مُنحت جائزة نوبل في الكيمياء بعد ظهر يوم 7 أكتوبر 2020 ، بتوقيت بكين ، إلى رائدين في مجال التحرير الجيني. فاز البروفيسور جينيفر دودنا من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي وإيمانويل شاربنتييه ، الأستاذ بمعهد ماكس بلانك لبيولوجيا العدوى في ألمانيا ، بجائزة نوبل في الكيمياء لعام 2020 على أساس "الابتكار طريقة لتحرير الجينوم ". على مدار 120 عامًا من تاريخ جائزة نوبل ، لم يكن هناك سوى 4 فائزات بجائزة فيزياء و 5 عالمات كيمياء فقط قبل عام 2019. ومع ذلك ، فقد تغير هذا العام كثيرًا ، فقد حصلت أمس فائزة جديدة بجائزة الفيزياء ، واليوم هناك فائزتان بجائزة الكيمياء.

في الواقع ، حتى عام 1964 ، فازت أربع نساء فقط في العالم بجائزة نوبل في الفيزياء والكيمياء خمس مرات. أنتج النقص طويل الأمد للفائزات حتى عام 2009 للمرة السادسة.

في السنوات الثلاث من 2018 حتى الآن ، تم إنتاج 5 فائزات بجائزة نوبل في الفيزياء والكيمياء. المرأتان اللتان فازتا بجوائز تعديل الجينات لهذا العام تلقى استحساناً. البحث مهم للغاية ، ويتم التعرف على الاثنين على أنهما الأكثر أهمية.

تكهن البعض بأنه يجب أن يكون هناك علماء يمكن أن يصبحوا "الفائز الثالث" هذا العام ، لكن هذا لم يحدث. من بينهم Zhang Feng ، الأستاذ الصيني في MIT.

بالطبع ، هذه الأماكن الثالثة أكثر إثارة للجدل. قد يستمر الجدل مع Zhang Feng لفترة طويلة ، خاصة أنه "هزم" أحد الفائزين هذا العام في براءات الاختراع. بالطبع ، هذا النوع من الجدل لا يعني أن جميع الصينيين يدعمون بشكل طبيعي جائزة تشانغ فنغ ، لأنه من وجهة نظر علمية ، فإن عددًا كبيرًا من الصينيين لديهم آراء مختلفة حول ما إذا كان ينبغي منح تشانغ فنغ.

Dudner هو رائد في تطور تكنولوجيا تحرير الجينوم. في نهاية عام 2015 ، كتبت مقالاً تستعرض فيه كيف فاجأها التطور السريع لـ CRISPR-Cas9 في عاصفة أخلاقية. بعد عدة ليال بلا نوم ، قررت الخروج من البحث العلمي البحت المريح والدخول إلى الجمهور لتوجيه الناس إلى التفكير في العواقب الأخلاقية والاجتماعية للتكنولوجيا. ومع ذلك ، كما كانت قلقة ، وُلد الطفل المعدل جينيًا في نهاية عام 2018.

المؤلف جينيفر دودنا (أستاذة قسم الكيمياء والبيولوجيا الجزيئية والخلوية ، جامعة كاليفورنيا ، بيركلي)

الترجمة Ma Zongmin

منذ حوالي 20 شهرًا ، بدأت أعاني من مشاكل في النوم. هذا ما يقرب من عامين قبل أن نشر أنا وزملائي مقالًا مفاده أنه يمكن استخدام نظام CRISPR-Cas9 البكتيري في الهندسة الوراثية.

لقد اندهشت من السرعة التي طبقت بها المختبرات في جميع أنحاء العالم هذه التكنولوجيا في جميع مجالات علم الأحياء ، من تحويل النباتات إلى تغيير نمط أجنحة الفراشة ، إلى بناء نماذج الفئران للأمراض البشرية. في الوقت نفسه ، تجاهلت فلسفة وأخلاقيات تقنية التعديل الجيني المعتمدة على نطاق واسع.

بعض الأسئلة ، مثل ما إذا كان ينبغي استخدام تقنية تحرير الجينات في المجالات غير الطبية ، تبدو لي أكثر ذاتية ، وبعيدة عن البحث العلمي الذي أعرف أنه قائم على الواقع الموضوعي. أعتقد أن علماء الأخلاقيات الحيوية هم الأفضل في التعامل مع مثل هذه المواضيع. مثل الباحثين الآخرين ، أريد أن أكرس نفسي لتحقيق المزيد من البحث العلمي الممكن من خلال التكنولوجيا.

ومع ذلك ، مع استمرار زيادة استخدام طرق CRISPR-Cas9 لمعالجة الخلايا والأنسجة ، سيختبر الباحثون حتمًا هذه التقنية على خلايا البويضات البشرية أو الحيوانات المنوية أو الأجنة للحصول على تغييرات وراثية. منذ ربيع عام 2014 ، كنت أستيقظ دائمًا في الليل ، أفكر فيما إذا كان علي الابتعاد عن العاصفة الأخلاقية التي أحدثتها التكنولوجيا التي روجت لها.

البحث القائم على البكتيريا: كيف تعمل تقنية كريسبر-كاس 9

CRISPRs عبارة عن مجموعات من التكرارات المتناظرة القصيرة المتباعدة بانتظام ، وهي التكرارات الموجودة في الجينات البكتيرية. يتم توزيع هذه التسلسلات مع شظايا الحمض النووي الخاصة التي تحصل عليها البكتيريا من الفيروسات الغازية ، والتي تستخدم لتحديد الفيروسات الغازية بواسطة الواسمات الجينية.

عندما يغزو الفيروس مرة أخرى ، يمكن للبكتيريا استخدام المادة التي تم الحصول عليها (الحمض النووي الفيروسي) لإنتاج شظايا الحمض النووي الريبي المكملة للتسلسل الفيروسي.هذا الدليل RNA (دليل RNA) وإنزيم قص الحمض النووي يتعاون Cas على التعرف على الأجزاء الفيروسية و يتم إزالته ، وبالتالي منع تكاثر الفيروس. يتم ترميز إنزيم Cas بواسطة الجينات المرتبطة بـ CRISPR المرتبطة بتوجيه RNA.

من خلال تصميم دليل RNA للاندماج مع موقع معين في جينوم الخلية ، يمكن للباحثين تحديد موقع إنزيم Cas في موقع الجين المراد القطع ، وهو النوع الشائع الاستخدام من إنزيم Cas هو Cas9. سيؤدي قطع الحمض النووي إلى إصلاح الحمض النووي ، مما يسمح لنا بتعديل هذا الموقع محل الاهتمام بدقة.

زيادة الإثارة

"آمل أن تتمكن من الجلوس ، لأنه مفيد للغاية." هذا هو الحكم الذي أصدره أحد الزملاء بعد تجربة CRISPR-Cas9 في ديسمبر 2012. إنه أيضًا شعور مختبري الخاص ، وهو أيضًا خريف ذلك العام. نعبر عن مشاعر هؤلاء الزملاء المتحمسين للتكنولوجيا.

عادة ، يستغرق الأمر سنوات عديدة حتى يتم اعتماد أداة جديدة في البيولوجيا الجزيئية على نطاق واسع. ومع ذلك ، وبحلول نهاية عام 2012 ، بعد بضعة أشهر فقط من نشر أنا وزملائي البحث الأولي عن CRISPR-Cas9 ، تم نشر ما لا يقل عن 6 مقالات حول تطبيق CRISPR-Cas9 لتحرير الجينات.

في أوائل عام 2013 ، يمكن استخدام العديد من المقالات حول هذه التقنية لتعديل جينات الخلايا الجذعية البشرية وتعديل الكائنات الحية بأكملها (الزرد) ، والتي أصبحت بداية الموجة. بحلول نهاية عام 2014 ، في سلسلة من الدراسات ، استخدم العلماء تقنية CRISPR-Cas9 لتحسين مقاومة الأرز للآفات الحشرية ، وتكرار نموذج التأثير السرطاني لرئة الفأر الناجم عن انتقالات صبغية محددة ، وإصلاح الطفرات الجينية في الفئران البالغة. الطفرات تسبب فرط تيروسين الدم الوراثي في البشر.

في فبراير 2014 ، ظهرت مشكلات أخلاقية معقدة.استخدم بعض الباحثين تقنية CRISPR-Cas9 لتعديل الجينوم الجنيني للقرود cynomolgus بدقة (قرود cynomolgus قريبة جدًا وراثيًا من البشر وغالبًا ما تستخدم لإنتاج أمراض وراثية بشرية. نموذج). ستحمل معظم الخلايا في قرود cynomolgus التي يتم إنتاجها بعد زرع الأجنة المعدلة وراثيًا في الأم تغييرات جينية ، بما في ذلك خلايا البويضات والحيوانات المنوية ، مما يعني أن التغييرات الجينية الاصطناعية يمكن أن تنتقل إلى نسل القرود cynomolgus.

تدعم قمة التحرير الجيني بعض الأبحاث في مجال الأجنة البشرية

أظل يقظًا بشأن المقالات التي يكتبها صحفيون يسعون مني للحصول على مراجعات فنية. بعد قراءة النسخة التمهيدية لورقة (القرد يأكل السلطعون) ، حدقت في خليج سان فرانسيسكو عبر زجاج مكتبي لفترة طويلة ، معتقدة أنه إذا سألني المراسل التالي عن تقنية تحرير الجينات المستخدمة في الخلايا الجنينية البشرية ، فسأفعل ما هو شعورك. لم أستطع أن أسأل زوجي بصوت عالٍ في وجبة الإفطار في اليوم التالي: "إلى متى سيستخدمه شخص ما للبشر؟"

في هذا الوقت ، ظللت أتلقى رسائل بريد إلكتروني تطلب المساعدة من أشخاص يواجهون عيوبًا وراثية محتملة الإمراض. في رسالة بريد إلكتروني ، أخبرتني امرأة تبلغ من العمر 26 عامًا أنه وُجد أنها مصابة بطفرة BRCA1 (جين القابلية لسرطان الثدي) ، مما يعني أن فرصة إصابتها بسرطان الثدي قبل سن السبعين تبلغ حوالي 60. إنها تفكر في إزالة ثديها ومبيضها ، وتريد أن تعرف ما إذا كان ظهور تقنية تحرير الجينات CRISPR-Cas9 الجديدة يعني أنها يجب أن تتخلى عن خطة الإزالة هذه.

إن الأبحاث التي أجريت على قرود cynomolgus ورسائل المرضى وأسرهم قد وضعت الكثير من الضغط علي. يظهر عدد كبير من المقالات حول تطبيق تقنية CRISPR-Cas9 كل يوم ، وصندوق الوارد الخاص بي مليء برسائل من زملائي الباحثين الذين يبحثون عن آراء أو تعاون. كل هذا له تأثير مباشر على حياتي الطبيعية. معظم الناس خارج دائرة عملي ، والجيران ، والأقارب ، وأولياء أمور زملائي في الصف لا يعرفون شيئًا عنها تقريبًا. أشعر وكأنني أعيش في عالمين منفصلين تمامًا.

في نهاية عام 2014 ، طغى قلقي على إحجامي عن التدخل في المناقشات العامة. لأنه من الواضح أن الحكومة والجهات التنظيمية والعديد من الآخرين لا يدركون مدى سرعة تقدم أبحاث تحرير الجينات. بصرف النظر عن العلماء الذين يستخدمون تقنية تحرير الجينات ، من يمكنه أيضًا قيادة المناقشات العامة حول عواقب هذه التكنولوجيا؟

تفجر موجة من الخلافات الأخلاقية

واجهت لأول مرة تأثير القضايا الأخلاقية الجادة في مؤتمر استمر ليوم واحد عقد في نابا فالي ، كاليفورنيا في يناير 2015. تم تنظيم هذا المؤتمر من قبلي واستضافته مبادرة الجينوميات المبتكرة (IGI). ناقش ثمانية عشر منا (علماء ، وخبراء أخلاقيات بيولوجية ، وصانع أفلام ، ومسؤول في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي) تأثير الهندسة الوراثية على صحة الإنسان والزراعة والبيئة. ناقشنا أيضًا التعديل الوراثي لخلايا البويضات والحيوانات المنوية والأجنة البشرية.

كريسبر: مشكلة لا يستطيع العلم حلها

بعد فترة وجيزة من المؤتمر ، نشرنا مقالة توقعات حول العلوم ، وحثنا المجتمع العلمي العالمي على تجنب استخدام أي أدوات تحرير جيني لتعديل الأجنة البشرية للبحث السريري في هذه المرحلة. نوصي أيضًا بعقد اجتماعات عامة لتثقيف غير العلماء واستكشاف المزيد حول كيفية إجراء أبحاث الهندسة الوراثية وتطبيقاتها بشكل أكثر مسؤولية.

منذ مؤتمر Napa Valley ، قمت بإعداد أكثر من 60 تقريرًا عن CRISPR-Cas9 في المدارس والجامعات والشركات وأكثر من 20 مؤتمرًا في جميع أنحاء الولايات المتحدة وأوروبا وآسيا. ما زلت أتحدث عنها في الكونجرس الأمريكي ، وأتحدث عنها في مكتب البيت الأبيض لسياسة العلوم والتكنولوجيا ، والذي يقدم المشورة العلمية لرئيس الولايات المتحدة ، ويجيب على الأسئلة التي طرحتها حكومة كاليفورنيا. دفعتني هذه المناقشات بعيدًا عن مجال البحث الذي جعلني أشعر بالراحة.

أنا عالم كيمياء حيوية ، ولم أستخدم الحيوانات أو البشر كمواد بحثية ، فهناك العديد من المشكلات الأخلاقية المتأصلة في مجالات الاستنساخ والخلايا الجذعية والتخصيب في المختبر التي لست على دراية بها. لقد تعلمت من العديد من زملائي حول كيفية تنظيم البلدان للتجارب التي تشمل المنظمات البشرية ، مثل كيفية حل النزاعات الأخلاقية التي يسببها التلقيح الاصطناعي في التاريخ.

هذا العام هو عام متوتر ومتوتر للغاية. أحيانًا أتمنى حقًا أن أتوقف عن الشؤون المزدحمة ، حتى لو لبضع دقائق فقط. أرغب في إعطاء الأولوية للتأكد من أن رحلات العمل والشؤون الأخرى لا تعطل عملية عمل فريقي التجريبي. ومع ذلك ، فقد تحول عملي مع الفريق بشكل متزايد إلى اجتماعات ليلاً أو في عطلات نهاية الأسبوع ، أو عمل متصل عبر البريد الإلكتروني والهاتف عبر الإنترنت. الآن ، لم يعد لدي وقت للقيام بعملي الشغوف بالبستنة ، ولا يمكنني المشي لمسافات طويلة في كاليفورنيا مع ابني البالغ من العمر 13 عامًا.

قبل ثلاث سنوات ، حذرني أحد الزملاء من أن موجة من الجدل حول تقنية CRISPR-Cas9 قد بدأت بالفعل ، ولا أعرف متى ستأتي الموجة. لكن مع نهاية العام ، هناك بالفعل بعض الأشياء التي يمكنني تأكيدها.

قم بتوسيع المحادثة

لا يمكن اعتبار مؤتمر نابا فالي الذي يضم 18 عضوًا فقط (جميعهم من الولايات المتحدة ، ومعظمهم من العلماء) بمثابة نقطة انطلاق لحوار موسع. لكن الاجتماع نفسه والتعليقات التي يولدها مهمة.

في منتصف عام 2014 ، بدأت أشعر بالقلق من استخدام CRISPR-Cas9 بطرق خطيرة أو يحتمل أن تكون خطرة قبل أن يكون لدى العلماء اتصال كاف بالعالم الخارجي. لم أعد ألوم جيراني وأصدقائي على الشكوى: "لم تخبرنا بما حدث؟" النظرة التي نشرتها مجلة Science والتعليق الذي نشرته Nature منذ وقت ليس ببعيد ينقلان الرسالة: العالم الذي قاد هذا العمل لقد أدركنا أن لديهم مسؤولية التعبير عن مخاوفهم وقلقهم بشأن هذا التطبيق.

بعد نشر دراسة في أبريل حول استخدام كريسبر-كاس 9 لتعديل جينوم الأجنة البشرية غير القابلة للحياة ، أصبح النقاش أكثر حدة ، مما أدى إلى سلسلة من جلسات الاستماع والقمم في جميع أنحاء العالم. أحد أكثرها تأثيراً هو مؤتمر حول تحرير الجينات البشرية برعاية مشتركة من قبل مؤسسات البحث العلمي في الصين والولايات المتحدة والمملكة المتحدة في واشنطن في وقت سابق من ديسمبر.

في الوقت الحاضر ، للتعاون الدولي تأثير كبير على البحث العلمي ، فمن خلال الإشراف الذاتي ، يمكن للعلماء فهم اتجاه تطوير مؤسسات التكنولوجيا إلى حد ما. في رأيي ، فإن أفضل طريقة لزيادة ثقة الناس في العلوم هي تشجيع مطوري التقنيات المبتكرة على المشاركة بنشاط في مناقشة تطبيقات التكنولوجيا الجديدة. هذا مهم بشكل خاص في العالم المعاصر للعولمة التكنولوجية حيث يتم توفير جميع المواد البحثية والكواشف تقريبًا من قبل كبار الموردين المعروفين وتكون مشاركة البيانات العامة أسهل.

ما يثيرني هو أن الهندسة الوراثية سيكون لها تأثير إيجابي على حياة الإنسان وفهم عميق للأنظمة البيولوجية. يواصل الزملاء مراسلتي عبر البريد الإلكتروني بانتظام لمناقشة عملهم البحثي حول تطبيق CRISPR-Cas9 في منظمات مختلفة - بما في ذلك تطوير الخس المقاوم للحشرات ، واختيار السلالات الفطرية المسببة للأمراض منخفضة ، أو التعديل من أجل علاج ضمور العضلات الخلايا البشرية من التليف الكيسي وفقر الدم المنجلي.

لكنني أعتقد أيضًا أن العلماء الحاليين لديهم ظروف أفضل للنظر في التأثير الاجتماعي والأخلاقي والبيئي لعملهم وتنظيمه. على سبيل المثال ، من الرائد جدًا توفير التدريب لطلاب التكنولوجيا الحيوية وكيفية بدء الحوارات مع غير العلماء حول القضايا العلمية ، ولم أتلق هذا التعليم رسميًا مطلقًا. على الأقل ، يمكن أن يجعل الباحثين في المستقبل يشعرون أنهم أكثر استعدادًا للعمل في المستقبل. على سبيل المثال ، تعرف على كيفية نشر "لوبي المصعد" المقنع بسهولة ، حتى يتمكن الآخرون من فهم أهدافك البحثية في وقت قصير ، ومعرفة كيفية تخمين دوافع المراسلين والتأكد من أنهم ينقلون المعلومات بدقة في التقارير الإخبارية ، هذه القدرات لها قيمة كبيرة غير متوقعة للعالم.

* ملاحظة: فاز المؤلفان جينيفر دودنا وإيمانويل شاربينتير ، من مركز هيلمهولتز لأبحاث العدوى ، ألمانيا ، بجائزة Life Science Breakthrough لعام 2015 لاكتشافهما نظام CRISPR-Cas9.

المراجع 1. Jinek، M. et al. Science 337، 816-821 (2012).

2. Hsu، P. D.، Lander، E. S. and Zhang، F. Cell 157، 12621278 (2014).

3. Doudna، J. A. and Charpentier، E. Science 346، 1258096 (2014).

4. وانج ، واي وآخرون. Nature Biotechnol.32 ، 947-951 (2014).

5. Maddalo، D. et al. Nature 516، 423427 (2014).

6. Yin، H. et al. Nature Biotechnol.32، 551-553 (2014).

7. نيو ، واي وآخرون. الخلية 156 ، 836-843 (2014).

8. بالتيمور ، دي وآخرون. Science 348 ، 36-38 (2015).

9.Lanphier، E.، Urnov، F.، Haecker، S.E، Werner، M. and Smolenski، J. Nature 519، 410411 (2015).

10. Liang ، P. وآخرون. خلية البروتين 6 ، 363-372 (2015)

الارتباط الأصلي