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Como a edição de genes em uma célula afeta outras células?

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Eu li sobre edição de genes e tenho algumas perguntas sobre essa tecnologia:

  1. Com a edição de genes, estamos corrigindo os genes em todas as células ou em uma única célula?

  2. Se a edição do gene é feita para apenas uma célula, então como (ou pode) afeta outros genes em outras células?


A edição de genes não é feita em uma única célula, mas em um grupo de células. No entanto, ainda não afeta todas as células. A edição / terapia do gene para todo o organismo funciona nestes casos:

  1. As células-tronco são editadas, o que dá origem a muitas outras células somáticas. Geralmente feito em caso de terapia gênica em que as células-tronco são obtidas do paciente, editadas e reimplantadas.
  2. Algumas células embrionárias são editadas e reimplantadas no embrião em desenvolvimento, dando origem ao que é conhecido como um organismo quimérico (algumas células no corpo carregam a edição, enquanto outras não). Agora, algumas das células editadas darão origem a células germinativas que, por sua vez, darão origem a gametas. Na próxima rodada de procriação, os pais quiméricos dariam origem a um organismo totalmente transgênico (com o gene editado).
  3. Para organismos unicelulares, é bastante óbvio: basta usar um marcador de seleção ou uma triagem extensa para selecionar as células que carregam o gene editado.

Questões éticas da tecnologia CRISPR e edição de genes através da lente da solidariedade

Fundo: A avalanche de comentários sobre a tecnologia CRISPR-Cas9, um sistema imunológico bacteriano modificado para reconhecer qualquer sequência curta de DNA, cortá-la e inserir uma nova, reacendeu as esperanças de terapia genética e outras aplicações e levantou críticas aos genes de engenharia nas gerações futuras .

Fontes de dados: Esta discussão baseia-se em artigos que enfatizam a ética, parcialmente identificados por meio do PubMed e do Google, 2014-2016.

Áreas de concordância: O CRISPR-Cas9 levou o ritmo e as perspectivas de descoberta e aplicações genéticas a um alto nível, alimentando a expectativa para a engenharia de genes somáticos para ajudar os pacientes. Apoiamos uma moratória sobre a manipulação de linhagem germinativa.

Áreas de controvérsia: Colocamos maior ênfase no princípio da solidariedade e do bem público. As bases genéticas de algumas doenças não são totalmente endereçáveis ​​com CRISPR-Cas9. Não vemos novas questões éticas, em comparação com a terapia genética e a engenharia genética em geral, além da taxa explosiva de descobertas. Outras controvérsias incluem eugenia, patenteabilidade e expectativas irrealistas de profissionais e do público.

Pontos de crescimento: Os maiores problemas são o vazio de pesquisas em biologia de células germinativas humanas, as rotas apropriadas para supervisão e transparência e as áreas científicas e éticas da medicina reprodutiva.

Áreas oportunas para o desenvolvimento de pesquisas: O princípio da solidariedade genômica e da prioridade ao bem público deve ser uma lente para trazer clareza aos debates da CRISPR. A reivindicação válida do excepcionalismo genético apóia a restrição à experimentação em células germinativas humanas, dados os perigos transgeracionais e a lacuna de conhecimento na biologia das células germinativas.

Palavras-chave: CRISPR ética edição de genes, engenharia genética, mutação de células germinativas, solidariedade.


A edição de genes é ética?

Se você tocar no assunto da edição de genes, o debate certamente ficará acalorado. Mas será que estamos lentamente acatando a ideia de usar a edição de genes para curar doenças genéticas, ou mesmo criar "bebês projetados?"

Compartilhar no Pinterest A edição de genes se tornará parte da medicina cotidiana?

A edição de genes é a chave para prevenir ou tratar doenças genéticas debilitantes, dando esperança a milhões de pessoas em todo o mundo. No entanto, a mesma tecnologia poderia desbloquear o caminho para projetar nossos futuros filhos, aprimorando seu genoma ao selecionar características desejáveis, como altura, cor dos olhos e inteligência.

Embora a edição de genes tenha sido usada em experimentos de laboratório em células individuais e em estudos com animais por décadas, 2015 viu o primeiro relato de embriões humanos modificados.

O número de estudos publicados agora é de oito, com as pesquisas mais recentes investigando como um determinado gene afeta o desenvolvimento do embrião inicial e como consertar um defeito genético que causa um distúrbio no sangue.

O fato de a edição de genes ser possível em embriões humanos abriu uma caixa de Pandora de questões éticas.

Então, quem é a favor da edição de genes? Os geneticistas têm uma opinião diferente sobre esse assunto? E é provável que vejamos a tecnologia na medicina tradicional em breve?

A edição de genes é a modificação de sequências de DNA em células vivas. O que isso significa na realidade é que os pesquisadores podem adicionar mutações ou substituir genes em células ou organismos.

Embora esse conceito não seja novo, um grande avanço veio 5 anos atrás, quando vários cientistas viram o potencial de um sistema chamado CRISPR / Cas9 para editar o genoma humano.

O CRISPR / Cas9 nos permite almejar locais específicos no genoma com muito mais precisão do que as técnicas anteriores. Esse processo permite que um gene defeituoso seja substituído por uma cópia não defeituosa, tornando essa tecnologia atraente para quem busca a cura de doenças genéticas.

A tecnologia não é infalível, entretanto. Os cientistas modificam genes há décadas, mas sempre há compensações. Ainda temos que desenvolver uma técnica que funcione 100 por cento e não leve a mutações indesejadas e incontroláveis ​​em outros locais do genoma.

Em um experimento de laboratório, esses chamados efeitos fora do alvo não são o fim do mundo. Mas quando se trata de edição de genes em humanos, esse é um grande obstáculo.

Aqui, o debate ético em torno da edição de genes realmente decola.

Quando a edição de genes é usada em embriões - ou antes, no espermatozóide ou óvulo de portadores de mutações genéticas - é chamada de edição de genes da linha germinativa. O grande problema aqui é que isso afeta tanto o indivíduo que recebe o tratamento quanto seus futuros filhos.

Isso é uma virada de jogo em potencial, pois implica que podemos ser capazes de mudar a composição genética de gerações inteiras de forma permanente.

Dietram Scheufele - professor de comunicação científica da Universidade de Wisconsin-Madison - e colegas entrevistaram 1.600 membros do público em geral sobre suas atitudes em relação à edição de genes. Os resultados revelaram que 65 por cento dos entrevistados achavam que a edição da linha germinativa era aceitável para fins terapêuticos.

Quando se trata de aprimoramento, apenas 26% disseram que era aceitável e 51% disseram que era inaceitável. Curiosamente, as atitudes estavam ligadas às crenças religiosas e ao nível de conhecimento da pessoa sobre a edição de genes.

“Entre aqueles que relataram baixa orientação religiosa”, explica o Prof. Scheufele, “uma grande maioria (75 por cento) expressa pelo menos algum apoio para aplicações de tratamento, e uma proporção substancial (45 por cento) o faz para aplicações de aprimoramento.”

Ele acrescenta: “Em contraste, para aqueles que relatam um nível relativamente alto de orientação religiosa em suas vidas diárias, os níveis correspondentes de apoio são marcadamente mais baixos (50 por cento expressam apoio para tratamento, 28 por cento expressam apoio para aprimoramento).”

Entre os indivíduos com altos níveis de compreensão técnica do processo de edição de genes, 76 por cento mostraram pelo menos algum suporte à edição de genes terapêuticos, enquanto 41 por cento mostraram suporte para aprimoramento.

Mas como as opiniões do público em geral se alinham com as dos profissionais de genética? Bem, Alyssa Armsby e a professora de genética Kelly E. Ormond - ambos da Universidade de Stanford, na Califórnia - pesquisaram 500 membros de 10 sociedades de genética em todo o mundo para descobrir.

Armsby diz que “há uma necessidade de uma conversa internacional contínua sobre a edição do genoma, mas muito poucos dados sobre como as pessoas treinadas em genética veem a tecnologia. Como aqueles que fazem a pesquisa e trabalham com pacientes e famílias, eles são um grupo importante de partes interessadas. ”

Os resultados foram apresentados ontem na conferência anual da American Society for Human Genetics (ASHG), realizada em Orlando, Flórida.

No total, 31,9 por cento dos entrevistados eram a favor da pesquisa sobre a edição da linha germinativa usando embriões viáveis. Este sentimento foi mais particularmente pronunciado em entrevistados com menos de 40 anos, aqueles com menos de 10 anos de experiência e aqueles que se classificaram como menos religiosos.

Os resultados da pesquisa também revelaram que 77,8 por cento dos entrevistados apoiaram o uso hipotético da edição de genes da linha germinativa para fins terapêuticos. Para condições que surgem durante a infância ou adolescência, 73,5 por cento eram a favor do uso da tecnologia, enquanto 78,2 por cento disseram que apoiavam a edição de linhagem germinativa nos casos em que uma doença seria fatal na infância.

Sobre o uso da edição de genes para fins de aprimoramento, apenas 8,6% dos profissionais de genética se manifestaram a favor.

“Fiquei muito surpreso, pessoalmente”, disse o Prof. Ormond Notícias Médicas Hoje, “Pelo fato de que quase [um terço] dos participantes do nosso estudo apoiaram o início da pesquisa clínica sobre a edição do genoma da linha germinativa (fazendo a pesquisa e tentando engravidar sem a intenção de evoluir para um bebê nascido vivo).”

Esta descoberta contrasta fortemente com uma declaração de política que o ASHG publicou no início deste ano, acrescentou ela.

De acordo com o comunicado - do qual o Prof. Ormand é um dos principais autores - a edição do gene da linha germinativa traz uma lista de questões éticas que precisam ser consideradas.

A possibilidade de introduzir mutações indesejadas ou danos ao DNA é um risco definitivo, e efeitos colaterais indesejados não podem ser previstos ou controlados no momento.

Os autores explicam mais detalhadamente:

“A eugenia se refere tanto à seleção de características positivas (eugenia positiva) quanto à remoção de doenças ou características vistas negativamente (eugenia negativa). A eugenia em qualquer forma é preocupante porque pode ser usada para reforçar o preconceito e estreitar as definições de normalidade em nossas sociedades. ”

“Isso é particularmente verdadeiro quando existe o potencial de‘ melhoria ’que vai além do tratamento de distúrbios médicos”, acrescentam.

Embora os testes pré-natais já permitam que os pais optem por abortar fetos portadores de certas características de doenças em muitos lugares do mundo, a edição de genes pode criar uma expectativa de que os pais devem selecionar ativamente as melhores características para seus filhos.

Os autores vão ainda mais longe, especulando como isso pode afetar a sociedade como um todo. “O acesso desigual e as diferenças culturais que afetam a absorção”, dizem eles, “podem criar grandes diferenças na incidência relativa de uma determinada condição por região, grupo étnico ou status socioeconômico”.

“As doenças genéticas, antes um denominador comum universal, poderiam se tornar um artefato de classe, localização geográfica e cultura”, alertam.

Portanto, o ASHG conclui que, no momento, não é ético realizar a edição de genes da linha germinativa que levaria ao nascimento de um indivíduo. Mas a pesquisa sobre a segurança e eficácia das técnicas de edição de genes, bem como sobre os efeitos da edição de genes, deve continuar, desde que tais pesquisas sigam as leis e políticas locais.

Na Europa, isso é ecoado por um painel de especialistas que exortam a formação de um Comitê Diretor Europeu para “avaliar os benefícios e desvantagens potenciais da edição do genoma”.

Eles enfatizam a necessidade de “ser proativo para evitar que essa tecnologia seja sequestrada por pessoas com visões extremistas e para evitar a expectativa enganosa do público com promessas exageradas”.

Mas a percepção do público é realmente tão diferente da dos pesquisadores na linha de frente das descobertas científicas?


Edição do gene CRISPR usado para armazenar dados no DNA dentro de células vivas

O DNA dentro de células bacterianas vivas foi editado com a tecnologia CRISPR para codificar e armazenar informações. Isso poderia ser um passo em direção ao desenvolvimento de um novo meio de armazenamento de dados de longo prazo.

As informações genéticas da vida são armazenadas no DNA, mas há um interesse crescente em usar o DNA como meio de armazenamento para outros tipos de dados. Para fazer isso, a informação é frequentemente codificada usando as quatro bases do DNA - adenina (A), citosina (C), timina (T) e guanina (G). A sequência de DNA correspondente pode então ser sintetizada quimicamente em um laboratório e até mesmo armazenada em objetos do dia-a-dia.

Harris Wang da Columbia University em Nova York e sua equipe deram um passo adiante, usando uma forma de edição de genes CRISPR para inserir sequências de DNA específicas que codificam dados binários - os 1s e 0s que os computadores usam para armazenar dados - em células bacterianas. Ao atribuir diferentes arranjos dessas sequências de DNA a diferentes letras do alfabeto inglês, os pesquisadores foram capazes de codificar a mensagem de texto de 12 bytes "hello world!" em DNA dentro E. coli células.

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Wang e sua equipe foram posteriormente capazes de decodificar a mensagem extraindo e sequenciando o DNA bacteriano.

Leia mais: DNA revestido com sílica pode armazenar grandes quantidades de dados em um único grama

“Este campo está progredindo exponencialmente e este artigo é um ótimo exemplo”, diz George Church da Universidade de Harvard, que não estava envolvido com o trabalho.

Wang acredita que o DNA dentro das células vivas pode ser um meio mais estável para armazenamento de longo prazo em condições imprevisíveis. Enquanto o DNA mantido fora das células pode ser degradado, as bactérias têm a capacidade de se adaptar às mudanças do ambiente e sobreviver em condições adversas. “O que você está oferecendo ao colocá-lo dentro da célula é que o DNA é protegido pela célula e pela maquinaria que a célula tem para proteger seu DNA”, diz Wang.

“Isso pode ser muito interessante para armazenamento de longo prazo”, diz Thomas Heinis, do Imperial College London. Mas, à medida que as bactérias se adaptam e mudam, seu DNA também muda - e essas mudanças podem afetar as informações codificadas, diz Heinis. “Existem muitas fontes de erros, uma das principais sendo as mutações no DNA durante a replicação celular”, diz ele.

“Eles estão muito longe de ter um sistema funcional que substitua nossos dispositivos digitais”, disse Nick Goldman, do EMBL-European Bioinformatics Institute em Cambridge, Reino Unido. “Mas é um pequeno passo no caminho para algo que pode fazer isso.”

Referência do jornal: Nature Chemical Biology, DOI: 10.1038 / s41589-020-00711-4


A edição do gene CRISPR explicou: o que é e como funciona?

Tudo o que você precisa saber sobre a descoberta da edição de genes que um dia poderá curar doenças, erradicar espécies e construir bebês projetados.

Estamos no meio de uma revolução na edição de genes.

Por quatro décadas, os cientistas mexeram em nossos genes. Desde a década de 1970, eles os ligaram e desligaram experimentalmente, descobrindo suas funções, mapeando sua localização dentro de nosso genoma e até mesmo inseridos ou deletados em animais, plantas e seres humanos.

E em novembro de 2018, um cientista chinês afirmou ter criado os primeiros seres humanos geneticamente modificados do mundo.

Embora os cientistas tenham feito grandes avanços na compreensão da genética humana, editar nossos genes continua sendo um processo complexo que requer tecnologia imprecisa e cara, anos de experiência e apenas um pouco de sorte também.

Em 2012, dois cientistas desenvolveram uma nova ferramenta para modificar genes, remodelando todo o campo da edição de genes para sempre: CRISPR. Freqüentemente descrito como "uma tesoura molecular", o CRISPR é amplamente considerado a maneira mais precisa, econômica e rápida de editar genes. Suas aplicações potenciais são de longo alcance, afetando a conservação, a agricultura, o desenvolvimento de medicamentos e como podemos combater as doenças genéticas. Pode até alterar todo o pool genético de uma espécie.

O campo de pesquisa do CRISPR ainda é extremamente jovem, mas já vimos como ele pode ser usado para combater a infecção pelo HIV, combater espécies invasivas e destruir bactérias resistentes a antibióticos. Muitas incógnitas permanecem, no entanto, incluindo como o CRISPR pode danificar o DNA, levando a patologias como o câncer.

Esse salto monumental na engenharia genética está cheio de complexidades que levantam grandes questões, muitas vezes filosóficas, sobre ciência, ética, como conduzimos pesquisas e o futuro da própria humanidade. Com a confirmação de que dois embriões humanos foram modificados usando o CRISPR e levados a termo, essas questões entraram em foco. O futuro da edição de genes aparentemente chegou da noite para o dia.

Mas o que exatamente que é CRISPR e quais são as preocupações pendentes sobre uma ferramenta tão poderosa?

O CRISPR tem potencial para ser usado na edição de embriões humanos para criar "bebês projetados".

Science Photo Library / Getty Images

O que é CRISPR?

Poucos previram o quão importante o CRISPR se tornaria para a edição de genes após sua descoberta há 30 anos.

Já em 1987, pesquisadores da Universidade de Osaka que estudavam a função dos genes de Escherichia coli notaram pela primeira vez um conjunto de sequências de DNA curtas e repetidas, mas não entenderam o significado.

Seis anos depois, outro microbiologista, Francisco Mojica, observou as sequências em um organismo unicelular diferente,
Haloferax mediterranei. As sequências continuaram aparecendo em outros micróbios e, em 2002, as estruturas incomuns de DNA receberam um nome: Clustered regularmente intercaladas curtas repetições palindrômicas.

O estudo mais intenso das sequências revelou que o CRISPR é parte integrante do "sistema imunológico" das bactérias, permitindo-lhes combater os vírus invasores. Quando um vírus entra na bactéria, ele reage cortando o DNA do vírus. Isso mata o vírus e a bactéria armazena parte do DNA remanescente.

O DNA remanescente é como uma impressão digital, armazenada no banco de dados CRISPR. Se invadida novamente, a bactéria produz uma enzima chamada Cas9 que atua como um scanner de impressão digital. Cas9 usa o banco de dados CRISPR para comparar as impressões digitais armazenadas com as do novo invasor. Se ele encontrar uma correspondência, Cas9 será capaz de fragmentar o DNA invasor.

/> Eric Mack

Como o CRISPR é usado para editar genes?

A natureza freqüentemente fornece ótimos modelos para avanços tecnológicos. Por exemplo, o nariz de um trem-bala japonês é modelado no bico do guarda-rios porque este último é habilmente "projetado" pela evolução para minimizar o ruído quando o pássaro mergulha em um riacho para pegar peixes.

De forma semelhante, a capacidade do CRISPR / Cas9 de localizar com eficiência sequências genéticas específicas e cortá-las inspirou uma equipe de cientistas a perguntar se essa capacidade poderia ser imitada para outros fins.

A resposta mudaria a edição de genes para sempre.

Em 2012, os cientistas pioneiros Jennifer Doudna, da UC Berkeley, e Emmanuelle Charpentier, da Universidade Umea da Suécia, mostraram que o CRISPR poderia ser sequestrado e modificado. Essencialmente, eles transformaram o CRISPR de um mecanismo de defesa bacteriana em um míssil de busca de DNA preso a uma tesoura molecular. Seu sistema CRISPR modificado funcionou maravilhosamente bem, encontrando e eliminando qualquer gene que escolhessem.

Uma ilustração do complexo de edição de genes CRISPR-Cas9. A proteína nuclease Cas9 (branca e verde) usa uma sequência de RNA guia (vermelha) para cortar o DNA (azul) em um local complementar.

Molekull / Science Photo Library / Getty

Vários grupos de pesquisa acompanharam o trabalho original, mostrando que o processo era possível em leveduras e células de camundongo e humanas cultivadas.

As comportas se abriram e a pesquisa do CRISPR, que há muito era domínio dos microbiologistas moleculares, disparou. O número de artigos que fazem referência ao CRISPR na revista de pesquisa proeminente Nature aumentou mais de 6.000 por cento entre 2012 e 2018.

Enquanto outras ferramentas de edição de genes ainda estão em uso, o CRISPR oferece um salto gigantesco devido à sua precisão e confiabilidade. É muito bom encontrar genes e fazer cortes precisos. Isso permite que os genes sejam eliminados com facilidade, mas também oferece uma oportunidade de inserir novos genes na lacuna. Ferramentas anteriores de edição de genes também podiam fazer isso, mas não com a facilidade que o CRISPR pode.

Outra grande vantagem do CRISPR sobre as técnicas alternativas de edição de genes é o seu custo. Embora as técnicas anteriores possam custar ao laboratório mais de US $ 500 para editar um único gene, um kit CRISPR pode fazer a mesma coisa por menos de US $ 100.

O que o CRISPR pode fazer?

O sistema CRISPR / Cas9 foi adaptado para permitir a edição de genes em organismos, incluindo leveduras, fungos, arroz, tabaco, peixe-zebra, ratos, cães, coelhos, sapos, macacos, mosquitos e, claro, humanos - portanto, suas aplicações potenciais são enormes .

Para os cientistas pesquisadores, o CRISPR é uma ferramenta que fornece ajustes melhores e mais rápidos com os genes, permitindo-lhes criar modelos de doenças em linhas de células humanas e modelos de camundongos com proficiência muito maior. Com melhores modelos de, digamos, câncer, os pesquisadores são capazes de compreender totalmente a patologia e como ela se desenvolve, e isso pode levar a melhores opções de tratamento.

Um salto particular nas opções de terapia do câncer é a modificação genética das células T, um tipo de glóbulo branco que é essencial para o sistema imunológico humano. Um ensaio clínico chinês extraiu células T de pacientes, usou o CRISPR para excluir um gene que geralmente atua como um freio do sistema imunológico e, em seguida, reintroduziu-as nos pacientes em um esforço para combater o câncer de pulmão. E esse é apenas um dos muitos testes em andamento usando células editadas pelo CRISPR para combater tipos específicos de câncer.

Além do câncer, o CRISPR tem potencial para tratar doenças causadas por uma mutação em um único gene, como a anemia falciforme ou a distrofia muscular de Duchenne. A correção de um gene defeituoso é conhecida como terapia gênica e a CRISPR é potencialmente a forma mais poderosa de realizá-la. Usando modelos de camundongos, os pesquisadores demonstraram a eficácia de tais tratamentos, mas as terapias genéticas humanas usando CRISPR permanecem não testadas.

Os mosquitos serão atacados usando os genes CRISPR, que podem levar à extinção as espécies portadoras da malária.

Crisanti Lab / Alekos Simoni

Depois, há os drives genéticos CRISPR, que usam o CRISPR para garantir que uma característica genética seja passada de pais para filhos - essencialmente reescrevendo as regras de herança. Garantir que certos genes se espalhem por uma população oferece uma oportunidade sem precedentes de combater doenças transmitidas por mosquitos, como a malária, permitindo aos cientistas criar mosquitos inférteis em laboratório e soltá-los na natureza para destruir a população - ou mesmo tornar uma espécie extinta. A CNET publicou um extenso relatório sobre o uso proposto e as preocupações éticas que os cercam em fevereiro de 2019.

E os benefícios potenciais do CRISPR não param por aí. A ferramenta abre novas maneiras de criar antimicrobianos para combater os níveis crescentes de resistência a antibióticos, manipulação direcionada de safras agrícolas como o trigo para torná-las mais resistentes ou mais nutritivas e, potencialmente, a capacidade de projetar seres humanos, gene por gene.

Preocupações CRISPR

O CRISPR pode ser a maneira mais precisa de cortar o DNA que já descobrimos, mas nem sempre é perfeito.

Uma das principais barreiras para fazer o CRISPR funcionar efetivamente em humanos é o risco de "efeitos fora do alvo". Quando o CRISPR tem a tarefa de caçar um gene, às vezes encontra genes que se parecem muito com seu alvo e também os corta.

Um corte não intencional pode causar mutações em outros genes, levando a patologias como o câncer, ou pode não ter nenhum efeito - mas com a segurança sendo uma grande preocupação, os cientistas precisarão garantir que o CRISPR atue apenas no gene que pretende impactar. Esse trabalho já começou, e várias equipes de pesquisadores mexeram no CRISPR / Cas9 para aumentar sua especificidade.

Até o momento, o trabalho do CRISPR em humanos está confinado a células que não transmitem seu genoma para a próxima geração. Mas a edição de genes também pode ser usada para editar embriões e, assim, alterar o pool genético humano. Em 2015, um painel de especialistas de cientistas do CRISPR sugeriu que tal edição - conhecida como edição de linha germinativa - seria irresponsável até que se pudesse chegar a um consenso sobre segurança, eficácia, regulamentação e preocupações sociais.

Ainda assim, a pesquisa sobre a edição da linha germinativa vem ocorrendo há vários anos. Em 2017, cientistas no Reino Unido editaram embriões humanos pela primeira vez e pesquisadores nos Estados Unidos usaram o CRISPR para corrigir um gene defeituoso que causa doenças cardíacas. A capacidade de editar embriões começa a levantar preocupações éticas sobre os chamados bebês projetados, em que os cientistas podem selecionar genes benéficos para aumentar a aptidão física, inteligência ou força muscular, rastejando nas águas controversas da eugenia.

Esse futuro específico provavelmente está muito distante - mas a era da edição do genoma humano já começou.

Editando humanos

Em 25 de novembro de 2018, o cientista chinês Jiankui He disse que havia criado os primeiros bebês CRISPR do mundo. Usando o CRISPR, ele foi capaz de deletar um gene conhecido como CCR5. Os embriões modificados resultaram no nascimento de meninas gêmeas, conhecidas pelos pseudônimos Lulu e Nana.

A comunidade científica condenou amplamente a pesquisa, criticando a falta de transparência de He e perguntando se havia uma necessidade médica não atendida para as duas meninas receberem tal modificação. Na esteira da pesquisa, vários pesquisadores de alto nível envolvidos com a criação do CRISPR até sugeriram uma moratória global sobre o uso da ferramenta para edição de linha germinativa.

Poucos argumentariam que o trabalho de He destaca a necessidade de controles regulatórios mais rígidos e supervisão eficaz dos ensaios clínicos em que os embriões são editados. Enquanto ele afirma que seu próprio experimento estava preocupado em melhorar a saúde das meninas gêmeas, tornando-as resistentes ao HIV, o experimento foi considerado imprudente e eticamente errado e as consequências potenciais ignoradas. Pesquisas recentes sugerem que a deleção que ele criou no gene CCR5 pode afetar a atividade cerebral, depois que um estudo em ratos mostrou que o bloqueio do CC5 melhora a cognição e a recuperação do derrame.

Em janeiro de 2019, o governo chinês disse que Ele agiu de forma ilegal e antiética e enfrentaria acusações. Mais tarde, ele foi demitido por sua universidade.

Jiankui Ele afirmou ter criado os primeiros bebês com edição genética do mundo.

A mais recente Cúpula Internacional de Edição do Genoma Humano, em novembro de 2018, concluiu, como fez em 2015, "o entendimento científico e os requisitos técnicos para a prática clínica permanecem muito incertos e os riscos muito grandes para permitir ensaios clínicos de edição de linha germinativa na época . "

Seu trabalho, que permanece inédito, anuncia o primeiro ensaio clínico e o nascimento de seres humanos geneticamente modificados - o que significa, intencionalmente ou não, uma nova era para o CRISPR.

À medida que a revolução avança, os maiores desafios continuarão a ser a supervisão e regulamentação eficazes da tecnologia, os obstáculos técnicos que a ciência deve superar para garantir que seja precisa e segura e o gerenciamento das maiores preocupações da sociedade de mexer com as coisas que nos fazem nós.

Avanços recentes

O CRISPR continua a ganhar as manchetes à medida que os cientistas refinam sua especificidade e o direcionam para uma miríade de doenças genéticas. Em 4 de fevereiro, pesquisadores da UC Berkeley, incluindo a pioneira do CRISPR Jennifer Douda, revelaram que outra enzima, CasX, poderia ser usada para editar genes no lugar de Cas9.

Os cientistas identificaram o CasX em uma bactéria terrestre que normalmente não está presente em humanos, o que significa que nosso sistema imunológico tem menos probabilidade de se rebelar contra ela. Por ser menor e potencialmente mais específico do que o Cas9, ele pode cortar genes com maior sucesso e menos chance de quaisquer efeitos negativos.

Então, em 18 de fevereiro, cientistas da UC San Francisco revelaram que usaram o CRISPR para tornar as células-tronco "invisíveis" para o sistema imunológico. As células-tronco são capazes de amadurecer em células adultas de qualquer tecido, por isso foram propostas como uma forma de reparar órgãos danificados. No entanto, o sistema imunológico normalmente tenta aniquilar qualquer invasor estrangeiro e as células-tronco são vistas como tal. O CRISPR permitiu que as células-tronco escapassem do sistema imunológico para que pudessem trabalhar na cura.

Apenas um dia depois, pesquisadores do Salk Institute for Biological Sciences publicaram na Nature Medicine suas descobertas sobre uma terapia CRISPR para a progéria de Hutchinson-Gilford, uma doença associada ao envelhecimento rápido. A doença é causada por uma mutação genética que resulta no acúmulo de proteínas anormais, levando à morte celular prematura. Foi demonstrado que uma única dose de CRISPR / Cas9 suprime a doença em um modelo de camundongo, abrindo caminho para uma maior exploração do potencial terapêutico do CRISPR.

E ainda mais histórias de sucesso do CRISPR continuam a acontecer. Em 25 de fevereiro, a CRISPR Therapeutics, uma empresa co-fundada pela visionária Emmanuelle Charpentier do CRISPR, anunciou que os primeiros pacientes humanos receberam uma infusão de um medicamento CRISPR / Cas9 para tratar a doença beta -talassemia. A doença é causada por uma mutação genética que faz com que os glóbulos vermelhos sejam incapazes de criar a hemoglobina, molécula transportadora de oxigênio. Para combater isso, a equipe CRISPR Therapeutics pega células-tronco de um paciente, edita-as com CRISPR / Cas9 fora do corpo para aumentar a produção de hemoglobina e depois as transfunde de volta para a corrente sanguínea. A empresa planeja usar uma abordagem semelhante para tratar a doença do sangue conhecida como anemia falciforme.

A pesquisa CRISPR está avançando em um ritmo rápido e pode ser difícil acompanhá-la. Em apenas sete anos, o CRISPR passou de uma adaptação evolutiva em bactérias a uma ferramenta de edição de genes que criou os primeiros seres humanos geneticamente modificados. Já vimos o CRISPR transformar todo o campo da biologia molecular e esse efeito se espalhou pelos campos biológico e médico.


3 grandes questões sobre a edição do gene humano

Pesquisadores de todo o mundo se reuniram em Washington, DC, esta semana para discutir o rápido desenvolvimento da tecnologia de edição de genes humanos.

Na Cúpula Internacional sobre Edição de Genes Humanos, organizada pela Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos em Washington, a Academia Chinesa de Ciências e a Sociedade Real do Reino Unido, muita discussão envolveu uma biotecnologia de edição de genes recentemente desenvolvida chamada CRISPR - derivada de uma proteína bacteriana - - que permite aos cientistas cortar ou ajustar porções específicas do DNA.

Ele tem o potencial de ajudar a se livrar de certas doenças, juntando fragmentos defeituosos de nossos genes. Mas por causa do impacto desconhecido de longo prazo, alguns cientistas importantes estão pedindo uma moratória sobre seu uso.

Na cúpula, um punhado de questões-chave surgiram repetidamente: Que tipos de doenças poderiam ser tratadas com tecnologias de edição de genes humanos? Quais riscos e efeitos colaterais podem haver? E quais são as questões éticas que envolvem a nova tecnologia?

A CBS News conversou com especialistas de várias áreas da medicina, a maioria dos que compareceram à cúpula, sobre essas grandes questões.

Que doenças podem ser curadas?

Notícias populares

"Basicamente, você estará olhando para doenças genéticas onde está olhando para um único gene e você entrará e interromperá ou substituirá o gene com defeito", disse Fran & ccediloise Baylis, filósofo e bioeticista da Universidade Dalhousie em Halifax , Canadá.

A fibrose cística, a doença renal policística, a hemofilia, a doença de Tay-Sachs e alguns cânceres de mama estão entre as doenças que os cientistas podem procurar tratar pela primeira vez, explicou o Dr. Arthur Caplan, diretor fundador da divisão de ética médica do Departamento de Saúde da População.

"Eles são chamados de mutações pontuais. Eles são os primeiros lugares que você tentaria ir", disse Caplan.

Mas os cientistas acreditam que isso é apenas o começo. "I hope that there will be a move beyond, to more complex diseases and disorders," Baylis, a member of the organizing committee for this week's summit, told CBS News.

She pointed out that the meeting was divided into discussions about two types of gene editing therapies: Somatic (non-reproductive) cell therapy, which involves treating individual sick people, and the more controversial germ line therapy, which involves editing genetic material in embryos.

Baylis said the CRISPR advances make more "fanciful" ideas about using gene editing for human enhancement "seem all the more possible," too.

Caplan said that back in the late seventies, scientists swore they'd never touch the germ line -- embryos.

"They were terrified it was eugenics, Nazi Germany. In order to keep people calm, scientific leaders said, 'Whatever we do with genetic changes, we're just going to stick with somatic cells , don't worry about it, we're never going do that.'"

But Caplan said that's always what scientists say when they don't have the ability to do something now, with an editing tool such as CRISPR, the conversation is changing.

Does that mean scientists will be able to engineer changes to eye or skin color, or give people mega-strength?

Maybe, said Caplan. "I think it's reasonable to presume you could tweak things for strength, more muscles, endurance, or to be able to run or travel further." You might be able to enhance memory, to make a person able to retain more or learn faster, he said.

Someday, he said, "I think you could tweak genes that would allow you to perceive more. You might be able to see more like a bat, sense more of the radiation spectrum. See ultraviolet light and parts of the energy spectrum we don't see but that other creatures do. Eagle-eye vision."

"You could certainly make people more disease resistant, less likely to get a cold or the flu. Or to fight off MRSA or E. coli -- build up their immune systems. Enhance them so they could enjoy more pleasure. They've been doing a teeny, tiny bit in animals," said Caplan, who will lead sessions on ethical and regulatory issues of gene editing in animal research next week in Washington, DC.

But such knowledge is still years away, he added, and scientists at the summit made it clear that the aim of the new technology is to heal the sick.

Dr. Mitchell Weiss, chair of the hematology department at St. Jude Children's Research Center, told CBS News that somatic therapies to treat individual patients are already being tested in clinical trials.

He said the technology has the potential to treat conditions such as HIV, hemophilia, sickle cell anemia, and some forms of cancer.

"Genome editing directed toward bone marrow is another application," he said. The bone marrow can be removed, genetically edited in the lab, and then returned to the body. This technique, he said, may lower the health risks of a current treatment option for children with sickle cell anemia, an inherited condition in which there aren't enough healthy red blood cells to carry enough oxygen throughout the body, for example.

What are the health risks?

The main worry about CRISPR is the same worry you'd have using any gene therapy, Weiss said: "You mess around with the genome, and are you going to shut off something important or turn on something bad?"

Past investigational gene therapy led to cancer in some patients, he said.

"The major risk that people are concerned about -- there are different kinds of risk -- but the most significant right now is 'off-target' side effects," said Pilar Ossorio, professor of law and bioethics at the Morgridge Institute for Research at the University of Wisconsin-Madison.

She said once you put a CRISPR gene editing "tool" into a person's body, it can travel throughout the body and might get into other cells that you're not targeting. So the aim will be to figure out how to apply the gene editing only to the cells and tissues that scientists want to hit, without affecting anything else.

"Cells are dying all the time. If all it does is cause a cell here or there to cease to function, though, that will probably not be noticeable," Ossorio said.

What are the ethical issues - and potential for abuse?

"Our traditional ways of understanding risk and benefit completely apply. We have to make those calculations whenever we use a new kind of therapy," said Ossorio.

More risk may be acceptable for patients who have no other good treatment options. "For medical applications, the first applications are that we are trying to treat a disease. There is a human being in front of you who has a very serious disease, and you wouldn't start studying this technology in a person unless that person didn't have alternatives. Maybe existing therapies didn't work for them or there are no existing therapies," Ossorio said.

In somatic cells, gene editing will not be transmitted down to future generations, she said.

However, Caplan pointed out, it's not clear yet how germ line gene editing will affect future generations. It's possible that those genetic changes could be passed down when the person has children.

Kyle Orwig, the director of the Molecular, Genetics, and Developmental Biology Program at the University of Pittsburgh School of Medicine said, "My ethics are mostly focused on medical need and safety and efficacy. If you haven't proven safety and efficacy in animal models, you shouldn't proceed to clinical trials. And if you have, you should. And don't make trials any bigger than they need to be," to avoid exposing more people to any potential risks.

He added, "There's the claim that ethics go beyond safety and efficacy. That's there's some kind of slippery slope, but I think most of these arguments disappear once safety and efficacy is shown."

"It's good these discussions are taking place," Caplan said. "At the same time, I think we've got to be realistic. Better than fighting about bans or prohibitions, is to fight about what rules we want in order to try to fix disease in the germ line."

Another concern raised at the summit involved social justice -- equity when it comes to medical care. Gene editing technologies are costly and many experts said they're concerned that patients who might benefit from them would not have access. Weiss said sickle cell anemia, for example, one of his areas of expertise, impacts many inner city and low-income patients, not to mention those in the developing world.

"If you live in Africa or under-developed countries, health care is very different," he said.

But Caplan said disparity will not slow down technological innovation in this case, and rarely does.

"The equity thing will not work as an argument. Right now there are kids in New York City going to the finest prep schools and in Mississippi, there are kids who don't have books," he said. "Some people get care at the Mayo Clinic and some people don't have health insurance. We have neonatal care rescuing babies here in the U.S. yet many children in Africa are dying of diarrhea. I don't think it will hold things up. It would be more reasonable to try and set things up so that disease repair by gene editing is more affordable."

After three days of intensive discussion, the members of the organizing committee for the International Summit on Human Gene Editing issued a statement of conclusions. They called for more "intensive" basic science research, and for the use of existing and evolving regulatory frameworks for somatic cell clinical investigations. They also highlighted the need to address the complex issues that relate to germ line editing, and the importance of ongoing discussions as the science moves forward.


Researchers' algorithm to make CRISPR gene editing more precise

It eventually became a Nobel prize-winning revolution when researchers first engineered CRISPR as a gene editing technology for bacterial, plant, animal and human cells. The potential of the technology is great and span from curing genetically disposed diseases to applications in agricultural and industrial biotechnology, but there are challenges.

One such challenge consists of selecting a so-called gRNA molecule which should be designed to guide the Cas9 protein to the right location in the DNA where it will make a cut in relation to the gene editing.

"Typically, there are multiple possible gRNAs and they are not all equally efficient. Therefore, the challenge is to select the few that work with high efficiency and that is precisely what our new method does," says Yonglun Luo, Associate Professor Department of Biomedicine at Aarhus University.

The new method is developed from the researchers' new data and implementation of an algorithm, which gives a prediction on what gRNAs that work most efficiently.

"By combining our own data with publicly available data and including knowledge on the molecular interactions between gRNA, DNA and the CRISPR-Cas9 protein, we have succeeded in developing a better method," says Jan Gorodkin, professor at the Department of Veterinary and Animal Sciences at the University of Copenhagen.

Data, deep learning molecular interactions

Jan Gorodkin's research group with Giulia Corsi and Christian Anthon have collaborated with Yonglun Luo's research group in order to achieve the new results. The experimental part of the study was conducted by Luo's group while Gorodkin's group spearheaded the computer modelling.

"In our study, we have quantified the efficiency of gRNA molecules for more than 10,000 different sites. The work was achieved using a massive, high throughput library-based method, which would not be possible with traditional methods," says Yonglun Luo.

The researchers took their starting point concerning data generation in the concept of having a virus express gRNA and a synthetic target site in one cell at a time. The synthetic target sites have exactly the same DNA sequences as the corresponding target sites in the genome. Thus, these synthetic target sites are used as so-call surrogate target sites to capture the CRISPR-Cas9 editing efficiency. Together with colleagues from Lars Bolund Institute of Regenerative Medicine in BGI-Research and Harvard Medical School, they generated high quality CRISPR-Cas9 activity for over 10,000 gRNAs.

With this dataset of gRNAs with known efficiencies from low to high, the researchers were able to construct a model that could predict efficiencies of gRNAs which has not been seen before.

"In order to train an algorithm to become precise, one has to have a large dataset. With our library of viruses, we have obtained data that constitutes the perfect starting point for training our deep learning algorithm to predict the efficiency of gRNAs for gene editing. Our new method is more precise than other methods currently available," says Jan Gorodkin.


What will happen to He — and the children?

He has been criticized, but not just because he pursued germline editing. He also neglected to do adequate safety testing and failed to follow standard procedures in procuring participants. He was subsequently censured by the health ministry in Guangdong, where he worked, and fired from his university. He did not respond to Natureza’s multiple attempts to contact him.

At this point, further penalties seem to be in the hands of the police. There are a range of criminal charges that He could face. While recruiting participants, He and his team agreed to cover the costs of fertility treatment and related expenses, up to 280,000 yuan (US$42,000). He also stipulated that participants would have to repay costs if they dropped out. Liu Ye, a lawyer at the Shanghai Haishang Law Firm, says that if such payments are found to count as coercive measures, they could constitute a crime. Guangdong province also found that He used forged ethics-review documents during recruitment of participants and swapped blood samples to skirt laws against allowing people with HIV to use assisted reproductive technologies.

Why were scientists silent over gene-edited babies?

He claims to have disabled a gene called CCR5, which encodes a protein that allows HIV to enter cells. He was aiming to mimic a mutation that exists in about 10% of Europeans, and helps to protect them from HIV infection. But He might have inadvertently caused mutations in other parts of the genome, which could have unpredictable health consequences. (He claims to have found no such mutations.) Also, CCR5 is thought to help people fight off the effects of various other infections, such as West Nile virus. If the gene is disabled, the girls could be vulnerable. If they do suffer in a way that is linked to He’s procedure, and He is found to have been practising medicine illegally, he could be sentenced to between three and ten years in prison, says Zhang Peng, a criminal-law scholar at Beijing Wuzi University. But identifying those health effects could take years.

He promised to follow up with the girls until they were 18 years old, but it is unlikely that the health ministry, which ordered He to stop doing science, will allow him to be involved in the evaluations. It is not known what, if any, special measures are being taken to look out for the girls’ health or to track the other pregnancy.


Crispr Gene Editing Can Cause Unwanted Changes in Human Embryos, Study Finds

Instead of addressing genetic mutations, the Crispr machinery prompted cells to lose entire chromosomes.

A powerful gene-editing tool called Crispr-Cas9, which this month nabbed the Nobel Prize in Chemistry for two female scientists, can cause serious side effects in the cells of human embryos, prompting them to discard large chunks of their genetic material, a new study has found.

Administered to cells to repair a mutation that can cause hereditary blindness, the Crispr-Cas9 technology appeared to wreak genetic havoc in about half the specimens that the researchers examined, according to a study published in the journal Cell on Thursday.

The consequences of these errors can be quite serious in some cases, said Dieter Egli, a geneticist at Columbia University and an author of the study. Some cells were so flummoxed by the alterations that they simply gave up on trying to fix them, jettisoning entire chromosomes, the units into which human DNA is packaged, Dr. Egli said.

“We’re often used to hearing about papers where Crispr is very successful,” said Nicole Kaplan, a geneticist at New York University who was not involved in the study. “But with the amount of power we hold” with this tool, Dr. Kaplan said, it is crucial “to understand consequences we didn’t intend.”

Crispr-Cas9, a scissorslike chemical tool that can precisely cut and customize stretches of genetic material, such as human DNA, stoked international controversy in 2018 when He Jiankui, a Chinese scientist, used the technology to yield the world’s first gene-edited infants. The experiment was widely condemned as irresponsible and dangerous — in large part because many of the ways in which Crispr-Cas9 can affect cells remain poorly understood. Dr. He was found guilty of conducting illegal medical practices in China and sentenced to three years in prison.

The new paper’s findings further underscore that “it’s really too soon to be applying Crispr to reproductive genetics,” said Nita Farahany, a bioethicist at Duke University who was not involved in the study.

Crispr-Cas9 treatments have already been given directly to people to treat conditions like blindness — a potential cure that affects that patient, and that patient only. But modifications made to sperm, eggs and embryos can be passed to future generations, raising the stakes for any mistakes made along the way.

Although scientists have been tinkering with genomes for decades, Crispr-Cas9 can accomplish a precise type of genetic surgery that other tools cannot.

Scientists can use Crispr-Cas9 to home in on a specific region of the genome and snip it in two. Sensing trouble, the cell rushes to heal its genetic wound, sometimes using a similar-looking stretch of nearby, intact DNA as a template as it stitches the pieces back together. This gives researchers an opportunity to splice in a tailor-made template of their own, in the hopes that the cell will incorporate the intended change.

In 2017, a team of researchers led by Shoukhrat Mitalipov, a geneticist at Oregon Health and Science University in Portland, reported that human embryos carrying a mutation could be coaxed into this process without a synthetic template. The researchers generated embryos from a union between two cells: a sperm carrying a mutation that can make it harder for the heart to pump blood, and an egg with a healthy version of the gene. Dr. Mitalipov and his team used Crispr-Cas9 to cut the broken copy of the gene to see if the intact version would guide its repair. They reported the experiment a success and published it in the journal Nature.

“In principle, this could be a way to correct a mutation in a human embryo” that has only one broken copy of a gene, Dr. Egli said.

But the new findings could cast some doubt on the 2017 work, Dr. Egli added.

The researchers of the Cell study focused on a different mutation — one that causes hereditary blindness and affects a different part of the genome — but adopted a similar setup. Using donated sperm containing a mutation in a gene called EYS, they fertilized eggs that had normal copies of EYS, then sent in Crispr-Cas9 to snip the mutation.

Several of the cells managed to sew the Crispr-cut pieces of DNA back together with a few minor changes, Dr. Egli said.

But about half the embryos seemed unable to cope with the trauma of the break. The genetic damage failed to heal, eventually forcing cells to tear off and toss aside large chunks of the chromosome that harbored the mutated EYS. In some cells, the entire chromosome was lost.

“That is not a correction,” Dr. Egli said. “That is a vastly different outcome.”

Instead of gently goading the cell into editing the genetic “text” at which it was targeted, the Crispr machinery gouged irreparable gaps in cells’ DNA, said Maria Jasin, a geneticist at Memorial Sloan Kettering Cancer Center and another author of the study. The negative consequences of this, she added, were disproportionately disastrous. “They were talking about trying to repair one gene, and you have a substantial fraction of the genome being changed,” Dr. Jasin said.

Dr. Egli and Dr. Jasin said that this probably happened in Dr. Mitalipov’s 2017 paper as well, but it went unnoticed. After Dr. Mitalipov’s team carried out their Crispr-Cas9 treatment, they could no longer detect the mutation in embryos. But Dr. Egli and Dr. Jasin noted that, technically, dumping or destroying a huge segment of a chromosome would have wiped out evidence of the mutation as well. Dr. Mitalipov and his team, they said, might have mistaken a deletion for an edit.

Dr. Mitalipov disagreed with this interpretation, and he said the new paper’s conclusions were not fully backed up by the necessary data. “They don’t have evidence to show these are deletions,” he said. Far more complex experiments, he said, would be needed to conclusively distinguish a “corrected” chromosome from an absent one.

Dr. Kaplan, of New York University, said she found the new paper’s findings convincing. And she, like all of the other experts who spoke with The New York Times, echoed a crucial sentiment: that Crispr-editing embryos in the clinic must remain a far-off reality, if it is ever approved at all.

“At this point, it’s too dangerous,” Dr. Jasin said. “We’re just not sure which way things are going to go.”

The U.S. government does not permit the use of federal funds to conduct research on human embryos. Dr. Egli’s team sought private funding from the New York Stem Cell Foundation and the Russell Berrie Foundation Program in cellular therapies to run its experiments.

Other Crispr-based technologies exist that could circumvent several of the issues the team identified. For example, some researchers have developed techniques that allow them to make less drastic cuts to the genome and tinker with just one genetic letter at a time.

Given his team’s findings, Dr. Egli also floated the idea that the blunter version of Crispr-Cas9 could someday be deployed as a sort of molecular bomb: shredding and eliminating unwanted, extra chromosomes when they appear in embryos.

Dr. Farahany, of Duke University, urged caution. The new study, she said, only builds upon the notion that scientists will need to walk, not run, in developing Crispr tools for reproductive medicine.

“We have a long way to go,” Dr. Farahany said. “Until we can figure out what the off-target effects are, and how we can control for them,” embryo editing of any kind “would be deeply unethical.”


How does gene editing in one cell affect other cells? - Biologia

Genome editing is a way of making changes to specific parts of a genome. Scientists have been able to alter DNA since the 1970s, but in recent years, they have developed faster, cheaper, and more precise methods to add, remove, or change genes in living organisms. Researchers are working to develop therapies that use gene editing to treat children or adults for a range of conditions, including sickle cell, hemophilia, and some forms of cancer and blindness.

Since 2015, a few laboratories have been experimenting with a far more controversial use of CRISPR: editing the genomes of early human embryos, eggs, and sperm. If edited embryos are used to start a pregnancy, the changes affect every cell in the body of any resulting child, that child’s offspring, their offspring, and so on. Dozens of countries already prohibit any attempt to start a pregnancy with edited embryos, yet some scientists seem eager to proceed.

In November 2018, researcher He Jiankui from Shenzhen, China announced the birth of the first gene-edited babies: twin girls publicly referred to as Lulu and Nana. In a reckless and widely condemned experiment, He had edited the DNA of two embryos and used them to start a pregnancy. The babies were born prematurely and their current health status is unknown.

These utterly unethical experiments have pushed the issue of human genome editing to the forefront of media, scientific, and public discussion and debate. Any discussion of how we might use this technology in the future needs to consider the serious societal consequences of human genome editing. This includes examining the rise of vast economic inequalities and the resurgence of overt xenophobia and racism in many parts of the world. It also includes acknowledging our eugenic histories and the present-day systemic oppression of women, people of color, Indigenous people, LGBTQ people, and people with disabilities, particularly as they relate to reproduction and ideas about who is “fit” to reproduce.

Human genome editing is not just a scientific issue. Isto é a political and social justice issue that intersects with the concerns of multiple movements, including disability rights, LGBTQ rights, reproductive rights and justice, racial justice, environmental justice, and health justice. Read on to learn more about human genome editing and why everyone should have a say in the decisions we make about whether and how to use this powerful technology.

O que é CRISPR?

CRISPR is a gene editing technology that allows scientists to make changes to the DNA of living organisms more precisely and inexpensively than before. CRISPR stands for clustered regularly interspaced palindromic repeats. These segments of DNA occur naturally in bacteria, where they store information that helps recognize invading viruses. Associated enzymes, such as Cas9, then cut viral DNA out of the bacterial genes.

Scientists discovered that they can adapt CRISPR-Cas molecules to search for a specific DNA sequence and cut precisely at that point — not just in bacteria, but in plant, animal, and human cells, too. They can also provide a new DNA sequence for the cell to use when it repairs the cut.

CRISPR-Cas is often compared to the “find and replace” function in a word processor, but this metaphor of gene “editing” can make it sound more precise than it actually is. CRISPR sometimes mis-recognizes a DNA sequence that is similar to the one it’s looking for and cuts in the wrong place, causing “off-target mutations.” Other times it might cut in the right place, but cause mistakes, or “indels,” where DNA is incorrectly inserted or deleted.

Gene Therapy: Changing genomes to treat disease

There are two distinct ways gene editing might be used in humans. Gene therapy, or somatic gene editing, changes the DNA in cells of an adult or child to treat disease, or even to try to enhance that person in some way. The changes made in these somatic (or body) cells would be permanent but would only affect the person treated. One way this is already being done is by editing a person’s immune cells to help them better fight cancer. Clinical trials will soon be underway to use CRISPR to edit blood cells as a treatment for sickle cell anemia and other blood disorders. Gene therapy raises many of the same social and ethical issues as other high-tech medical treatments, including ethical research practices, safety and effectiveness, unequal access to expensive treatments, and how we allocate resources, but is widely supported as a promising way to treat disease.

Germline Editing: Changing the genomes of future generations

But there is a much more controversial way that human gene editing could be used. In germline modification, gene editing would change the DNA of embryos, eggs, or sperm. Because germline DNA is passed down to all future generations, any changes — whether they had beneficial or harmful effects — would be as well. Some have proposed that germline editing could be used to prevent inherited diseases, but this would carry unacceptably serious safety, ethical, and social risks. And it’s unneeded, since we already have safe and effective ways to prevent passing on an inherited disease. People at risk can use preimplantation genetic diagnosis (PGD), a way to screen embryos created through in vitro fertilization (IVF) and select one that is unaffected this allows parents to have a genetically related child without passing on an inherited disease. PGD certainly raises its own ethical questions, particularly around disability rights and justice, but it poses fewer safety and societal risks than germline editing would.

Understanding the Social and Ethical Risks

New technologies often raise ethical questions about their unknown risks and benefits. These questions become especially tricky — and essential — when we are talking about something like human germline editing, which affects future generations who obviously can’t consent to the changes being made to their DNA. What risks would women (who are rarely mentioned in discussions about human gene editing for reproduction) be subject to as the ones who would carry pregnancies started with genetically modified embryos and deliver the resulting children (for themselves or for others)? How could potential parents make informed decisions when there would be unknown health risks that might emerge during pregnancy for the woman and the fetus, epigenetic effects, and health issues that might not develop until adulthood or old age (or even in future generations)? It would be extremely difficult, if not impossible, to ethically conduct the kind of follow-up studies that would be necessary to say that human genome editing is safe enough to use in reproduction.

But focusing on these obvious safety risks takes too narrow a view and overlooks the many serious social and ethical risks that germline editing would pose. Imagine wealthy parents being able to purchase enhancements (real or perceived) for their children, and the kind of world that would result if children’s education and life chances were thought to be determined at birth by their DNA. Imagine the long-term consequences of imposing the preferences and biases we hold today on the genes of all future generations. Consider the potential effects on groups that have less power in society and are already discriminated against, including people with disabilities, people of color, and women. Ableism, racism, and reproductive injustices would likely be exacerbated by human genome modification, if it were ever allowed. These and other social inequalities that already shape our lives could rapidly grow worse, and new forms of inequality could be introduced, leading to a new form of eugenics.

While it might seem possible to avoid such dire outcomes by limiting the use of germline gene editing to the prevention of serious diseases, this would be extremely difficult. The line between therapy and enhancement is fuzzy and would be nearly impossible to enforce. How would we determine which diseases are serious enough to edit out? And who would decide? There are many disabled people who value their differences as a form of human diversity and do not think they need to be “treated” or “cured.” Allowing just some uses of germline gene editing for reproduction would mean opening the door to all uses. For these reasons, over 40 countries have banned human germline modification.

Who Gets to Decide?

Human germline editing is not just a scientific or technical issue. It affects how we understand ourselves as humans and what kind of future we want to build. It has implications for society as a whole, not just individuals. Therefore, decisions about whether to permit germline modification should not be made by small groups of scientists or bioethicists, by biotechnology companies, or by wealthy elites. Human germline editing is an urgent social justice issue we need public discussions of it that are open to all.


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