DIT IS ALS IN DIE GENE
Jennifer Doudna het pas die Nobelprys vir Chemie gewen. Haar baanbrekerswerk met die ontdekking van Crispr, die genetiese redigeringsinstrument, het reeds ’n omwenteling in die behandeling van siektes teweeggebring. Maar beteken dié nuwe wêreld ’n generas
TOE Jennifer Doudna wakker word, besef sy haar foon is al ’n ruk lank aan die gons. Dis nog donker buite haar huis in Kalifornië. Haar foon wys trouens dis drieuur. Sy dink glad nie daaraan dat dit al middag is in Stockholm, Swede, nie. Sy antwoord die foon. In die waas van wakker word, sê sy, het sy geen benul gehad waarom die wêreld so graag met haar wou praat op so ’n vreemde tyd op die eerste Woensdag in Oktober nie.
“Dit was ’n verslaggewer van die tydskrif Nature. ‘Jammer om jou so vroeg te pla,’ het sy gesê. ‘Ek wil graag hoor wat jou reaksie op die Nobelprys is.’ Ek het gedink sy vra my oor iemand anders wat gewen het. Ek het gesê: ‘Ek weet nie. Ek het pas wakker geword.’ ”
Anders as met byna alle ander wetenskappryse word daar eers op die oggend van die bekendmaking oor die Nobelpryse
besluit. As die komitee nie die wenners binne ’n uur kan bereik nie, kondig hulle dit nietemin aan.
In Swede het die Nobelkomitee reeds Jennifer se sitasie voorgelees. As sy geluister het, sou sy gehoor het sy deel die prys met die Franse wetenskaplike en haar jare lange medewerker Emmanuelle Charpentier, “vir die ontwikkeling van ’n metode vir genoomredigering”.
’n Ander manier om hul werk te beskryf – werk wat waarskynlik vinniger as enige ontdekking in die geskiedenis ’n omwenteling in genetika teweeggebring het – is dat dit die mensdom die mag gee om sy eie evolusie te beheer.
“O my aarde!” sê die verslaggewer en besef sy het pas die nuus bekendgemaak. “Jy weet nie.”
Wat volg, is ’n klassieke voorbeeld van ’n gereelde goedvoel-wetenskapverhaal: die pas bekroonde pryswenner in die verkeerde tydsone.
Wat eerste daarna gebeur, is dat Jennifer
se man, Jamie Cate, ook ’n professor aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, hul seun gaan wakker maak. “Hy het gesê: ‘Word wakker! Jou ma het die Nobelprys gewen,’ ” vertel Jennifer (56). “Hy was baie saaklik.”
Tieners, selfs dié wie se ma’s ’n Nobelprys gewen het, neem ’n rukkie om in ’n feestelike stemming te kom wanneer hulle voor dagbreek moet opstaan.
“Maar hy het daardie oggend om vieruur oor ’n koppie koffie na my gekyk en gesê: ‘Ma, ek is regtig trots op jou.’ Dis nie aldag dat jou 17-jarige dit sê nie.”
’n Kwartier later het die televisiespanne opgedaag. Weens covid-19 moes hulle die onderhoude buite voer.
“Ek het ’n bietjie sleg gevoel oor die ligte. En my bure het in ’n stadium vir my ’n teksboodskap gestuur: ‘Óf daar’s ’n probleem in jou tuin óf daar gebeur iets baie opwindends.’ ”
Roem is nie iets ongekends vir Jennifer nie. Sy het al ’n boek geskryf en ’n TED
praatjie gelewer, die toppunt van erkenning van pop-akademiese sukses.
Vir die grootste deel van die afgelope dekade was sy die gesig van ’n tegnologie wat vinniger as enige ander in die geskiedenis van die biologie van obskuur tot alombekend gevorder het.
Maar selfs met ’n Nobelprys agter haar naam, die mensdom se grootste akademiese eerbetoon aan enigeen, sê sy haar nalatenskap is nie verseker nie. Inteendeel.
“Daar is altyd die kommer dat ek ’n dr. Frankenstein kan wees,” sê sy. “Ek sou nie werklik met myself kon saamleef as ek nie verantwoordelikheid aanvaar het vir die werk wat ons gedoen het nie.”
EK HET Jennifer die eerste keer by ’n praatjie in 2018 by die Royal Society, Brittanje se oudste en gesogste wetenskaplike instansie, ontmoet. In die vertrek bo haar was ’n borsbeeld van Charles Darwin, die vader van evolusie. Onder het sy gepraat oor die mensdom se vermoë om natuurlike seleksie te oortref en evolusie te beheer.
Sy het ’n skyfie van die nou bekende The Economist-voorblad gewys. Onder die titel “Editing humanity” was daar ’n baba met aantekenings daarby oor hoe dit deur die wetenskap “verbeter” is.
“Naelloper,” sê ’n etiket wat na sy bene wys. “Hoë IK,” kondig nog een aan en wys na sy kop.
Die voorblad het die mag, die belofte en veral die vrese oor Crispr-Cas9, Jennifer en Emmanuelle se genoomredigeringsinstrument, geïllustreer. Dis ’n instrument wat moontlik genetiese siektes kan genees, gewasse nommerpas vir ons doelwitte maak, maar ook ons idee oor ons eie menslikheid wesentlik kan verander.
Eendag kan Crispr (uitgespreek crisper) dalk inderdaad babas met hoë IK-tellings maak wat kan naelloop. Dit kan dalk ’n Grootse Nuwe Wêreld skep – ten goede of ten kwade. Maar die storie begin by mikrobes.
Dis moeilik om Jennifer en Emmanuelle se werk in ’n kategorie te plaas. Crispr is deels uitvinding, deels ontdekking. Dis niks nuuts nie – ten minste wat die konsep betref. Dit was altyd daar, as ons geweet het waar om te kyk.
Die eerste keer dat ons wel gekyk het, was in 1987 toe ’n Japannese wetenskaplike iets vreemds aan die genoom van ’n bakterium opgemerk het. ’n Herhalende reeks genetiese kodes het skynbaar as ’n soort boekstut gedien. ’n Kode sou verskyn, gevolg deur ’n onverstaanbare reeks genetiese letters – actggtcag – en dan weer verskyn.
Die ontdekking is as iets eienaardigs aangeteken en was grotendeels vergete.
In die volgende twee jaar het ondersoeke na hierdie duistere raaisel (baie) stadig maar seker gevorder. Een groep wetenskaplikes het besef die onverstaanbare reeks kodes was nie so onverstaanbaar nie. Hulle is elders opgemerk: in virusse wat dié bakterieë aanval.
Waarom sou ’n bakterie die genetiese kode stoor van ’n virus wat dit aanval? Net een antwoord het sin gemaak. Die bakterieë moet stukkies virale genetiese kode berg sodat dit gevaarlike virusse kon raaksien wanneer dit opduik – en dit vernietig.
Die kode was deel van die bakteriële immuunstelsel, ’n biblioteek van gevaarlike patogene. En die biblioteek was op sy beurt ’n katalogus van teikens. Dit het hierdie kode gebruik om ’n molekulêre masjien te bou, ’n wapen op atomiese skaal wat daardie spesifieke string DNS in die aanvallende virus sou soek.
Wanneer dit opgespoor is, het dit die bedreiging beetgekry en die aanvaller versnipper.
Skielik het die eienaardigheid wat in 1987 raakgesien is iets diepsinnigers geword. Wetenskaplikes het gereken dit kan moontlik nuttig wees.
Toe, op ’n dag in 2012, in haar kantoor wat op die Golden Gate-brug in San Francisco uitkyk, het Jennifer die wetenskaplike geword wat hierdie kwarteeu lange legkaart voltooi – en ’n gebruik vir Crispr vind.
Sy en haar kollegas het die molekulêre masjien geneem waarmee die bakterieë die virale DNS uitsny en dit herprogrammeer. Maar in hul hande kon dit enige DNS van hul keuse uitsny – en dit met ’n ander stel DNS vervang. Dit was ’n knipen-plak-funksie om die lewenskode te herskryf. Dit het dit vir ons moontlik gemaak om ons eie evolusie te beheer.
Crispr is nie die eerste stelsel wat genetiese kode kan redigeer nie. Maar dis verreweg die beste. Genoomaanpassings wat eens ’n hele doktorsgraad geverg het, kan binne ’n middag voltooi word – deur ’n laboratoriumtegnikus.
Crispr is nou alomteenwoordig. As navorsingsinstrument kan dit gebruik word om die werking van gene te verstaan, om laboratoriumdiere te maak vir die ondersoek van spesifieke siektes, om plante te ontwerp wat aardverhitting en droogte kan oorleef.
In die week van ons onderhoud is ’n studie gepubliseer oor die gebruik van Crispr om kanker te bestry deur die DNS binne die selle van gewasse te teiken. Daar is nog een om te keer dat spierdistrofie vererger.
Niks hieraan is vir Jennifer ’n bron van kommer nie. Eties gesproke verskil dit weinig van medikasie. Sy is wel bekommerd oor wat sou gebeur as ons die verandering nie as ’n geteikende ingryping in die liggaam van siek mense maak nie, maar eerder tydens bevrugting – deur elke sel in ’n baba te verander, en elke sel in enige babas wat daardie baba sal hê wanneer sy groot is. Wat gebeur as ons ’n ontwerpersbaba maak?
Toe ons vroeg in 2018 gesels het, het Jennifer so ’n ontwikkeling – met wat nou na oulike naïwiteit lyk – as ’n veraf
‘Daar is altyd die kommer dat ek ’n dr. Frankenstein kan wees’
distopiese vooruitsig beskou, maar een wat nogtans die moeite werd is om te oorweeg. Geeneen van ons het toe ’n benul gehad dat die wêreld se eerste volledige ontwerpersbaba reeds daardie maand verwek is nie.
Ná haar toespraak by die Royal Society het ons mekaar oor die buffet ontmoet. Wanneer het haar gedagtes verskuif van die nut wat Crispr in die laboratorium kan hê na die moontlikheid om superbabas te maak?
“Teen die middel van 2013 het ek met my man oor menslike embrioaanpassing begin praat. My reaksie was aanvanklik: ‘Ek wil nie daardie gebied betree nie. Ek wil nie daaroor praat nie. Ek wil nie hê hierdie mal mense moet vir my e-pos stuur nie.’
“Ek het eindelik besef dit sou daardie stadium bereik of ek daaroor praat of nie. Ek kon die tsoenami sien kom.”
Nege maande ná haar praatjie by die Royal Society het sy nog ’n e-pos ontvang – en of dit van ’n mal mens was of nie, is ’n kwessie van mening. Maar sy het geweet daarmee saam het die verwagte tsoenami veel gouer gekom.
“Ek was gereed om na Hongkong te vertrek vir die tweede internasionale beraad oor menslike genoomaanpassing,” vertel sy.
Daar wou wetenskaplikes onder meer konsensus bereik oor ’n etiese raamwerk vir die gebruik van haar tegnologie. Na verwagting sou hulle ’n beroep doen vir ’n moratorium op die gebruik daarvan in menslike embrio’s tot meer oor die werking daarvan bekend is en die samelewing tyd gehad het om die belangrike morele nagevolge te oorweeg.
Die e-pos was van ’n konferensieganger, He Jiankui. Hy wou Jennifer inlig oor navorsing wat hy daar sou aankondig. Hy het die genome van tweelingmeisies, Lulu en Nana, aangepas om hulle weerstandig teen MIV te maak. Die meisies is ’n maand tevore gebore.
Kommer het by die konferensie geheers dat Crispr-embrio’s geskep sou word vir navorsingsdoeleindes en dan geaborteer word. Maar daar was reeds Crispr-babas onder ons.
He Jiankui het gelukwensing verwag. Hy het dit nie gekry nie.
“Jy weet, dis nogal ’n skok,” sê Jennifer. Dit was en is steeds nie heeltemal duidelik hoe suksesvol die aanpassing was wat hy by die meisies gemaak het of wat die nagevolge daarvan kan wees nie. Dit was ook ’n vreemde geen om te verander. Vir weerstand teen MIV is dit veel beter om vir iemand te sê om ’n kondoom te gebruik. He Jiankui sit nou in die tronk.
“Dit het die hele fokus van die vergadering verander – van bespreking oor wat teoreties kon gebeur en hoe om dit te hanteer tot hoe om dit te bestuur noudat dit gebeur het.”
En hoeveel verantwoordelikheid rus op die skeppers van die tegnologie – op Jennifer en Emmanuelle?
OP DIE kampus van die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, is die strate na beroemde alumni genoem. As jy Jennifer se kantoor verlaat en links draai by ’n ry
In Oktober vanjaar is aangekondig dat Jennifer en haar jare lange kollega die Franse wetenskaplike Emmanuelle Charpentier die Nobelprys vir Chemie gewen het. Dit is die eerste keer dat hierdie prys net tussen twee vroue gedeel word. Nie net is hulle die gesig van Crispr nie; hulle word ook as ambassadeurs vir alle vroue in die wetenskap beskou. feitlik leë parkeerplekke (“vir Nobelpryswenners gereserveer”, verduidelik die kennisgewing), bevind jy jou in Oppenheimerweg, ter ere van Robert Oppenheimer. Hy was die hoof van die Manhattan Project se Los Alamoslaboratorium – die hoogs geheime instansie wat die bomme vir Hirosjima en Nagasaki ontwikkel het.
Net voor Jennifer die e-pos van He Jiankui ontvang het, destyds toe sy nog met niepryswenners om parkering meegeding het, sê sy sy het die klassieke verhaal oor Oppenheimer se werk, The Making of the Atomic Bomb, gelees.
In 1945, toe die verblindende flits van die Trinity-toets vervaag het om ’n grys sampioenwolk te onthul, het Oppenheimer die woorde uit ’n Hindoegeskrif onthou: “Now I am become Death, the destroyer of worlds.”
Soos die atoomwetenskaplikes voor haar gee Jennifer toe dat sy met die skep van Crispr ontsettend verantwoordelik daarvoor gevoel het: “Dit was skrikwekkend om te weet dat byna niemand in die regering hiervan bewus is nie.” En daar is soveel wat hulle moet weet. Dit is vir hulle moontlik om duidelike rooi strepe te trek – gebruik dit om siektes te genees; moenie mense verbeter nie – maar hoe nader jy aan hierdie strepe kom, hoe minder duidelik word dit.
Jennifer ontvang gereeld e-pos van desperate ouers wat wil weet of sy hul kinders kan genees.
Sy kan nie, en sy haat dit om die e-pos te ontvang, maar eendag sal wetenskaplikes dit dalk kan doen. Maar behoort hulle dit te doen?
Laat ons met iets maklikers begin. Jy onthou dalk sekelselanemie uit die biologieklas. Daar is ’n geenmutasie wat die produksie van bloedselle beïnvloed. As jy een kopie het, is jy oukei. As jy twee kopieë het, het jy erg misvormde bloedselle en ’n lewensveranderende siekte wat jou maklik laat moeg word en vatbaar maak vir infeksie, hartbeserings, maagsere en oogskade.
’n Span het nou ’n Crispr-behandeling ontwikkel om dit te genees deur die sekelmutasie te herstel in die beenmurgselle wat bloed vervaardig.
’n Siekte wat miljoene se lewens verwoes, is reggestel. En wie kan daarteen beswaar maak?
Maar sê nou jy kan verder gaan en sorg dat hierdie mense nooit die toestand aan hul kinders oordra nie? Sê nou jy kon iets genaamd ’n “kiemlyn”-wysiging aan hul eier- of spermselle maak om die mutasie by die bron te verwyder? As dit reg is om dit in een mens te verander, is dit sekerlik reg om dit in hul nageslag te verander?
Jennifer gee ’n praktiese voorbeeld hiervan.
“My ma se familie het alzheimersiekte,” sê sy. Niemand het hul DNS-reekse laat ontleed nie, maar in die lig van die familiegeskiedenis lyk dit minstens aanvaarbaar dat hulle ’n spesifieke geenvariant, ApoE4, het wat die risiko vir demensie aansienlik verhoog.
“Kom ons sê dit is ApoE4. Ek het die lyding van familielede, ook my eie ma, gesien. En weet jy, as ek geweet het daar is tegnologie om dit te vermy en dis veilig, is dit moeilik om te sê ek sal dit nie wil gebruik nie.”
Natuurlik, sekerlik, behoort sy die genome van haar toekomstige kleinkinders aan te pas. Maar waarom by ApoE4 ophou? Daar is die BRCA1-geen vir borskanker, en ’n magdom gene wat met hartsiektes verbind word. Daar bestaan nie-Crispr-maniere om te sorg dat jy enkelgeenmutasie vryspring; daar bestaan nie sulke maniere om ’n hele reeks gene te verwyder sodat jy vir jou kind die beste wegspringplek in die lewe kan gee nie. En wie sou beswaar maak teen daardie soort ontwerpersbaba?
Tog is Jennifer nie so seker nie. Skielik moet jy nie net aan jou kinders dink nie; jy moet ook dink aan hul kinders en hul nageslag tot aan die einde van die mensdom self.
Jy verwyder ’n menslike eienskap vir altyd, wat om ’n rede ontwikkel het.
“Waarom bestaan die variant in die menslike bevolking voort?” vra sy.
’n Algemene geenvariant is selde ’n fout. Sekelsel is byvoorbeeld nie net sleg nie. Dit bestaan voort omdat dié met net een kopie van die mutasie beskerming teen malaria geniet. ApoE4 kan dalk ’n voordeel bied wat ons nie verstaan nie. Moet ons dit dan verwyder?
“Ek sukkel eerlikwaar daarmee.” Goed, volgende fase. Julle het as ’n samelewing besluit die ApoE4-variant en ’n hele aantal soortgelyke gene is so skadelik dat dit inderdaad die moeite werd is om dit uit die menslike kiemlyn te verwyder. Maar jy “verwyder” nie ’n geen nie – jy verander dit. Waarna verander jy dit?
Jennifer in 2019 saam met haar man, Jamie Cate, by die Breakthrough Prizeprysaand in Mountain View, Kalifornië. Jamie is ’n professor aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, waar Jennifer ook werk.
Sê nou jy kan dit na ’n variant verander wat nie net die risiko vir alzheimersiekte verlaag nie; dit bied ook beskerming daarteen? Word dit dan as genesing of ’n verbetering beskou? Of sê nou jy sou ontdek daar is ’n weergawe van die geen wat ook intelligensie verhoog? Sou dit verkeerd wees, met dié dat jy dit in elk geval verander, om daardie een te kies?
SY HET nie die antwoorde nie, sê Jennifer. En sy sou dit ook nie wou gee as sy dit gehad het nie. Wat sy wil hê, is nie om beheer daaroor te neem nie, maar dat ons beheer moet neem – dat die samelewing die probleme moet oorweeg sodat sy na die laboratorium kan terugkeer.
Daar is nog baie wat sy in die wetenskap wil doen. Toe die pandemie toegeslaan het, het sy en haar kollegas na toetsing oorgeskakel en deel geword van die netwerk laboratoriums wat reg oor die wêreld ontstaan het om die virus voor te spring.
Noudat daardie laboratorium op eie houtjie aangaan, het sy na Crispr teruggekeer, maar met ’n pandemiese tema. Sê nou jou Crispr-masjien kan aangepas word om die coronavirus op te spoor?
En sê nou dit laat ’n fluoresserende deeltjie vry nadat sy DNS uitgesny is om jou daarvan in kennis te stel?
Dit is waarmee sy en haar kollegas vorendag gekom het – ’n toets wat gloei as die coronavirus teenwoordig is. Hulle sal dit binnekort by Berkeley toets.
Maar hoe betrokke sy daarby sal wees, is moeilik om te bepaal. Jennifer het reeds die gesig van Crispr geword. Nou, met die Nobelprys – die eerste Nobelprys vir Chemie wat net tussen twee vroue gedeel word – het sy en Emmanuelle ook die gesig van vroue in die wetenskap geword.
Baie van haar reeds beperkte tyd moet sy as “’n ambassadeur vir die wetenskap” deurbring.
As dit minder wetenskap beteken, word sy op ander maniere daarvoor vergoed. “Die kanselier het gesê: ‘Jy weet, daar is hierdie klein prysie, maar wat ons jou eintlik gee, is ’n parkeerplek.’ ”
Onder Jennifer se laboratorium, op die hoek van Oppenheimerweg, is ’n deel van die sypaadjie eindelik net vir haar gereserveer. Maar of haar motor vir lang tye daar gaan staan, is ’n ander storie.
’n Siekte wat miljoene se lewens verwoes, is reggestel. En wie kan daarteen beswaar maak?