabacteria
205
719015
3728
en los que se usan editores de bases
en organismos como bacterias,
12:14
to plantsplantas to miceratones to primatesprimates.
206
722767
2134
plantas, ratones y primates.
Si bien los editores de bases
son muy novedosos
12:19
While basebase editorseditores are too newnuevo
207
727950
1607
12:21
to have alreadyya enteredingresó
humanhumano clinicalclínico trialsensayos,
208
729581
2885
y no se han empleado
en ensayos clínicos humanos,
12:24
scientistscientíficos have succeededtenido éxito in achievinglograr
a criticalcrítico milestonehito towardshacia that goalGol
209
732490
5122
los científicos han realizado
avances fundamentales en esa dirección
12:29
by usingutilizando basebase editorseditores in animalsanimales
210
737636
2849
al usar editores de bases en animales
12:32
to correctcorrecto pointpunto mutationsmutaciones
that causeporque humanhumano geneticgenético diseasesenfermedades.
211
740509
3909
para corregir mutaciones puntuales
que causan enfermedades genéticas humanas.
12:37
For exampleejemplo,
212
745815
1151
Por ejemplo,
un equipo de científicos a cargo
de Luke Koblan y Jon Levy,
12:38
a collaborativecolaborativo teamequipo of scientistscientíficos
led by LukeLuke KoblanKoblan and JonJon LevyExacción,
213
746990
3793
12:42
two additionaladicional studentsestudiantes in my lablaboratorio,
214
750807
2413
otros dos estudiantes en mi laboratorio,
12:45
recentlyrecientemente used a virusvirus to deliverentregar
that secondsegundo basebase editoreditor
215
753244
4119
emplearon recientemente un virus
para insertar ese segundo editor de bases
12:49
into a mouseratón with progeriaprogeria,
216
757387
2190
a un ratón con progeria.
12:51
changingcambiando that disease-causingenfermedad que causa
T back into a C
217
759601
3857
Así cambiaron la T causante
de la enfermedad por una C
12:55
and reversingrevertir its consequencesConsecuencias
at the DNAADN, RNARNA and proteinproteína levelsniveles.
218
763482
4106
y revirtieron las consecuencias
a nivel del ADN, ARN y proteico.
13:00
BaseBase editorseditores have alsoademás
been used in animalsanimales
219
768880
2746
También se han usado
los editores de bases en animales
13:03
to reversemarcha atrás the consequenceconsecuencia of tyrosinemiaTirosinemia,
220
771650
2924
para revertir las consecuencias
de la tirosinemia,
13:07
betabeta thalassemiaTalasemia, muscularmuscular dystrophydistrofia,
221
775642
3618
la beta talasemia, la distrofia muscular,
13:11
phenylketonuriaFenilcetonuria, a congenitalcongénito deafnesssordera
222
779284
3690
la fenilcetonuria,
un tipo de sordera congénita
13:14
and a typetipo of cardiovascularcardiovascular diseaseenfermedad --
223
782998
1939
y un tipo de enfermedad cardiovascular,
13:16
in eachcada casecaso, by directlydirectamente
correctingde corrección a pointpunto mutationmutación
224
784961
4862
en cada caso, al corregir
directamente una mutación puntual
13:21
that causescausas or contributescontribuye to the diseaseenfermedad.
225
789847
2553
que causa la enfermedad
o contribuye a ella.
13:25
In plantsplantas, basebase editorseditores have been used
226
793688
2056
Los editores de bases
se han usado en plantas
13:27
to introduceintroducir individualindividual
singlesoltero DNAADN lettercarta changescambios
227
795768
4072
para introducir cambios
en una letra individual del ADN
13:31
that could leaddirigir to better cropscosechas.
228
799864
1968
y así conseguir mejores cultivos.
13:34
And biologistsbiólogos have used basebase editorseditores
to probesonda the rolepapel of individualindividual lettersletras
229
802253
4589
Y los biólogos han usado
los editores de bases
para indagar en la función
de las letras individuales
13:38
in genesgenes associatedasociado
with diseasesenfermedades suchtal as cancercáncer.
230
806866
2817
en genes asociados
a enfermedades como el cáncer.
13:43
Two companiescompañías I cofoundedcofundado,
BeamHaz TherapeuticsTerapéutica and PairwisePairwise PlantsPlantas,
231
811046
4567
Dos empresas que cofundé,
"Beam Therapeutics" y "Pairwise Plants",
13:47
are usingutilizando basebase editingedición
to treattratar humanhumano geneticgenético diseasesenfermedades
232
815637
3825
usan actualmente la edición de bases
para tratar enfermedades genéticas humanas
13:51
and to improvemejorar agricultureagricultura.
233
819486
1606
y para mejorar la agricultura.
Todas estas aplicaciones
de la edición de bases
13:53
All of these applicationsaplicaciones of basebase editingedición
234
821953
1966
13:55
have takentomado placelugar in lessMenos
than the pastpasado threeTres yearsaños:
235
823943
3094
se han desarrollado en menos de tres años.
13:59
on the historicalhistórico timescaleescala de tiempo of scienceciencia,
236
827061
2364
En la línea histórica de la ciencia,
eso es un abrir y cerrar de ojos.
14:01
the blinkparpadeo of an eyeojo.
237
829449
1282
Aún queda trabajo por realizar
14:04
AdditionalAdicional work liesmentiras aheadadelante
238
832657
1253
14:05
before basebase editingedición can realizedarse cuenta de
its fullcompleto potentialpotencial
239
833934
3032
antes de que la edición de bases
alcance su máximo potencial
14:08
to improvemejorar the livesvive of patientspacientes
with geneticgenético diseasesenfermedades.
240
836990
3614
y consiga mejorar la vida de
los pacientes con enfermedades genéticas.
Si bien se estima que muchas
de estas enfermedades pueden tratarse
14:13
While manymuchos of these diseasesenfermedades
are thought to be treatabletratable
241
841244
2780
14:16
by correctingde corrección the underlyingsubyacente mutationmutación
242
844048
1849
al corregir la mutación subyacente
14:17
in even a modestmodesto fractionfracción
of cellsCélulas in an organOrgano,
243
845921
3516
en al menos una pequeña fracción
de las células de un órgano,
14:21
deliveringentregando molecularmolecular machinesmáquinas
like basebase editorseditores
244
849461
2976
introducir máquinas moleculares
como los editores de bases
14:24
into cellsCélulas in a humanhumano beingsiendo
245
852461
1767
a las células humanas
puede ser un gran desafío.
14:26
can be challengingdesafiante.
246
854252
1169
14:28
Co-optingCooptación nature'sla naturaleza virusesvirus
to deliverentregar basebase editorseditores
247
856962
3373
Usar los virus naturales
para insertar los editores de bases
en lugar de las moléculas
que provocan un resfrío
14:32
insteaden lugar of the moleculesmoléculas
that give you a coldfrío
248
860359
2198
14:34
is one of severalvarios promisingprometedor
deliveryentrega strategiesestrategias
249
862581
2687
es una de las varias
estrategias prometedoras
14:37
that's been successfullyexitosamente used.
250
865292
1659
que se han empleado exitosamente.
Continuar con el desarrollo
de nuevas máquinas moleculares
14:40
ContinuingContinuo to developdesarrollar
newnuevo molecularmolecular machinesmáquinas
251
868268
2365
14:42
that can make all of the remainingrestante waysformas
252
870657
1868
capaces de realizar todas
las conversiones de bases restantes,
14:44
to convertconvertir one basebase pairpar
to anotherotro basebase pairpar
253
872549
2892
de un par a otro,
y de minimizar las ediciones no deseadas
en otros lugares de las células
14:47
and that minimizeminimizar unwantedno deseado editingedición
at off-targetfuera de rango locationsubicaciones in cellsCélulas
254
875465
4380
es muy importante.
14:51
is very importantimportante.
255
879869
1200
14:53
And engagingatractivo with other scientistscientíficos,
doctorsdoctores, ethicistsespecialistas en ética and governmentsgobiernos
256
881782
4706
Y colaborar con otros científicos,
doctores, eticistas y gobiernos
14:58
to maximizemaximizar the likelihoodprobabilidad
that basebase editingedición is appliedaplicado thoughtfullypensativamente,
257
886512
4791
para garantizar que la edición de bases
se aplique de forma concienzuda,
15:03
safelysin peligro and ethicallyéticamente,
258
891327
2381
segura y ética
15:05
remainspermanece a criticalcrítico obligationobligación.
259
893732
2000
sigue siendo una obligación vital.
15:09
These challengesdesafíos notwithstandinga pesar de,
260
897525
1611
A pesar de todo esto,
15:11
if you had told me
even just fivecinco yearsaños agohace
261
899160
3655
si hace tan sólo cinco años
me hubiesen dicho
que investigadores de todo el mundo
15:14
that researchersinvestigadores around the globeglobo
262
902839
1651
15:16
would be usingutilizando laboratory-evolvedlaboratorio evolucionado
molecularmolecular machinesmáquinas
263
904514
3539
emplearían máquinas moleculares
desarrolladas en laboratorios
15:20
to directlydirectamente convertconvertir
an individualindividual basebase pairpar
264
908077
2997
para convertir de forma directa
un par de bases en un par diferente
15:23
to anotherotro basebase pairpar
265
911098
1182
15:24
at a specifiedespecificado locationubicación
in the humanhumano genomegenoma
266
912304
2619
en lugares específicos del genoma humano
15:26
efficientlyeficientemente and with a minimummínimo
of other outcomesresultados,
267
914947
3825
de forma eficiente
y con efectos secundarios mínimos,
15:30
I would have askedpreguntó you,
268
918796
1168
les hubiera preguntado:
15:31
"What science-fictionciencia ficción novelnovela
are you readingleyendo?"
269
919988
2474
"¿Qué novela de ciencia
ficción están leyendo?".
15:35
ThanksGracias to a relentlesslyimplacablemente dedicateddedicado
groupgrupo of studentsestudiantes
270
923706
3460
Gracias a un dedicado e incansable
grupo de estudiantes
15:39
who were creativecreativo enoughsuficiente to engineeringeniero
what we could designdiseño ourselvesNosotros mismos
271
927190
4460
que fueron tan creativos que pudieron
construir lo que nosotros diseñamos
15:43
and bravevaliente enoughsuficiente
to evolveevolucionar what we couldn'tno pudo,
272
931674
2925
y tan valientes que pudieron
desarrollar lo que nosotros no,
15:46
basebase editingedición has beguncomenzado to transformtransformar
that science-fiction-likeciencia ficción-como aspirationaspiración
273
934623
5040
la edición de bases
ha comenzado a transformar
esa aspiración de ciencia ficción
en una emocionante realidad
15:51
into an excitingemocionante newnuevo realityrealidad,
274
939687
1857
15:54
one in whichcual the mostmás importantimportante giftregalo
we give our childrenniños
275
942250
3231
en la que el legado más importante
que pasamos a nuestros hijos
15:57
maymayo not only be
threeTres billionmil millones lettersletras of DNAADN,
276
945505
3025
puede no ser sólo tres mil
millones de letras de ADN,
16:00
but alsoademás the meansmedio to protectproteger
and repairreparar them.
277
948554
3110
sino también los medios
para protegerlas y repararlas.
16:04
Thank you.
278
952339
1151
Gracias.
16:05
(ApplauseAplausos)
279
953514
4502
(Aplausos)
16:10
Thank you.
280
958040
1150
Gracias.
Translated by Florencia Bracamonte
Reviewed by Silvina Katz

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ABOUT THE SPEAKER
David R. Liu - Chemical biologist
David 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.

More profile about the speaker
David R. Liu | Speaker | TED.com