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: Putem vindeca bolile genetice prin rescrierea ADN-ului?

Filmed:
1,976,595 views

Într-o poveste a unei descoperiri științifice, biologul chimist David R. Liu împărtășește o descoperire: dezvoltarea în laboratorul său a editorilor de bază care pot rescrie ADN-ul. Acest pas crucial în editarea genomului duce promisiunea CRISPR la nivelul următor: dacă proteinele CRISPR sunt foarfeci moleculari programați să taie secvențe specifice de ADN, atunci editorii de bază sunt creioane, capabile să rescrie direct o literă ADN în alta. Aflați mai multe despre modul în care funcționează aceste mașinării moleculare - și despre potențialul lor de a trata sau chiar de a vindeca bolile genetice.
- Chemical biologist
David R. Liu leads a research group that combines chemistry and evolutionary techniques to create revolutionary new medicines. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:13
The mostcel mai importantimportant giftcadou
your mothermamă and fatherTată ever gavea dat you
0
1286
4031
Cel mai important cadou pe care
vi l-au oferit mama și tatăl vostru
00:17
was the two setsseturi
of threeTrei billionmiliard lettersscrisori of DNAADN-UL
1
5341
2720
a fost cele două seturi
de trei miliarde de litere de ADN
00:20
that make up your genomegenomului.
2
8085
1564
care alcătuiesc genomul vostru.
00:22
But like anything
with threeTrei billionmiliard componentscomponente,
3
10014
2477
Dar ca orice lucru
cu trei miliarde de componente,
00:24
that giftcadou is fragilefragil.
4
12515
1400
acest cadou este fragil.
00:26
SunlightLumina soarelui, smokingfumat, unhealthynesănătos eatingmâncare,
5
14815
3540
Lumina soarelui, fumatul,
alimentația nesănătoasă,
00:30
even spontaneousspontan mistakesgreșeli
madefăcut by your cellscelulele,
6
18379
2992
chiar greșelile spontane
făcute de celulele voastre,
00:33
all causecauza changesschimbări to your genomegenomului.
7
21395
1923
toate cauzează modificări ale genomului.
00:36
The mostcel mai commoncomun kinddrăguț of changeSchimbare in DNAADN-UL
8
24942
3278
Cel mai frecvent tip de schimbare în ADN
00:40
is the simplesimplu swapswap of one letterscrisoare,
or basebaza, suchastfel de as C,
9
28244
4229
e schimbul simplu al unei litere
sau al unei baze, cum ar fi C,
00:44
with a differentdiferit letterscrisoare,
suchastfel de as T, G or A.
10
32497
3241
cu o literă diferită,
cum ar fi T, G sau A.
00:48
In any day, the cellscelulele in your bodycorp
will collectivelycolectiv accumulateacumula
11
36744
3373
În fiecare zi, celulele din corpul
vostru vor acumula
00:52
billionsmiliarde of these single-lettero singură literă swapsSwap,
whichcare are alsode asemenea calleddenumit "pointpunct mutationsmutații."
12
40141
4836
miliarde de astfel de modificări,
care sunt numite și „mutații punctiforme”.
Majoritatea acestor mutații
punctiforme sunt inofensive.
00:58
Now, mostcel mai of these
pointpunct mutationsmutații are harmlessinofensiv.
13
46147
2531
01:00
But everyfiecare now and then,
14
48702
1158
Dar din când în când,
01:01
a pointpunct mutationmutaţie disruptsperturbă
an importantimportant capabilitycapacitate in a cellcelulă
15
49884
3993
o mutație punctiformă perturbă
o capacitate importantă dintr-o celulă
01:05
or causescauze a cellcelulă to misbehavese purta
in harmfulnociv waysmoduri.
16
53901
3355
sau determină comportarea
unei celule în moduri dăunătoare.
01:10
If that mutationmutaţie were inheritedmostenit
from your parentspărinţi
17
58099
2999
Dacă mutația respectivă
a fost moștenită de la părinți
01:13
or occurreda avut loc earlydin timp enoughdestul
in your developmentdezvoltare,
18
61122
2660
sau a apărut destul de devreme
în dezvoltarea voastră,
01:15
then the resultrezultat would be
that manymulți or all of your cellscelulele
19
63806
2966
atunci rezultatul ar fi
că multe sau toate celulele tale
01:18
containconține this harmfulnociv mutationmutaţie.
20
66796
1912
conține această mutație dăunătoare.
01:21
And then you would be one
of hundredssute of millionsmilioane of people
21
69153
3270
Și atunci ai fi unul dintre
sutele de milioane de oameni
01:24
with a geneticgenetic diseaseboală,
22
72447
1611
cu o boală genetică,
01:26
suchastfel de as sickleseceră cellcelulă anemiaanemie or progeriaProgeria
23
74082
3003
cum ar fi anemia
cu celule în seceră sau progeria
01:29
or muscularmusculare dystrophydistrofie
or Tay-SachsDe la Tay-Sachs diseaseboală.
24
77109
3121
sau distrofia musculară
sau boala Tay-Sachs.
01:34
GrievousVătămare geneticgenetic diseasesboli
causedcauzate by pointpunct mutationsmutații
25
82225
3182
Bolile genetice grave
cauzate de mutațiile punctiforme
01:37
are especiallyin mod deosebit frustratingfrustrant,
26
85431
1993
sunt în special frustrante,
01:39
because we oftende multe ori know
the exactcorect single-lettero singură literă changeSchimbare
27
87448
2904
pentru că de multe ori știm exact
modificarea de o singură literă
01:42
that causescauze the diseaseboală
and, in theoryteorie, could curevindeca the diseaseboală.
28
90376
4200
ce provoacă boala și, teoretic,
ar putea vindeca boala.
01:47
MillionsMilioane de oameni suffersuferi from sickleseceră cellcelulă anemiaanemie
29
95268
2849
Milioane de oameni suferă de siclemie
01:50
because they have
a singlesingur A to T pointpunct mutationsmutații
30
98141
3071
deoarece au o singură
mutație punctiformă între A și T
01:53
in bothambii copiescopii of theiral lor hemoglobinhemoglobina genegenă.
31
101236
2361
în ambele copii ale genei lor
pentru hemoglobină.
01:57
And childrencopii with progeriaProgeria
are bornnăscut with a T
32
105529
3132
Și copiii cu progeria se nasc cu un T
02:00
at a singlesingur positionpoziţie in theiral lor genomegenomului
33
108685
2168
într-un loc în genomul lor
02:02
where you have a C,
34
110877
1399
unde voi aveți un C,
02:05
with the devastatingdevastator consequenceconsecinţă
that these wonderfulminunat, brightluminos kidscopii
35
113125
3439
cu consecința devastatoare
că acești copii minunați și inteligenți
02:08
agevârstă very rapidlyrapid and passtrece away
by about agevârstă 14.
36
116588
3976
îmbătrânesc foarte repede
și mor pe la 14 ani.
02:14
ThroughoutDe-a lungul the historyistorie of medicinemedicament,
37
122358
1683
De-a lungul istoriei medicinei,
02:16
we have not had a way
to efficientlyeficient correctcorect pointpunct mutationsmutații
38
124065
3060
nu am avut o modalitate de a
corecta eficient mutațiile punctiforme
02:19
in livingviaţă systemssisteme,
39
127149
1769
în organismele vii,
02:20
to changeSchimbare that disease-causingcauzatoare de boala
T back into a C.
40
128942
3200
pentru a schimba T-ul care
provoacă boala înapoi într-un C.
02:25
PerhapsPoate că untilpana cand now.
41
133482
1968
Poate până acum.
02:27
Because my laboratorylaborator recentlyrecent succeededreușit
in developingîn curs de dezvoltare suchastfel de a capabilitycapacitate,
42
135474
4190
Deoarece laboratorul meu a reușit recent
să dezvolte o astfel de capacitate,
02:31
whichcare we call "basebaza editingeditare."
43
139688
1800
pe care o numim „editarea de baze”.
Povestea despre cum
am dezvoltat editarea de baze
02:35
The storypoveste of how we developeddezvoltat basebaza editingeditare
44
143277
2024
02:37
actuallyde fapt beginsîncepe threeTrei billionmiliard yearsani agoîn urmă.
45
145325
2674
începe acum trei miliarde de ani.
02:41
We think of bacteriabacterii
as sourcessurse of infectioninfecţie,
46
149055
2660
Credem că bacteriile
sunt surse de infecție,
02:43
but bacteriabacterii themselvesînșiși are alsode asemenea
proneînclinat to beingfiind infectedinfectate,
47
151739
3314
dar bacteriile în sine sunt,
de asemenea, predispuse la a fi infectate,
02:47
in particularspecial, by virusesviruși.
48
155077
1907
în special, de către virusuri.
02:49
So about threeTrei billionmiliard yearsani agoîn urmă,
49
157871
2151
Acum aproximativ trei miliarde de ani,
02:52
bacteriabacterii evolvedevoluat a defenseapărare mechanismmecanism
to fightluptă viralvirale infectioninfecţie.
50
160046
3880
bacteriile au dezvoltat
un mecanism de apărare
pentru combaterea infecțiilor virale.
02:57
That defenseapărare mechanismmecanism
is now better knowncunoscut as CRISPRCRISPR.
51
165649
2785
Acest mecanism de apărare
e acum mai cunoscut ca CRISPR.
03:01
And the warheadfocos in CRISPRCRISPR
is this purpleViolet proteinproteină
52
169008
2825
Iar miezul lui CRISPR
e această proteină purpurie
03:03
that actsacte like molecularmolecular
scissorsfoarfece to cuta taia DNAADN-UL,
53
171857
3778
care acționează ca un foarfece
molecular ce taie ADN-ul,
03:07
breakingspargere the doubledubla helixspirală into two piecesbucăți.
54
175659
2428
rupând helixul dublu în două bucăți.
03:11
If CRISPRCRISPR couldn'tnu a putut distinguishdistinge
betweenîntre bacterialbacteriene and viralvirale DNAADN-UL,
55
179323
3976
Dacă CRISPR nu ar putea distinge
între ADN-ul bacterian și viral,
03:15
it wouldn'tnu ar fi be a very usefulutil
defenseapărare systemsistem.
56
183323
2239
nu ar fi un sistem de apărare foarte util.
03:18
But the mostcel mai amazinguimitor featurecaracteristică of CRISPRCRISPR
57
186315
2785
Dar cea mai uimitoare
caracteristică a CRISPR
03:21
is that the scissorsfoarfece can be
programmedprogramate to searchcăutare for,
58
189124
5037
este că foarfecele poate fi
programat pentru a căuta,
03:26
bindlega to and cuta taia
59
194185
2423
a se lega și a tăia
03:28
only a specificspecific DNAADN-UL sequencesecvenţă.
60
196632
2738
doar o secvență ADN specifică.
03:32
So when a bacteriumbacterie encountersîntâlniri
a virusvirus for the first time,
61
200911
3397
Deci, când o bacterie întâlnește
un virus pentru prima dată,
03:36
it can storemagazin a smallmic snippetfragment
of that virus'svirusul lui DNAADN-UL
62
204332
3373
aceasta poate stoca un mic fragment
din ADN-ul virusului respectiv
03:39
for use as a programprogram
to directdirect the CRISPRCRISPR scissorsfoarfece
63
207729
3644
pentru a-l utiliza pentru direcționarea
foarfecelui CRISPR
03:43
to cuta taia that viralvirale DNAADN-UL sequencesecvenţă
duringpe parcursul a futureviitor infectioninfecţie.
64
211397
3536
pentru a tăia acea secvență ADN
virală în timpul unei viitoare infecții.
03:47
CuttingTăiere a virus'svirusul lui DNAADN-UL messespopotelor up
the functionfuncţie of the cuta taia viralvirale genegenă,
65
215778
4913
Tăierea ADN-ului unui virus
afectează funcția genei virale tăiate,
și, prin urmare,
perturbă ciclul de viață al virusului.
03:52
and thereforeprin urmare disruptsperturbă
the virus'svirusul lui life cycleciclu.
66
220715
2702
03:58
RemarkableRemarcabil researcherscercetători includinginclusiv
EmmanuelleEmmanuelle CharpentierCharpentier, GeorgeGeorge ChurchBiserica,
67
226059
4801
Cercetători remarcabili, printre care
Emmanuelle Charpentier, George Church,
04:02
JenniferJennifer DoudnaDoudna and FengFeng ZhangZhang
68
230884
2653
Jennifer Doudna și Feng Zhang
04:05
showeda arătat sixşase yearsani agoîn urmă how CRISPRCRISPR scissorsfoarfece
could be programmedprogramate
69
233561
3969
au arătat acum șase ani
cum poate fi programat foarfecele CRISPR
04:09
to cuta taia DNAADN-UL sequencessecvenţe of our choosingalegerea,
70
237554
2587
pentru a tăia secvențele ADN
la alegerea noastră,
04:12
includinginclusiv sequencessecvenţe in your genomegenomului,
71
240165
2369
inclusiv secvențele din genomul nostru,
04:14
insteadin schimb of the viralvirale DNAADN-UL sequencessecvenţe
chosenales by bacteriabacterii.
72
242558
3343
în locul secvențelor
ADN virale alese de bacterii.
04:18
But the outcomesrezultate are actuallyde fapt similarasemănător.
73
246550
2534
Iar rezultatele sunt similare.
04:21
CuttingTăiere a DNAADN-UL sequencesecvenţă in your genomegenomului
74
249606
2468
Tăierea unei secvențe ADN din genom,
04:24
alsode asemenea disruptsperturbă the functionfuncţie
of the cuta taia genegenă, typicallytipic,
75
252098
4127
de asemenea, perturbă
de obicei funcția genei tăiate,
04:28
by causingprovocând the insertionInserare and deletionștergere
of randomîntâmplător mixturesamestecuri of DNAADN-UL lettersscrisori
76
256997
4467
prin provocarea inserției și ștergerii
amestecurilor aleatorii de litere ADN
04:33
at the cuta taia siteteren.
77
261488
1153
în locul tăiat.
04:36
Now, disruptingperturba genesgene can be very
usefulutil for some applicationsaplicații.
78
264625
3881
Perturbarea genelor poate fi
foarte utilă pentru unele aplicații.
04:42
But for mostcel mai pointpunct mutationsmutații
that causecauza geneticgenetic diseasesboli,
79
270005
4301
Dar pentru cele mai multe mutații
punctiforme care provoacă boli genetice,
04:46
simplypur şi simplu cuttingtăiere the already-mutateddeja-mutated genegenă
won'tnu va benefitbeneficiu patientspacienți,
80
274330
4357
tăierea genei deja mutate
nu va aduce beneficii pacienților,
04:50
because the functionfuncţie of the mutatedmutant genegenă
needsare nevoie to be restoredrestaurat,
81
278711
3968
deoarece funcția genei mutate
trebuie să fie restaurată,
04:54
not furthermai departe disruptedperturbat.
82
282703
1615
nu perturbată în continuare.
04:57
So cuttingtăiere this
already-mutateddeja-mutated hemoglobinhemoglobina genegenă
83
285259
2882
Deci, tăierea acestei gene
deja mutate a hemoglobinei
05:00
that causescauze sickleseceră cellcelulă anemiaanemie
84
288165
2523
care provoacă anemia cu celule în seceră
05:02
won'tnu va restorerestabili the abilityabilitate of patientspacienți
to make healthysănătos redroșu bloodsânge cellscelulele.
85
290712
3516
nu va restabili capacitatea pacienților
de a produce globule roșii sănătoase.
05:07
And while we can sometimesuneori introduceintroduce
newnou DNAADN-UL sequencessecvenţe into cellscelulele
86
295631
4341
Și deși uneori putem introduce
noi secvențe de ADN în celule
05:11
to replacea inlocui the DNAADN-UL sequencessecvenţe
surroundingînconjurător a cuta taia siteteren,
87
299996
3421
pentru a înlocui secvențele
ADN ce înconjoară un loc tăiat,
05:15
that processproces, unfortunatelydin pacate, doesn't work
in mostcel mai typestipuri of cellscelulele,
88
303441
4324
din păcate acest proces nu funcționează
în majoritatea tipurilor de celule,
05:19
and the disruptedperturbat genegenă outcomesrezultate
still predominatePredomină.
89
307789
2441
rezultând predominant gene perturbate.
Ca mulți oameni de știință,
am visat la un viitor
05:24
Like manymulți scientistsoamenii de știință,
I've dreamedvisat of a futureviitor
90
312297
2182
în care am putea fi capabili
să tratăm sau poate chiar să vindecăm
05:26
in whichcare we mightar putea be ablecapabil to treattrata
or maybe even curevindeca
91
314503
2774
05:29
humanuman geneticgenetic diseasesboli.
92
317301
1371
boli genetice umane.
05:31
But I saw the lacklipsă of a way
to fixrepara pointpunct mutationsmutații,
93
319135
3801
Dar am considerat lipsa unei modalități
de a repara mutațiile punctiforme,
05:34
whichcare causecauza mostcel mai humanuman geneticgenetic diseasesboli,
94
322960
3024
care provoacă majoritatea
bolilor genetice umane,
05:38
as a majormajor problemproblemă standingpermanent in the way.
95
326008
2388
ca o problemă majoră ce ne stă în cale.
05:41
BeingFiind a chemistchimist, I begana început
workinglucru with my studentselevi
96
329434
2668
Fiind chimist, am început
să lucrez cu elevii mei
05:44
to developdezvolta waysmoduri on performingefectuarea chemistrychimie
directlydirect on an individualindividual DNAADN-UL basebaza,
97
332126
4935
să dezvolt modalități chimice de a lucra
direct pe o bază individuală de ADN
05:49
to trulycu adevărat fixrepara, rathermai degraba than disruptdistruge,
the mutationsmutații that causecauza geneticgenetic diseasesboli.
98
337085
5619
care să remedieze în loc să perturbe
mutațiile care provoacă boli genetice.
Rezultatele eforturilor noastre
sunt mașinăriile moleculare
05:56
The resultsrezultate of our effortseforturi
are molecularmolecular machinesmaşini
99
344522
2548
05:59
calleddenumit "basebaza editorseditori."
100
347094
1388
numite „editori de baze”.
06:01
BaseBaza editorseditori use the programmableprogramabile
searchingin cautarea mechanismmecanism of CRISPRCRISPR scissorsfoarfece,
101
349618
5475
Editorii de baze utilizează mecanismul de
căutare programabil al foarfecelui CRISPR,
06:07
but insteadin schimb of cuttingtăiere the DNAADN-UL,
102
355117
2936
dar în loc să taie ADN-ul,
06:10
they directlydirect convertconvertit
one basebaza to anothero alta basebaza
103
358077
2941
convertesc direct o bază în alta bază
06:13
withoutfără disruptingperturba the restodihnă of the genegenă.
104
361042
2253
fără a perturba restul genei.
06:16
So if you think of naturallynatural occurringcare apar
CRISPRCRISPR proteinsproteine as molecularmolecular scissorsfoarfece,
105
364674
4158
Deci, dacă vă gândiți la proteinele CRISPR
naturale ca la un foarfece molecular,
06:20
you can think of basebaza editorseditori as pencilscreioane,
106
368856
2786
vă puteți gândi
la editorii de baze ca la creioane,
06:23
capablecapabil of directlydirect rewritingrescrierea
one DNAADN-UL letterscrisoare into anothero alta
107
371666
3496
capabile să rescrie
direct o literă ADN în alta
06:28
by actuallyde fapt rearrangingRearanjarea
the atomsatomi of one DNAADN-UL basebaza
108
376098
3803
prin rearanjarea atomilor unei baze ADN
06:31
to insteadin schimb becomedeveni a differentdiferit basebaza.
109
379925
2334
pentru a deveni o bază diferită.
06:35
Now, basebaza editorseditori don't existexista in naturenatură.
110
383513
2176
Editorii de baze nu există în natură.
06:38
In factfapt, we engineeredinginerie
the first basebaza editoreditor, shownafișate here,
111
386683
3230
De fapt, am conceput
primul editor de baze, prezentat aici,
06:41
from threeTrei separatesepara proteinsproteine
112
389937
1357
din trei proteine separate
06:43
that don't even come
from the samela fel organismorganism.
113
391318
2230
care nici măcar
nu provin din același organism.
06:46
We starteda început by takingluare CRISPRCRISPR scissorsfoarfece
and disablingDezactivarea the abilityabilitate to cuta taia DNAADN-UL
114
394151
5097
Am început folosind foarfecele CRISPR
și inactivând abilitatea de a tăia ADN-ul,
06:51
while retainingde retinere its abilityabilitate to searchcăutare for
and bindlega a targetţintă DNAADN-UL sequencesecvenţă
115
399272
4539
păstrând totodată abilitatea de a căuta
și de a se lega o secvență ADN țintă
06:55
in a programmedprogramate mannermanieră.
116
403835
1534
într-un mod programat.
La foarfecele CRISPR
inactivat, în albastru,
06:58
To those disabledinvalid CRISPRCRISPR
scissorsfoarfece, shownafișate in bluealbastru,
117
406351
2837
07:01
we attachedatașat a secondal doilea proteinproteină in redroșu,
118
409212
2508
am atașat o a doua proteină în roșu,
07:03
whichcare performsefectuează a chemicalchimic reactionreacţie
on the DNAADN-UL basebaza C,
119
411744
4301
care realizează o reacție
chimică cu baza C a ADN-ului,
07:08
convertingde conversie it into a basebaza
that behavesse comportă like T.
120
416069
3333
transformând-o într-o bază
care se comportă ca T.
07:12
ThirdAl treilea, we had to attachatașa
to the first two proteinsproteine
121
420958
3142
În al treilea rând, a trebuit
să atașăm de primele două proteine
07:16
the proteinproteină shownafișate in purpleViolet,
122
424124
1350
proteina în violet,
07:17
whichcare protectsprotejează the editededitat basebaza
from beingfiind removedîndepărtat by the cellcelulă.
123
425498
3600
ce protejează baza editată astfel încât
să nu fie eliminată de către celulă.
07:22
The netnet resultrezultat is an engineeredinginerie
three-parttrei-parte proteinproteină
124
430466
2842
Rezultatul net este o
proteină proiectată din trei părți
07:25
that for the first time
allowspermite us to convertconvertit CsCS into TsTS
125
433332
4118
care pentru prima dată
ne permite să convertim C-urile în T-uri,
07:29
at specifiedspecificate locationslocații in the genomegenomului.
126
437474
2163
în locații specifice ale genomului.
Dar chiar și așa, munca noastră
era făcută doar pe jumătate.
07:33
But even at this pointpunct,
our work was only halfjumătate doneTerminat.
127
441490
3032
07:36
Because in orderOrdin to be stablegrajd in cellscelulele,
128
444546
2626
Deoarece pentru a fi stabile în celule,
07:39
the two strandsdirecţii de acţiune of a DNAADN-UL doubledubla helixspirală
have to formformă basebaza pairsperechi.
129
447196
3659
cele două catene ale ADN-ului dublu helix
trebuie să formeze perechi de baze.
07:44
And because C only pairsperechi with G,
130
452125
3658
Și pentru că C se împerechează doar cu G,
07:47
and T only pairsperechi with A,
131
455807
3002
și T se împerechează doar cu A,
07:51
simplypur şi simplu changingschimbare a C to a T
on one DNAADN-UL strandStrand createscreează a mismatchnepotrivire,
132
459752
4846
pur și simplu schimbarea unui C într-un T
pe o catenă ADN creează o nepotrivire,
07:56
a disagreementdezacord betweenîntre the two DNAADN-UL strandsdirecţii de acţiune
133
464622
2849
un dezacord între cele două catene ADN
07:59
that the cellcelulă has to resolverezolva
by decidingdecide whichcare strandStrand to replacea inlocui.
134
467495
4268
încât celula trebuie să rezolve asta,
hotărând ce catenă să înlocuiască.
08:05
We realizedrealizat that we could furthermai departe engineeringiner
this three-parttrei-parte proteinproteină
135
473149
4341
Am înțeles că am putea construi în
continuare această proteină din trei părți
08:10
to flagPavilion the noneditedneeditat strandStrand
as the one to be replacedînlocuit
136
478649
3866
pentru a semnala catena needitată
ca fiind ceea ce trebuie înlocuită
08:14
by nickingnicking that strandStrand.
137
482539
1911
prin întreruperea acelei catene.
08:17
This little nicknick trickstrucuri the cellcelulă
138
485276
2529
Această mică întrerupere păcălește celula
08:19
into replacingînlocuind the noneditedneeditat G with an A
139
487829
4947
să înlocuiască un G needitat cu un A
08:24
as it remakesRemake the nickedfurat strandStrand,
140
492800
2325
pe măsură ce reface catena întreruptă,
08:27
therebyastfel completingpiese de completare the conversionconversie
of what used to be a C-GC-G basebaza pairpereche
141
495149
4031
completând astfel conversia a ceea
ce a fost o pereche de baze C-G
08:31
into a stablegrajd T-AT-A basebaza pairpereche.
142
499204
2296
într-o pereche de baze stabile T-A.
08:36
After severalmai mulți yearsani of hardgreu work
143
504585
1551
După câțiva ani de muncă asiduă
08:38
led by a formerfost postpost docDoc
in the lablaborator, AlexisAlexis KomorDe la Komor,
144
506160
3981
condusă în laborator de un fost
doctorand, Alexis Komor,
08:42
we succeededreușit in developingîn curs de dezvoltare
this first classclasă of basebaza editoreditor,
145
510165
3182
am reușit să dezvoltăm
această primă clasă de editori de baze,
08:45
whichcare convertsconverteşte CsCS into TsTS and GsGS into As
146
513371
3666
care transformă
C-uri în T-uri și G-uri în A-uri,
08:49
at targetedvizate positionspozițiile of our choosingalegerea.
147
517061
2159
în poziții specifice la alegerea noastră.
08:52
AmongPrintre the more than 35,000 knowncunoscut
disease-associatedasociate bolii pointpunct mutationsmutații,
148
520633
5230
Printre cele peste 35.000 de mutații
punctiforme cunoscute asociate bolilor,
08:57
the two kindstipuri of mutationsmutații
that this first basebaza editoreditor can reverseverso
149
525887
3785
cele două tipuri de mutații pe care
le poate corecta acest editor de baze,
09:01
collectivelycolectiv accountcont for about 14 percentla sută
or 5,000 or so pathogenicpatogen pointpunct mutationsmutații.
150
529696
6143
reprezintă aproximativ 14% sau
5.000 de mutații punctiforme patogene.
09:08
But correctingcorectarea the largestcea mai mare fractionfracțiune
of disease-causingcauzatoare de boala pointpunct mutationsmutații
151
536593
4770
Dar corectarea celei mai mari fracțiuni
de mutații punctiforme cauzatoare de boli
09:13
would requirenecesita developingîn curs de dezvoltare
a secondal doilea classclasă of basebaza editoreditor,
152
541387
3635
ar necesita dezvoltarea
unei a doua clase de editori de baze,
09:17
one that could convertconvertit
As into GsGS or TsTS into CsCS.
153
545046
4086
una care ar putea converti
A-uri în G-uri sau T-uri în C-uri.
09:22
Led by NicoleNicole GaudelliGaudelli, din,
a formerfost postpost docDoc in the lablaborator,
154
550846
3727
Conduși de Nicole Gaudelli,
fostă doctorandă în laborator,
09:26
we seta stabilit out to developdezvolta
this secondal doilea classclasă of basebaza editoreditor,
155
554597
3122
ne-am propus să dezvoltăm
această a doua clasă de editori de baze,
09:29
whichcare, in theoryteorie, could correctcorect up to
almostaproape halfjumătate of pathogenicpatogen pointpunct mutationsmutații,
156
557743
6127
care, teoretic, ar putea corecta jumătate
din mutațiile punctiforme patogene,
09:35
includinginclusiv that mutationmutaţie that causescauze
the rapid-agingrapidă-îmbătrânire diseaseboală progeriaProgeria.
157
563894
3911
inclusiv acea mutație care determină
progeria, boala îmbătrânirii rapide.
09:42
We realizedrealizat that we could
borrowîmprumuta, onceo singura data again,
158
570107
3167
Ne-am dat seama
că putem împrumuta, încă o dată,
09:45
the targetingdirecționare mechanismmecanism of CRISPRCRISPR scissorsfoarfece
159
573298
4068
mecanismul de direcționare
al foarfecelui CRISPR
09:49
to bringaduce the newnou basebaza editoreditor
to the right siteteren in a genomegenomului.
160
577390
5161
pentru a aduce noul editor de baze
în locul potrivit într-un genom.
09:55
But we quicklyrepede encounteredîntâlnite
an incredibleincredibil problemproblemă;
161
583543
3092
Dar am întâlnit rapid
o problemă incredibilă;
09:59
namelyși anume, there is no proteinproteină
162
587896
2428
și anume, că nu există proteine
10:02
that's knowncunoscut to convertconvertit
A into G or T into C
163
590348
4052
despre care să se știe
că transformă A în G sau T în C
10:06
in DNAADN-UL.
164
594424
1161
în ADN.
10:08
FacedCu care se confruntă with suchastfel de a seriousserios stumblingpoticnire blockbloc,
165
596760
2166
În fața unui obstacol atât de grav,
majoritatea studenților
ar căuta probabil un alt proiect,
10:10
mostcel mai studentselevi would probablyprobabil
look for anothero alta projectproiect,
166
598950
2532
dacă nu, alt îndrumător de cercetare.
10:13
if not anothero alta researchcercetare advisorconsilier.
167
601506
1740
10:15
(LaughterRâs)
168
603270
1164
(Râsete)
Dar Nicole a acceptat
să continue cu un plan
10:16
But NicoleNicole agreedde acord to proceedcontinua with a planplan
169
604458
1942
10:18
that seemedpărea wildlysalbatic ambitiousambiţioase at the time.
170
606424
2667
care părea extrem de ambițios
la momentul respectiv.
10:21
GivenAvând în vedere the absenceabsență
of a naturallynatural occurringcare apar proteinproteină
171
609966
2339
Având în vedere
absența unei proteine naturale
10:24
that performsefectuează the necessarynecesar chemistrychimie,
172
612329
2161
care realizează
interacțiunea chimică necesară,
10:26
we decideda decis we would evolveevolua
our ownpropriu proteinproteină in the laboratorylaborator
173
614514
3436
am decis că vom dezvolta
propria noastră proteină în laborator,
10:29
to convertconvertit A into a basebaza
that behavesse comportă like G,
174
617974
3835
pentru a converti A
într-o bază care se comportă ca G,
10:33
startingpornire from a proteinproteină
that performsefectuează relatedlegate de chemistrychimie on RNAARN.
175
621833
4827
pornind de la o proteină care realizează
interacțiuni chimice înrudite pe ARN.
10:39
We seta stabilit up a DarwinianDarwinista
survival-of-the-fittestsupraviețuirea-de-fittest selectionselecţie systemsistem
176
627230
3934
Am creat un sistem de selecție darwinian
de supraviețuire a celui mai puternic
10:43
that exploredexplorat tenszeci of millionsmilioane
of proteinproteină variantsvariante
177
631188
3992
care a explorat zeci de milioane
de variante de proteine
10:47
and only allowedpermis those rarerar variantsvariante
178
635204
2018
și a permis supraviețuirea
doar acelor variante rare
10:49
that could performa executa the necessarynecesar
chemistrychimie to survivesupravieţui.
179
637246
3221
care puteau realiza interacțiunea
chimică necesară.
10:53
We endedîncheiat up with a proteinproteină shownafișate here,
180
641883
2388
Am ajuns la proteina prezentată aici,
10:56
the first that can convertconvertit A in DNAADN-UL
181
644295
2857
prima care poate converti A din ADN
10:59
into a basebaza that resemblesseamana G.
182
647176
2092
într-o bază care seamănă cu G.
11:01
And when we attachedatașat that proteinproteină
183
649292
1603
Și când am atașat acea proteină
11:02
to the disabledinvalid CRISPRCRISPR
scissorsfoarfece, shownafișate in bluealbastru,
184
650919
2571
la foarfecele CRISPR inactivat,
afișat în albastru,
11:05
we producedprodus the secondal doilea basebaza editoreditor,
185
653514
2008
am produs al doilea editor de baze,
11:07
whichcare convertsconverteşte As into GsGS,
186
655546
3095
care transformă C-urile în G-uri,
11:10
and then usesutilizări the samela fel
strand-nickingStrand-nicking strategystrategie
187
658665
3841
și apoi folosește aceeași strategie
a întreruperii catenei,
pe care am folosit-o
în primul editor de baze
11:14
that we used in the first basebaza editoreditor
188
662530
1920
11:16
to tricktruc the cellcelulă into replacingînlocuind
the noneditedneeditat T with a C
189
664474
5465
pentru a păcăli celula
să înlocuiască T-ul needitat cu un C
în timp ce repară acea catenă întreruptă,
11:21
as it remakesRemake that nickedfurat strandStrand,
190
669963
1675
11:23
therebyastfel completingpiese de completare the conversionconversie
of an A-TA-T basebaza pairpereche to a G-CG-C basebaza pairpereche.
191
671662
4171
completând astfel conversia
unei perechi de baze A-T în G-C.
11:28
(ApplauseAplauze)
192
676845
2047
(Aplauze)
11:30
Thank you.
193
678916
1170
Vă mulțumesc!
11:32
(ApplauseAplauze)
194
680110
3357
(Aplauze)
11:35
As an academicacademic scientistom de stiinta in the US,
195
683491
2335
Fiind om de știință în SUA,
11:37
I'm not used to beingfiind
interruptedîntreruptă by applauseaplauze.
196
685850
2147
nu sunt obișnuit
să fiu întrerupt de aplauze.
11:40
(LaughterRâs)
197
688021
3151
(Râsete)
11:43
We developeddezvoltat these
first two classesclase of basebaza editorseditori
198
691196
4405
Am dezvoltat aceste
prime două clase de editori de baze
11:47
only threeTrei yearsani agoîn urmă
and one and a halfjumătate yearsani agoîn urmă.
199
695625
2774
acum trei ani și acum un an și jumătate.
Dar chiar și în acest timp scurt,
11:51
But even in that shortmic de statura time,
200
699267
1548
11:52
basebaza editingeditare has becomedeveni widelype scară largă used
by the biomedicalbiomedicale researchcercetare communitycomunitate.
201
700839
3722
editarea bazelor a devenit larg utilizată
de comunitatea de cercetare biomedicală.
11:57
BaseBaza editorseditori have been senttrimis
more than 6,000 timesori
202
705776
4365
Editorii de baze au fost trimiși
de peste 6.000 de ori
12:02
at the requestcerere of more than
1,000 researcherscercetători around the globeglob.
203
710165
3871
la cererea a peste
1.000 de cercetători de pe glob.
12:07
A hundredsută scientificștiințific researchcercetare papershârtii
have been publishedpublicat alreadydeja,
204
715475
3516
O sută de lucrări de cercetare
științifică au fost deja publicate,
12:11
usingutilizând basebaza editorseditori in organismsorganisme
rangingvariind from bacteriabacterii
205
719015
3728
folosind editori de baze în organisme
care variază de la bacterii,
12:14
to plantsplante to micesoareci to primatesprimate.
206
722767
2134
la plante, la șoareci, la primate.
Deși editorii de baze sunt prea noi
12:19
While basebaza editorseditori are too newnou
207
727950
1607
12:21
to have alreadydeja entereda intrat
humanuman clinicalclinic trialsîncercări,
208
729581
2885
pentru a fi intrat în studii
clinice umane,
12:24
scientistsoamenii de știință have succeededreușit in achievingrealizarea
a criticalcritic milestonepiatră de hotar towardscătre that goalpoartă
209
732490
5122
oamenii de știință au reușit să depășească
o etapă critică spre acest scop
12:29
by usingutilizând basebaza editorseditori in animalsanimale
210
737636
2849
prin utilizarea
editorilor de baze pe animale
12:32
to correctcorect pointpunct mutationsmutații
that causecauza humanuman geneticgenetic diseasesboli.
211
740509
3909
pentru a corecta mutațiile punctiforme
care produc boli genetice umane.
12:37
For exampleexemplu,
212
745815
1151
De exemplu,
12:38
a collaborativecolaborare teamechipă of scientistsoamenii de știință
led by LukeLuca KoblanKoblan, din and JonJon LevyTaxa,
213
746990
3793
o echipă de oameni de știință
condusă de Luke Koblan și Jon Levy
12:42
two additionalsuplimentare studentselevi in my lablaborator,
214
750807
2413
și doi studenți din laboratorul meu
12:45
recentlyrecent used a virusvirus to deliverlivra
that secondal doilea basebaza editoreditor
215
753244
4119
au folosit recent un virus ca să livreze
al doilea editor de baze
12:49
into a mousemouse with progeriaProgeria,
216
757387
2190
la un șoarece cu progeria,
12:51
changingschimbare that disease-causingcauzatoare de boala
T back into a C
217
759601
3857
schimbând acel T
cauzator de boală înapoi în C,
12:55
and reversingde mers înapoi its consequencesconsecințe
at the DNAADN-UL, RNAARN and proteinproteină levelsniveluri.
218
763482
4106
reparând astfel consecințele acestuia
la nivel ADN, ARN și proteic.
13:00
BaseBaza editorseditori have alsode asemenea
been used in animalsanimale
219
768880
2746
Editorii de baze
au fost folosiți și pe animale
13:03
to reverseverso the consequenceconsecinţă of tyrosinemiatirozinemie,
220
771650
2924
pentru a vindeca tirozinemia,
13:07
betabeta thalassemiaTalasemie, muscularmusculare dystrophydistrofie,
221
775642
3618
beta-talasemia, distrofia musculară,
13:11
phenylketonuriaFenilcetonurie, a congenitalcongenitale deafnesssurditate
222
779284
3690
fenilcetonuria, surzitatea congenitală
13:14
and a typetip of cardiovascularcardiovascular diseaseboală --
223
782998
1939
și a unui tip de boală cardiovasculară,
13:16
in eachfiecare casecaz, by directlydirect
correctingcorectarea a pointpunct mutationmutaţie
224
784961
4862
în fiecare caz, prin corectarea
directă a unei mutații punctiforme
13:21
that causescauze or contributescontribuie to the diseaseboală.
225
789847
2553
care provoacă sau contribuie la boală.
13:25
In plantsplante, basebaza editorseditori have been used
226
793688
2056
În plante, s-au folosit editori de baze
13:27
to introduceintroduce individualindividual
singlesingur DNAADN-UL letterscrisoare changesschimbări
227
795768
4072
pentru a introduce modificări
individuale ale unei litere ADN
13:31
that could leadconduce to better cropsculturi.
228
799864
1968
ce ar putea duce la culturi mai bune.
13:34
And biologistsbiologi have used basebaza editorseditori
to probesondă the rolerol of individualindividual lettersscrisori
229
802253
4589
Și biologii au folosit editorii de baze
pentru a sonda rolul genetic
13:38
in genesgene associatedasociate
with diseasesboli suchastfel de as cancercancer.
230
806866
2817
al unor gene asociate
cu boli precum cancerul.
13:43
Two companiescompanii I cofoundedînfiinţată,
BeamFascicul TherapeuticsTerapeutica and PairwisePariwise PlantsPlante,
231
811046
4567
Două companii pe care le-am cofinanțat,
Beam Therapeutics și Pairwise Plants,
13:47
are usingutilizând basebaza editingeditare
to treattrata humanuman geneticgenetic diseasesboli
232
815637
3825
utilizează editarea bazelor
pentru tratarea bolilor genetice umane
13:51
and to improveîmbunătăţi agricultureagricultură.
233
819486
1606
și pentru îmbunătățirea agriculturii.
13:53
All of these applicationsaplicații of basebaza editingeditare
234
821953
1966
Toate aceste utilizări
ale editării de baze
13:55
have takenluate placeloc in lessMai puțin
than the pasttrecut threeTrei yearsani:
235
823943
3094
au avut loc în mai puțin de trei ani:
13:59
on the historicalistoric timescaleinterval de timp of scienceştiinţă,
236
827061
2364
pe scara istoriei științei
14:01
the blinkclipi din ochi of an eyeochi.
237
829449
1282
reprezintă o fracțiune de secundă.
Mai sunt multe de făcut
14:04
AdditionalSuplimentare work liesminciuni aheadînainte
238
832657
1253
14:05
before basebaza editingeditare can realizerealiza
its fulldeplin potentialpotenţial
239
833934
3032
înainte ca editarea de baze
să-și atingă întregul potențial
14:08
to improveîmbunătăţi the livesvieți of patientspacienți
with geneticgenetic diseasesboli.
240
836990
3614
pentru a îmbunătăți
viața pacienților cu boli genetice.
În timp ce multe dintre aceste boli
sunt considerate tratabile
14:13
While manymulți of these diseasesboli
are thought to be treatabletratabile
241
841244
2780
14:16
by correctingcorectarea the underlyingcare stau la baza mutationmutaţie
242
844048
1849
prin corectarea mutației de bază,
14:17
in even a modestmodest fractionfracțiune
of cellscelulele in an organorgan,
243
845921
3516
chiar și într-o fracțiune
modestă de celule dintr-un organ,
14:21
deliveringlivrarea molecularmolecular machinesmaşini
like basebaza editorseditori
244
849461
2976
livrarea mașinăriilor moleculare
precum editorii de bază
14:24
into cellscelulele in a humanuman beingfiind
245
852461
1767
în celule dintr-o ființă umană
14:26
can be challengingprovocator.
246
854252
1169
poate fi dificil.
14:28
Co-optingDe co-opting nature'snaturii virusesviruși
to deliverlivra basebaza editorseditori
247
856962
3373
Cooptarea virusurilor
pentru a livra editorii de baze
14:32
insteadin schimb of the moleculesmolecule
that give you a coldrece
248
860359
2198
în locul moleculelor care vă dau răceală,
este una dintre mai multe
strategii promițătoare de livrare
14:34
is one of severalmai mulți promisingpromițător
deliverylivrare strategiesstrategii
249
862581
2687
14:37
that's been successfullycu succes used.
250
865292
1659
ce a fost folosită cu succes.
14:40
ContinuingContinuarea to developdezvolta
newnou molecularmolecular machinesmaşini
251
868268
2365
Continuând dezvoltarea
de noi mașinării moleculare
14:42
that can make all of the remainingrămas waysmoduri
252
870657
1868
care pot face ca toate căile rămase
pentru a converti o pereche de baze
într-o altă pereche de baze,
14:44
to convertconvertit one basebaza pairpereche
to anothero alta basebaza pairpereche
253
872549
2892
14:47
and that minimizeminimaliza unwantednedorite editingeditare
at off-targetoff-ţintă locationslocații in cellscelulele
254
875465
4380
minimizând astfel editarea nedorită
în afara locațiilor țintite din celule,
14:51
is very importantimportant.
255
879869
1200
e foarte importantă.
14:53
And engagingcaptivant with other scientistsoamenii de știință,
doctorsmedici, ethicistsjurişti and governmentsguvernele
256
881782
4706
Și implicarea altor oameni de știință,
medici, eticieni și guverne
14:58
to maximizemaximiza the likelihoodprobabilitate
that basebaza editingeditare is appliedaplicat thoughtfullygînduri,
257
886512
4791
pentru a maximiza probabilitatea ca
editarea bazelor să fie aplicată cu grijă,
15:03
safelyîn condiţii de siguranţă and ethicallypunct de vedere etic,
258
891327
2381
în mod sigur și etic,
15:05
remainsrămășițe a criticalcritic obligationobligaţie.
259
893732
2000
rămâne o obligație importantă.
15:09
These challengesprovocări notwithstandingîn ciuda,
260
897525
1611
În ciuda acestor provocări,
15:11
if you had told me
even just fivecinci yearsani agoîn urmă
261
899160
3655
dacă mi-ați fi spus doar acum cinci ani
15:14
that researcherscercetători around the globeglob
262
902839
1651
că cercetătorii de pe glob
15:16
would be usingutilizând laboratory-evolvedlaborator-a evoluat
molecularmolecular machinesmaşini
263
904514
3539
vor folosi mașinării moleculare
dezvoltate în laborator
15:20
to directlydirect convertconvertit
an individualindividual basebaza pairpereche
264
908077
2997
pentru a converti direct
o pereche de baze individuale
15:23
to anothero alta basebaza pairpereche
265
911098
1182
într-o altă pereche de baze
15:24
at a specifiedspecificate locationLocație
in the humanuman genomegenomului
266
912304
2619
într-o locație specifică din genomul uman,
15:26
efficientlyeficient and with a minimumminim
of other outcomesrezultate,
267
914947
3825
eficient și cu un minim
de efecte secundare,
15:30
I would have askedîntrebă you,
268
918796
1168
v-aș fi întrebat:
15:31
"What science-fictionștiințifico-fantastice novelroman
are you readingcitind?"
269
919988
2474
„Ce roman științifico-fantastic citiți?”
15:35
Thanksmulţumesc to a relentlesslynecontenit dedicateddedicat
groupgrup of studentselevi
270
923706
3460
Mulțumită unui grup
de studenți dedicați și neobosiți,
15:39
who were creativecreator enoughdestul to engineeringiner
what we could designproiecta ourselvesnoi insine
271
927190
4460
suficient de creativi pentru a realiza
ceea ce am putut proiecta noi înșine
și suficient de curajoși pentru
a dezvolta ceea ce noi nu am putut.
15:43
and bravecurajos enoughdestul
to evolveevolua what we couldn'tnu a putut,
272
931674
2925
15:46
basebaza editingeditare has begunînceput to transformtransforma
that science-fiction-likescience-fiction-ca aspirationaspiraţia
273
934623
5040
Editarea bazelor a început să transforme
acea aspirație științifico-fantastică
15:51
into an excitingemoționant newnou realityrealitate,
274
939687
1857
într-o nouă realitate interesantă,
15:54
one in whichcare the mostcel mai importantimportant giftcadou
we give our childrencopii
275
942250
3231
una în care cel mai important cadou
pe care îl oferim copiilor noștri
15:57
mayMai not only be
threeTrei billionmiliard lettersscrisori of DNAADN-UL,
276
945505
3025
nu sunt doar cele
trei miliarde de litere ADN,
16:00
but alsode asemenea the meansmijloace to protectproteja
and repairreparație them.
277
948554
3110
dar și mijloacele
de a le proteja și repara.
16:04
Thank you.
278
952339
1151
Vă mulțumesc!
16:05
(ApplauseAplauze)
279
953514
4502
(Aplauze)
16:10
Thank you.
280
958040
1150
Vă mulțumesc!
Translated by Danut Vornicu
Reviewed by Mirel-Gabriel Alexa

▲Back to top

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