"Mam nadzieję, że terapie wykorzystujące rozwiniętą przez nas metodę edycji genów CRISPR-Cas staną się powszechnie dostępne" - mówi RMF FM dr Krzysztof Chyliński z Uniwersytetu Wiedeńskiego. Jeden z najbliższych współpracowników Jennifer A. Doudny i Emmanuelle Charpentier, wyróżnionych w 2020 roku za to odkrycie Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii, mówi Grzegorzowi Jasińskiemu, że nie od razu zdawał sobie sprawę, jak wielkie będzie tego znaczenie. "Wiedziałem, że mamy coś naprawdę fajnego w rękach, że to będzie dobrze działać. To było w miarę jasne. Ale nie, że to będzie tak szybko zaadaptowane przez świat naukowy" - wspomina. Chyliński jest wspominany w książce "Kod życia. Jennifer Doudna, edycja genów i przyszłość ludzkości", w której autor Walter Isaacson opisał historię tego odkrycia.
Twoja przeglądarka nie obsługuje standardu HTML5 dla video
Grzegorz Jasiński: Panie doktorze, pytano pana tysiące razy o to, co to jest CRISPR-Cas i na pewno ma pan taką krótką, precyzyjną definicję dla laików. To proszę zacząć od tego, co to jest CRISPR-Cas.
Dr Krzysztof Chyliński: Ja tę definicję chyba jednak zawsze buduję ad hoc. W prosty sposób rzecz ujmując jest to w tym momencie najbardziej zaawansowana metoda inżynierii genetycznej, którą mamy. Nazywa się ją molekularnymi nożyczkami, bo potrafimy przeciąć materiał genetyczny w dowolnym miejscu, tam gdzie chcemy. I robiąc to, jesteśmy w stanie zmodyfikować genetycznie komórki albo nawet całe organizmy.
Pan należał do zespołu, który zrobił dwa wielkie kroki na drodze do wykorzystania tej metody. Po pierwsze, odkrył mechanizm wymyślony przez naturę, który kiedyś bakterie wymyśliły po to, by bronić się przed wirusami, a po drugie potrafił zmodyfikować ten mechanizm w taki sposób, żeby dało się go praktycznie wykorzystać. Z którego elementu tej pracy jest pan bardziej dumny? Z tego pierwszego, czy z tego drugiego, poprawienia natury, podkręcenia jej możliwości?
Trudno powiedzieć. Zresztą powiedzieć, że odkryliśmy, to chyba jednak za dużo. My opisaliśmy ten mechanizm, w czasem aż bolesnych szczegółach. Natomiast jest to tak naprawdę praca bardzo wielu różnych grup naukowych. Praca, która była wykonywana przez lata. My wybraliśmy jeden konkretny rodzaj tego systemu CRISPR i tam rzeczywiście opisaliśmy jego mechanizm, nowe elementy. Dla mnie było to ekscytujące również dlatego, że wiele z tych elementów ma cechy bardzo unikalne dla biologa molekularnego. I wzbudza to pewien zachwyt we mnie, jak ta maszyneria, która jest tak skomplikowana, wyewoluowała w naturalny sposób. Jak to wszystko pięknie działa. I chyba ten zachwyt, ta ciekawość, to jest coś, co najbardziej pociągało mnie w nauce. Oczywiście dojrzeliśmy w pewnym momencie, że można tego rzeczywiście użyć jako narzędzia i że to użycie tego jako narzędzia wymaga kilku ulepszeń. Ja jestem z wykształcenia inżynierem, więc zrobienie kilku małych ulepszeń i stwierdzenie, że to wszystko jednak działa, jest bardzo satysfakcjonujące. Tak więc, to jest też coś, z czego jestem zadowolony i bardzo dumny. Ale tak średnio umiem to rozgraniczyć, co rzeczywiście było lepsze.
To odkrycie było owocem takiej bardzo szczególnej współpracy, o której w swojej książce Walter Isaacson bardzo szczegółowo pisze, współpracy rozpisanej na dwa kontynenty, dwie strefy czasowe. Jak tak pan patrzy na to, na tę pracę, czy pan miał większe szczęście, że trafił pan na obie panie i na możliwość pracy z nimi? Czy też one miały szczęście, że trafiły na pana i na pana umiejętności, zdolności, pasje do badań, do doświadczeń, do eksperymentów, bo to praca jednak, która zasadza się na eksperymencie?
Czy to musi być albo albo?
Tak, zawsze, zawsze dobrze tak zacząć.
Sądzę, że wszyscy mieliśmy szczęście, że trafiliśmy na siebie. To była naprawdę bardzo przyjemna współpraca z bardzo mądrymi ludźmi. Ja ten czas, który był czasem bardzo ciężkiej pracy, wspominam bardzo dobrze, dlatego że z jednej strony są to niesamowici naukowcy, z którymi świetnie się pracuje, a z drugiej strony też fajni ludzie, z którymi można sobie porozmawiać. Więc myślę, że mieliśmy tutaj wszyscy bardzo dużo szczęścia, że trafiliśmy na siebie.
Jak ta praca wyglądała? Jak pan ją wspomina? My czytamy o tym w książce, że państwo wykonywaliście kolejne etapy, panowie właściwie, bo wyście się zajmowali tą doświadczalną stroną, potem w mailach przesyłaliście sobie wyniki, no i kolejny z was się budził i w innej strefie czasowej mógł te badania prowadzić. Faktycznie pracowaliście na tego samego typu próbkach, na tego samego typu aparaturze? Jak to było?
Mieliśmy pewien podział. Ja wykonywałem pewną część eksperymentów, Martin pewną część eksperymentów. Czasami, jeżeli okazywało się, że jakiś materiał, który przygotowaliśmy podczas pracy laboratoryjnej, może się przydać tej drugiej osobie, po prostu wysyłało się to na suchym lądzie FedEx-em i tyle. Ale tak, dzieliliśmy się wynikami na bieżąco, rozmawialiśmy w mniejszych grupach, ale też w całą czwórkę. Czasami też w więcej osób, bo też mieliśmy sporo pomocy od innych osób.
Czy pamięta pan taki dzień, taki moment, kiedy zdał pan sobie sprawę, że odkrywacie państwo coś wielkiego, że to jest rzeczywiście coś, co o czym będzie się mówić na całym świecie? I to już nie tylko w świecie stricte naukowym, ale też w tym popularnym, że nagle to, nad czym pan pracuje, będzie głośne praktycznie na całym świecie. Data? Godzina?
Tak jak mówiłem, dla mnie było sporo tych momentów "Wow" po drodze, tych "Wow" naukowych. No i też to "Wow", że ten system jest - mimo wszystko - tak pięknie prosty w swojej budowie. A jestem w stanie go jeszcze bardziej uprościć. Do tylko dwóch elementów. Mamy tylko jedno białko i jedną cząsteczkę RNA, która potrafi to białko przenieść do DNA. Jest to piękne same w sobie. Ja nie wiem, czy właściwie przez długi czas osobiście zdawałem sobie sprawę, jak wielki wpływ będzie to miało na naukę na świecie. Wiedziałem, że mamy coś naprawdę fajnego w rękach, że to będzie dobrze działać. To było w miarę jasne. Ale, że to będzie tak szybko zaadaptowane przez świat naukowy... Bo myśmy to opublikowali latem 2012 roku, proponując w tej publikacji, że może być to narzędzie do użycia także w komórkach eukariotycznych, w komórkach ludzkich, w komórkach zwierzęcych. I niespełna pół roku później dwie grupy pokazały, że rzeczywiście jest to w stanie działać. I wtedy wybuchła cała ta - to się po angielsku mówiło CRISPR Craze - szaleństwo CRISPR, bo cały świat nagle zaczął robić z tym eksperymenty. Ja staram się przez cały czas nadążać za rozwojem tego pola. Natomiast w tym momencie, co roku ukazuje się 4-4,5 tysiąca nowych publikacji, które wykorzystują CRISPR-Cas9. To jest 10-12 prac dziennie. Używając tej techniki zmodyfikowano tak niesamowite ilości organizmów, zmodyfikowano tak niesamowite ilości komórek, że aż trudno sobie to wyobrazić.
Wspomniał pan, że stara się pan za tym nadążyć. Czy to jest dla pana pewien zamknięty rozdział, czy to jest ciągle jeszcze jądro pana pracy naukowej, tego, co dalej będzie pan robił? Czy wciąż z tym się to wiąże? Czy zaczyna się pan interesować już czymś innym?
To nigdy nie będzie zamknięty rozdział. Dlatego, że nawet jeżeli nad pewnymi rzeczami ja nie pracuję, to dalej jest to coś, co jest bardzo bliskie mojemu sercu i widzieć, w jaki niesamowity sposób jest to używane przez innych i że naprawdę w tym momencie pomaga ludziom, że leczy ludzi, jest to coś, co jest niesamowite i czego ja nigdy nie chcę się pozbyć ze swojego życia. Bo jest to właściwie chyba marzenie każdego naukowca. No ale tak wracając na ziemię. W tym momencie, to nad czym ja pracuję? Ja pracuję dla firmy farmaceutycznej nad poszukiwaniem nowych leków w terapiach nowotworowych i wykorzystujemy to narzędzie. Po prostu zostałem zatrudniony, dlatego, że jestem ekspertem właśnie od tej technologii, od używania tej technologii. I to jest też coś, co widzę. CRISPR używany jest bez przerwy, w bardzo różnych miejscach, w badaniach podstawowych, też w badaniach, gdzie my jakby nie szukamy możliwości używania CRISPR jako terapii, ale jest to narzędzie do poszukiwania leków.
No właśnie, o CRISPR mówi się w kontekście nadziei i czasem obaw. O obawach za chwilę porozmawiamy, bo nie sposób pana o to nie pytać, ale chciałam o tych nadziejach. O tym właśnie, jak na przykładzie pana badań można próbować z pomocą tej techniki szukać sposobu walki z rakiem. Czy w ogóle terapii nowotworowych w ogóle w tej dziedzinie.
Z jednej strony można używać tej technologii już konkretnie do walki z nowotworem, do przygotowywania zmodyfikowanych genetycznie komórek układu odpornościowego. Terapie immunologiczne, czy immunoterapia nowotworów jest czymś, co stosujemy już od kilku kilkunastu lat. Teraz ta technologia edycji genów może ją przyspieszyć i usprawnić. I to są badania, które są wykonywane, ale nie przez nas. Natomiast to, co jesteśmy w stanie robić używając CRISPR w laboratorium, to coś, co robią naukowcy w badaniach podstawowych, to możemy tworzyć np. modele nowotworów. Czyli np. jeżeli wiemy, że pewna mutacja może powodować nowotwór, to jesteśmy w stanie taką mutację wprowadzić, albo do jakiegoś organizmu albo jakiejś grupy komórek w laboratorium, żeby móc potem na tych komórkach, jako na modelu nowotworu, badać te nowe terapie. Jeżeli na przykład zauważamy, że u pacjentów, którzy mają pewien konkretny nowotwór, występuje taka mutacja, ale my właściwie nie wiemy, czy jest to mutacja, która rzeczywiście powoduje nowotwór, czy jest to mutacja, która tam jest po prostu z przypadku. Więc możemy stworzyć taką mutację w komórkach nienowotworowych i zobaczyć, czy ona te komórki przemienia w komórki nowotworowe. Czyli mamy możliwość weryfikacji hipotez, weryfikacji obserwacji przy tworzeniu modelu. Możemy również robić tak zwane badania przesiewowe, gdzie możemy na olbrzymiej grupie komórek niejako losowo wyłączać geny, jeden gen w każdej komórce i np. potraktować takie komórki lekiem przeciwnowotworowym. Ten lek te komórki zabija. I nagle się okaże, że jedna, dwie, trzy z nich przeżyły. Wtedy możemy sprawdzić, że w tych komórkach my usunęliśmy używając CRISPR gen A, gen B i gen C. To wtedy znaczy, że usunięcie genu A, genu B i genu C daje oporność nowotworu na dany lek. Więc to jest też kolejna metoda, gdzie możemy wykorzystać CRISPR nie jako terapii, ale jako narzędzia do modelowania lub do poszukiwania czegoś nowego.
A jeśli chodzi o obawy, to najczęściej mówi się o tworzeniu dzieci na zamówienie, o tym, że ta technologia pozwala modyfikować genetycznie. I w związku z tym może prowadzić do eksperymentów, których horyzont tak naprawdę wykracza prawie poza naszą wyobraźnię. W tej książce mówi się oczywiście o eksperymencie chińskiego naukowca He Jianqui, który był słynny, o którym się bardzo dużo mówiło. On został ukarany za ten swój eksperyment, w którym zmodyfikował parę bliźniąt. Nie wiemy, co jest z dziećmi, które powstały w wyniku tego eksperymentu. Jak pan to traktuje, jako jednak współtwórca metody, ktoś, kto był w pierwszej grupie, która ją zrozumiała? Czy te możliwości budzą u pana jednak nadzieje, czy jednak jako naukowiec też patrzy pan na to z pewną rezerwą?
Oczywiście patrzę na to z rezerwą dlatego, że... to nie powinno było się wydarzyć. To jest przedwczesne z bardzo wielu różnych powodów. Jeżeli chodzi o modyfikację ludzi, czy te właśnie słynne dzieci na zamówienie. Ta technologia jest rewolucyjna pod wieloma względami, ale ciągle jest niedoskonała. Głównie z powodu tego, że jest nie aż tak bardzo efektywna. Dalej modyfikacje genetyczne wymagają bardzo dużej ilości pracy. Ona nie jest na tyle efektywna, na tyle specyficzna, na tyle dobrze zrozumiała, żebyśmy rzeczywiście mogli z nią pójść aż tak daleko. Czyli technologicznie nie jesteśmy gotowi. Druga sprawa, nie jesteśmy też w dużej mierze gotowi na to z punktu widzenia naszej wiedzy. Bo nawet zakładając, że technologicznie bylibyśmy gotowi i chcielibyśmy ewentualnie np. ulepszyć czyjąś inteligencję, my nie wiemy jak inteligencja działa, na ile jest to rzecz genetyczna, a na ile jest to rzecz, która pochodzi z wychowania. I z pewnością jest też niesamowicie skomplikowana. To nie jest kwestia jednego genu, dwóch, trzech mutacji i hop, mamy super inteligentnych ludzi. Nie rozumiemy tak naprawdę bardzo wielu bardzo ważnych rzeczy. My całkiem dobrze wiemy, jak naprawić coś, co jest popsute, wiemy jak poradzić sobie z pewnymi chorobami genetycznymi, ale nie bardzo wiemy, jak poprawić coś, co jest dobre samo z siebie. Bo też my dużo więcej czasu spędzamy analizując chorych, niż zdrowych. Co ma wielki sens. No i potem mamy trzeci aspekt. Czy jesteśmy gotowi i czy chcemy tego jako społeczeństwo? I tutaj też jesteśmy bardzo daleko. Więc musimy zacząć rozmawiać i zastanawiać się, czego my właściwie chcemy, na co będziemy się godzić, na co nie będziemy się godzić. Potrzeba jakiegoś konsensusu, przynajmniej większości społeczeństwa, jakiejś zgody i pogodzenia się z tym, że mimo że mamy narzędzie, to nie chcemy z tym robić nic. Może być też tak, że w pewnym momencie społeczeństwo stwierdzi, że mamy dobre narzędzie, to możemy pewne rzeczy ulepszyć. Być może nawet też nie będziemy mieli za bardzo wyboru, bo zmiany klimatyczne, przeludnienie, nowe choroby, zmuszą do podjęcia pewnych decyzji. To też będzie musiała być decyzja podjęta przez choćby większość społeczeństwa: OK, chcemy robić to, ale nie to, albo godzimy się na wszystko.
Na ile będzie to w ogóle możliwe do kontrolowania? Bo wspomina pan o tym, że rocznie powstaje cztery i pół tysiąca prac, w taki czy inny sposób opartych na tej metodzie. Niektóre z nich są na zupełnie innym poziomie, ale pewnie część z nich też dotyczy już faktycznie modyfikowania komórek eukariotycznych, modyfikowania komórek ludzkich. Skoro tyle laboratoriów opanowuje tę technologię, to nie wszystkie muszą się poddać kontroli.
To jest oczywiście zawsze ryzyko. Mnóstwo rzeczy na świecie dzieje się poza kontrolą. Mnóstwo rzeczy na świecie dzieje się w sekrecie. Nie mówimy tutaj tylko i wyłącznie o inżynierii genetycznej. Mówimy też o rozwoju broni i wszelkich innych technologii. Nie wiemy o wszystkim, co się dzieje i nigdy nie będziemy mieć kontroli nad wszystkim po kolei. Niektórzy prawdopodobnie będą też robić pewne rzeczy pod kontrolą i za przyzwoleniem.
Wspomniał pan o tej niedoskonałości metody. To był element, o którym się mówiło, że jeżeli wprowadza się pewne modyfikacje, to wchodzą nie tylko tam, gdzie byśmy chcieli, ale też gdzie indziej. I potem pojawiły się takie informacje, że stopniowo metoda jest jakby doprecyzowania, coraz doskonalsza. Na ile to, co się faktycznie dzieje, na ile faktycznie to, co dzisiaj się robi z CRISPR Cas w porównaniu z tym, co było dziesięć lat temu, jest już faktycznie jakby nową generacją, nowym etapem?
Jest to ulepszane ciągle. Jeżeli chodzi o to niespecyficzne modyfikacje, niespecyficzne cięcia, to tutaj został wykonany niesamowity przeskok. I jeżeli mówimy o niedoskonałości metody, to raczej nie mówię o tym. Niedoskonałość tej metody polega na tym, że to, co my robimy, to my potrafimy przeciąć DNA, przeciąć materiał genetyczny, czyli jakby... zepsuć coś. Jak my ten materiał genetyczny zepsujemy, to w tym momencie komórka musi to pęknięcie w DNA naprawić i wtedy, kiedy ona je naprawia, to ten proces naprawy powoduje modyfikacje genetyczne. Natomiast ten proces naprawy jest w dużej mierze losowy i my tutaj nie mamy pełnej kontroli nad tym, co ta komórka będzie w stanie zrobić z tym zepsutym DNA. Więc my chcemy wprowadzić pewną konkretną modyfikację, ale to, co chcemy, zdarzy się w jednym, dwóch procentach komórek. I tyle. Czyli 99, 98, być może 90 proc. jeżeli będziemy mieli dużo szczęścia, nie przeszło takiej modyfikacji, jakiej my byśmy sobie życzyli. I to jest ta niedoskonałość, o której ja mówię. Nie mamy kontroli nad tym, co dokładnie się stanie. Dlatego na przykład, jeżeli chodzi o użycie terapeutyczne, jeżeli chcemy np. modyfikować komórki układu odpornościowego do walki z nowotworem, możemy te komórki pobrać od pacjenta, zmodyfikować je w laboratorium, wyselekcjonować te, które zostały zmodyfikowane odpowiednio i z powrotem wprowadzić do organizmu pacjenta. I nawet jeżeli one nie są zmodyfikowane w stu procentach, to i tak te, które są zmodyfikowane, będą w stanie walczyć. Jeżeli np. chcielibyśmy wyleczyć kogoś, kto ma chorobę genetyczną i naprawić mutację, którą on ma w swoim organizmie, nie będziemy w stanie poprawić więcej niż 0,01 proc. jego komórek. Więc my musimy być przez cały czas sprytni i wybierać, gdzie jesteśmy rzeczywiście w stanie cokolwiek zrobić tą metodą. Jest to najlepsze, co mamy. Ale jest to bardzo dalekie od futurystycznych wizji, które mamy w Star Treku, gdzie po prostu ktoś podchodzi z maszynką. I mówi, przepisałem twój genom.
A czy to ograniczenie jest jakby wbudowane w naturę, a my nie umiemy jeszcze go przeskoczyć? Czy może być niemożliwe przeskoczenie tego ograniczenia?
Popatrzmy na niesamowity przeskok technologiczny, którego ludzkość dokonała w ciągu ostatnich stu lat. W medycynie, w technologii. Ja mam teraz 39 lat. Pamiętam, kiedy w domu nie miałem w domu komputera, internetu, kiedy nie było smartfonów. I to była rzecz, która była science fiction. Teraz jest właśnie inżynieria genetyczna, to, co my potrafimy robić. A więc dokonaliśmy dużego przeskoku. I prawdopodobnie to będzie trwało. Będziemy dokonywać kolejnych przeskoków, które w tym momencie też dla mnie są nawet ciężkie do wyobrażenia sobie. Więc bardzo możliwe, że to się kiedyś wydarzy. Nie jestem sobie w stanie wyobrazić, co to by miało być i kiedy to się może stać.
To proszę pozwolić jeszcze na jedno pytanie, takie właśnie trochę futurystyczne. Pytanie o taki jeden temat, jedno zagadnienie, które ma pan nadzieję, że dzięki pana pracy, tym wszystkim pracom, kiedyś uda się zrealizować. Być może wyleczyć raka? To nad czym pan w tej chwili pracuje. Ale może coś innego. Czy jest takie jedno marzenie, o czymś, co z tej pracy, z tych godzin spędzonych w laboratorium mogłoby wyniknąć?
Szczerze mówiąc, nie. To się dzieje. I pamiętam moment, w którym przeczytałem artykuł, gdzie pierwsza osoba z anemią sierpowatą dostała terapię pasującą na CRISPR i po jakimś czasie okazało się, że to rzeczywiście zadziałało, że ta kobieta, która cierpiała z powodu anemii sierpowatej, teraz czuje się dużo lepiej. I potem te kolejne raporty, że ludzie, którzy przechodzili terapie przeciwnowotworowe na raka płuc, gdzie używane były komórki modyfikowane CRISPR, że ich stan się polepszył. Każdego dnia przychodzą te nowe wiadomości i oczywiście mogłoby być wszystko lepiej, to wszystko mogłoby działać bardziej efektywnie, mogłoby być też tańsze, bo te terapie genetyczne są niestety bardzo drogie, mogłoby być bardziej dostępne. Więc chyba to jest coś, na co mam nadzieję. Właściwie może tak. Na upowszechnienie. Mam wielką nadzieję, że to po prostu stanie się bardzo powszechne. Jeżeli chodzi o możliwości leczenia i terapii.