Anonim

A szárazföldtől a Szívföldig

Eric J. Topol, MD: Helló. Eric Topol, a Medscape főszerkesztője. Örömmel üdvözlöm Feng Zhang-t, aki ma velünk van, hogy megbeszélje rendkívüli munkáját a CRISPR-ben (rendszeresen keresztezett, rövid térben elhelyezett, rövid palindromikus ismétlések csoportja). A Broad Institute-ban dolgozik, és az idegtudomány professzora a McGovern Agykutató Intézetben. Feng, szívesen.

Feng Zhang, PhD: Köszönöm, Dr. Topol. Örülök, hogy itt lehetek.

Dr Topol: Megértem, hogy Feng "a lándzsa fejét" jelenti. Ez a kínai fordítás?

Dr. Zhang: Ez éles.

Dr. Topol: Korunk legváltozatosabb biológusának hívták. Ez nagyon jó olyan fiatalok számára, mint te, csak a 30-as évek közepén.

Dr. Zhang: Csak valami hasznosat próbálok tenni, és remélem, hogy jobbá tesszük az életünket.

Dr Topol: Rövid idő alatt már sokat tettél. Amikor csak 11 éves korában jöttél az Egyesült Államokba anyáddal. Igaz?

Dr. Zhang: Igen. Kínában születtem és neveltem. 11 éves koromban családommal jöttem az Egyesült Államokba. Költöztünk az Iowa-i Des Moines-be. Fenomenális élmény volt. Az emberek olyan melegek és barátságosak. A Des Moines állami iskolarendszere fantasztikus volt. A tanárok tényleg törődtek a hallgatók oktatásával. Kutattak a lehetőségekről, és hozzánk hozták őket, hogy fejleszthessük saját érdekeinket. Nem tudom elképzelni, hogy jobb hely legyen felnőtt és oktatásban, mint Des Moines, Iowa.

Dr. Topol: Amerika szívében. Hogyan szököttél be a Des Moines-ben?

Dr. Zhang: Érdekes történet. Anyám látogató tudós volt a Dubuque Egyetemen. Lehetősége volt arra, hogy meglátogassa az egyik iskolát Dubuque-ban. Az oktatás nagyon különbözött attól, amit Kínában tanítanak. Sokkal kevesebb figyelmet fordít a rote memorizálásra, és a hallgatók kezüket használják, és megpróbálnak dolgokat kidolgozni. Arra gondolt: Nem lenne jó, ha ide viszem ide a fiamat is? Úgy döntött, hogy az Egyesült Államokban marad és dolgozik, majd átvitt.

Korai érdeklődés a génterápia iránt

Dr Topol: Megértem, hogy anyád ledob téged, és vár rád a kocsiban, miközben kísérleteket végzett génterápiás laboratóriumban. Igaz?

Dr. Zhang: Igen. A Des Moines-i Metodista Kórház génterápiás laboratóriummal és gyakorlati programmal rendelkezik. Középiskolai tanárom, Ed Pilkington, amikor egy ideges fiatalkorom volt, azt mondta nekem: "Tudom, hogy érdekli a molekuláris biológia. Ez a nagyszerű lehetőség. Szeretne feliratkozni és önként jelentkezni?"

Itt találkoztam első mentorommal, Dr. John Levy-vel. Molekuláris biológus volt; és okos, intelligens és fantasztikus tanár. Minden délután leül velem, kivenne egy 8, 5 X 11 méretű papírt, és csak mindenféle izgalmas biológiai ismereteket felcsapott oda. Minden nap iskolát követően 14:00 óráig mentem és 7:00 vagy 8:00 óráig maradtam. A tudományban az idő kiszámíthatatlan lehet. Szegény édesanyám a parkolóban ült és várt, hogy befejezzem a kísérleteket.

Dr. Topol: Amikor középiskolába járt, megnyerte az Intel díjat - a harmadik helyet kapott. Még akkor is érdekli a HIV gyógyítása ilyen fiatalon. Igaz?

Dr. Zhang: Ez volt az a projekt, amelyen a génterápiás laboratóriumban dolgoztam. A laboratórium vírusvektorokon dolgozott a gének szállítására a rák kezelésére. Az egyik vektor, amelyet felhasználtak, a retrovírus volt. Együtt dolgoztam Johnnal, hogy kitaláljam, hogyan állítja össze a HIV vírus a különböző komponenseket. A retrovírust használtuk modellként, és ez képezte a projekt alapját. Nagyon szórakoztató és fantasztikus tanulási lehetőség volt.

Dr Topol: Aztán elmentél Harvardba, és vegyes diplomát kaptál - kémiai és fizikai érettségi diplomád. Aztán Stanfordba indult, ahol kémia doktori fokozatot szerez. És van egy oldala, amelyet az emberek esetleg nem ismernek. Stanfordon optogenetikán dolgozott, Karl Deisseroth laboratóriumában. Mesélj nekünk erről.

Dr. Zhang: Iowa után elmentem Harvardba, hogy megfeledkezzenek róla. Ott folytattam a vírusokkal folytatott munkát. Don Wiley-vel, aki egy strukturális biológus, és Xiaowei Zhuang-val is vizsgáltam a vírusfertőzést. Ezen idő alatt az egyik jó barátom egy pszichiátriai betegség epizódját fejlesztette ki. Előtte ezt nem értékeltem. Úgy gondoltam, hogy sok más emberhez hasonlóan, a pszichiátriai betegség csak az a személy, aki nem elég erős. Csak erősebb akarata kell, hogy legyen, és túl fogsz bírni rajta.

Ezen a folyamaton keresztül rájöttem, hogy a pszichiátriai betegség nagyon is fizikai betegség, akárcsak a rák vagy a cukorbetegség. Ez valami befolyásolja az agyat. Többet akartam megtudni az agyról. Amikor Stanfordba mentem, lehetőségem volt találkozni Karl Deisseroth-tal, aki egyaránt bioinžinész idegtudós és gyakorló pszichiáter. Nagyszerű beszélgetésem volt, amelyben elmondta nekem az új technológiák kifejlesztéséről szóló elképzelését, hogy az agy tanulmánya hozzáférhetőbbé váljon. Nagyon inspirált ez a látomás, ezért csatlakoztam Karlhoz, amikor éppen beindította a laboratóriumát, és elkezdte az optogenetikát.

Dr Topol: Az orvosi közösségben sok ember nem képes felgyorsítani sem a CRISPR-et, sem az optogenetikát. Szeretne egy kicsit elmondani nekünk, hogy ez mit jelent?

Dr. Zhang: Az optogenetika az agysejtek fénnyel történő stimulálásának egyik módja. Az agysejteknek sokféle típusa van, és a különböző sejtek különböző áramköröket képeznek, amelyek szabályozzák a mozgásainkat vagy a gondolkodásmódunkat. Az agybetegség megértéséhez ki kell találnunk, hogy az agy különböző áramkörei vannak. Az optogenetika lehetővé teszi számunkra, hogy a fény segítségével meghatározott sejtcsoportokat stimuláljuk, hogy szisztematikusan feltérképezzük az agy vezetékeit és a dolgok működését.

Dr. Topol: Kivételes kutatási eszköz az agy megértéséhez, és talán még azon túl is, a jövőben.

Véletlenszerű megjegyzés nyitja ajtót a CRISPR számára

Dr Topol: Visszatérve a CRISPR-hez, akkor visszament Bostonba és a MIT-be, és ott felállított boltot. Ekkor kezdtetek belemerülni a CRISPR történetébe; igaz?

Dr. Zhang: Igaz. Az optogenetika egyik fennmaradó kihívása az volt, hogy hogyan lehet ezt a gént a genomba meghatározott helyekre tenni, hogy az agysejtek bizonyos típusait ellenőrizzük. Ez a genomszerkesztéshez fordult. A cink ujj-nukleázok vizsgálatával kezdtem. Elkezdtem dolgozni a cink-ujj-nukleázokkal, de ez elég nehéz volt. Aztán, mivel annyira kihívást jelentett, alternatívákat kerestem. Először egy másik TALEN-en (transzkripciós aktivátor-szerű effektor-nukleázok) nevezett rendszeren dolgoztam, és további információk váltak elérhetővé arról, hogy a TALEN-ek hogyan kötődnek a DNS-hez. A TALEN rendszer kifejlesztése után elkezdtem a laboratóriumomat. Ez 2011 elején volt. Ahogy a TALEN-ek építését tanítottam a hallgatóknak, rájöttem, hogy ez még mindig elég nehéz dolog. Arra gondoltam, hogy vannak alternatívák.

Aztán 2011 elején egy széles szemináriumra mentem, az egyik professzor, Michael Gilmore beszélt az Enterococcus baktériumok vizsgálatáról. Csak mellékpontként megemlítette, hogy az enterokokkok CRISPR-ekkel is rendelkeznek, és ezek egy érdekes nukleázkészlet, amelyet az emberek éppen megértenek. Fogalmam sem volt, de érdekelt a nukleázok.

Dr Topol: Ez vezetett téged az ösvényen.

Dr. Zhang: Igen. A nukleázok érdekeltek. Nem tudtam, mi a CRISPR. Elmentem keresni. Körülbelül abban az időben egy kanadai Sylvain Moineau újságot publikáltak, amely leírja, hogy az RNS-vezérelt endonukleáz. Ez nagyon izgatott volt, és elkezdtem dolgozni a rendszeren.

Cél a súlyos genetikai betegségekre

Dr Topol: Ön olyan rendkívüli munkát végzett, amelyet nem kell időnkben áttekintenünk, mind a több CRISPR rendszer, mind a részletek vonatkozásában - a CRISPR szünetei, az RNS potenciális szerkesztése - mindenféle dolgot meg lehet tenni. Aztán úgy döntött, hogy megtalálja az Editas Medicine-t. Mondj egy kicsit erről.

Dr. Zhang: Az Editas Medicine egy olyan génszerkesztő cég, amelyhez George Church, Jennifer Doudna, Keith Joung és David Liu társultam. Editas küldetése a CRISPR genomszerkesztő rendszer fejlesztése klinikai alkalmazásokhoz. Több mint 5000 genetikai betegséget specifikus mutációk okozzák sejtjeinkben. Úgy gondoltuk, nagyszerű lenne, ha felépíthetnénk egy olyan rendszert, amely ezt szisztematikusan kifejleszti annak a sok betegségnek a kezelésére, amelynek okát tudjuk, de nem tudunk kezelni. Ez az Editas alapja.

Dr Topol: Editas hamarosan bekerül klinikai vizsgálatokba?

Dr. Zhang: A terv szerint Editas fejleszti a CRISPR-Cas9-et és a CRISPR-Cpf1-et, hogy klinikáinkba menhessünk, és megpróbáljuk kezelni súlyos genetikai betegségeket.

Dr. Topol: Vannak-e különös betegségek a sor elején az ilyen típusú klinikai vizsgálathoz?

Dr Zhang: Az egyik dolog, amelyet közzétették, a szemdegeneració megpróbálása. Van egy olyan betegség, amelyet Leber veleszületett amaurosisnak hívnak, és ez az egyik dolog, amelyen dolgoznak. Más betegségekkel is foglalkoznak.

Dr. Topol: Előfordulhat, hogy a következő évben kezdődik; igaz?

Dr Zhang: Nagyon keményen dolgoznak ezen.

Dr. Topol: Ez izgalmas. Az orvosi közösség sok ember hallott egy kicsit a CRISPR-ről. Ön bizonyosan úttörő volt ezen a területen. Kivételes az ígérete, hogy kezelni fogja ezeket a ritka betegségeket, amelyekkel semmiféle terápia nem létezik.

A másik dolog, amely vitákat váltott ki a CRISPR kapcsán, az az ötlet, hogy az embrió, a sperma vagy a pete genomszerkesztését végezzék. Kommentálhatod ezt az aggodalmat? Csak a múlt hónapban volt egy nagy Nemzeti Tudományos Akadémia etikai felülvizsgálata. Úgy tűnik, hogy globális konszenzus van. Hol állunk ezzel?

Dr. Zhang: Etikai vita zajlott a genetikai manipuláció embriókra történő alkalmazásáról. Az embriókat csíravonalnak nevezzük. Ha módosítást hajt végre, akkor azt minden következő generációra átadja. Figyelemre méltó egyetértés van abban, hogy a technológia jelenleg nem elég érett ahhoz, hogy felelősségteljesen alkalmazza azt a betegségek embrionális stádiumában történő kezelésében.

Ezenkívül nagyon sok etikai aggodalom merül fel azzal kapcsolatban, hogy hol kell a vonalat húzni. Kezdhetsz nagyon súlyos betegségekkel, de mit definiálsz betegségként? A vonal elég homályos lehet. Jó az, hogy nagyon sok nagyon okos ember - az etika és a tudomány szakértője - mind összejön, hogy gondolkodjon ezen kérdésekről.

Dr Topol: Ez némileg emlékeztet nekem, mivel öreg tőke vagyok, akkoriban, amikor rekombináns biogazdálkodással kezdtünk. Ekkor vettem részt a szöveti plazminogén aktivátorban és más dolgokban. Most valamiről beszélünk, amely sokkal drámaibb, mint terápiás potenciál.

Üdvözöljük Önt azért, amit tettél ezen a téren a világ átalakításával együtt átalakításával. Tényleg úttörő voltál. Bízunk benne, hogy munkádat olyan formába fordítják, amely az emberek számára terápiás; különösen az emberek, akiket gyakran elhanyagolnak - azok, akiknek ritka, mendeli betegsége van. Gratulálunk annak, amit elértél. Gondolj csak arra, mi van raktáron.

Dr. Zhang: Nagyon köszönöm.

Dr. Topol: Nagyszerű, ha velünk van. Nagyon köszönöm, hogy meghallgatta a Medscape One-on-One-ot.