10 spørgsmål til George Church, genetiker

10 spørgsmål til George Church, genetiker

George Church ved en TEDMED-begivenhed i 2010. Kredit: Jerod Harris og Sandy Huffaker

Med en ingeniørs perspektiv til biologi har Harvard genetikprofessor George Church været banebrydende for mange af teknologierne til sekventering og syntese - eller, som han udtrykker det, læsning og skrivning - DNA, inklusive de såkaldte 'næste-generations'-teknikker, der har fremskyndet op og sænkede omkostningerne ved sekventering. Hans arbejde har afledt adskillige biotekvirksomheder, og han er direktør for - og første frivillige donor for - Personligt genomprojekt , som har til formål at sekventere og offentliggøre genomerne af 100.000 mennesker for at forbedre vores forståelse af menneskelig genetik, biologi og sundhed. Også på kirkens to-do-liste? Bidrager til præsident Obamas BRAIN Initiative og den ikke så lille sag med at bringe den uldne mammut tilbage fra udryddelse .

Videnskabsfredag ​​chattede med Church om genomer og privatliv, hvorfor genoplivning af uddøde arter kunne være en velsignelse for økosystemerne, og dengang han overlevede på en fuldstændig syntetisk kost.



Science Friday: The Personal Genome Project indsamler et væld af genetiske data, der kræver analyse. Hvordan møder du udfordringen?
George Church: Vores gruppe, og mange som vores, fortolker mange hele genomsekvenser hver dag. Den største hindring for forskningen er ikke computerkraft, det er at få delbar genomisk og medicinsk information. Lige nu er der alle disse siloer [i den genomiske sekventeringsarena], og antallet af siloer vokser, så hver silo skal have sit eget sæt genomer for at kunne fortolke. Hvis de ikke deler det, så er den statistiske magt lav. Vi har brug for en løsning, der giver os mulighed for at dele disse genetiske data og egenskabsdata.

Og Personal Genome Project letter deling. Hvordan opstod ideen til nonprofitorganisationen?
I 2005 udviklede vi teknologi som sædvanligt, tog hensyn til vores egen forretning, og indså, at teknologien voksede hurtigt over en periode på måneder, fra bakteriel genomsekventering til større genomer. Hvis vi skulle gøre mennesker, skulle vi have tilladelse. Jeg kiggede på det og blev en smule overrasket over, at forskere under status quo lovede anonymitet til deres forsøgspersoner. Det så ud til, at både genomsekvenserne og egenskaberne var meget personligt identificerende, og dataene var også nemme at undslippe. Jeg sagde, lad os udforske et alternativ til uærligt at love, at vi kan forhindre genetisk information i at blive genidentificeret, og i stedet rekruttere en kohorte, der specifikt forstår, hvad den går ind til. Det var den første radikale tanke i Personal Genome Project. Bioetikere kan lide det, fordi vi er ærlige over for forskningsemnerne, og forskerne kan lide det, fordi de kan dele dataene.

Du vil virkelig have et stort datasæt om hver person i stedet for at have et datasæt, der er meget overfladisk, med kun et par ting om hver person. Vi oplevede, til vores glædelige overraskelse, at der altid var flere frivillige end nødvendigt. Nu er Personal Genome Project blevet internationalt. Man kan vel kalde det at sprede sig viralt, i en god forstand.

Helgenomsekventering kan bruges i personlig medicin, som involverer skræddersyede behandlinger til individer baseret på deres genetiske sammensætning. Selvom ideen om personlig medicin har eksisteret i et stykke tid, siger mange mennesker, at den ikke er blevet til fulde. Hvordan reagerer du på kritikken om, at det skulle være sket allerede?
Nogle mennesker får meget stive ideer om, hvad de forventer, at fremtiden bliver. Efter min mening er det allerede sket. Personlig medicin betyder grundlæggende molekylærbiologi, og det har vi haft i et stykke tid. Der er disse ideer om farmakogenomi [ved at bruge genetisk information til at ordinere de mest effektive lægemidler med færrest bivirkninger] som 'dræberappen', og jeg tror, ​​​​at 'dræberappen' faktisk er bærertest [testning for at se, om nogen bærer en gen for en sygdom, der kan overføres til hans eller hendes barn]. Bærertest har vi haft siden 1991 med Myriads [det molekylære diagnostiske firma] nu berømte patent [af brystkræftmodtagelighedsgener, BRCA1 og 2] - men det er nu hundredvis af gener, vi tester. Jeg kender virkelig ikke nogen på planeten, der planlægger at reproducere, som ikke potentielt kunne drage fordel af bærertest i dag. Vi behøver ikke vente endnu et årti på personlig medicin. Du har varer og tjenester til rådighed - de bliver bare ikke annonceret ordentligt, hvilket er godt, fordi den sædvanlige kritik er, at vi har et felt fuld af hype. Nå, dette er anti-hypen, fordi personlig, forebyggende medicin [i form af bærertest] faktisk virker, men ikke nok mennesker ved om det.

Dit arbejde strækker sig ud over menneskelige genomer - du er nu en videnskabelig rådgiver for et de-udryddelsesprojekt, der planlægger at genoplive passagerduer og uldne mammutter. Hvordan blev du involveret?
Jeg havde kendt til passagerduen, men var ikke rigtig besat af den, som Ben Novak [forskningskonsulenten involveret i fuglens genoplivning], en af ​​de studerende, der tilbragte en sommer i mit laboratorium, gjorde. Men da vi kom ind på emnet, klikkede det pludselig. Allerede nu var oldgammel DNA-sekventering ved at blive udbredt. Det næste trin var at se, om vi forstod, hvad det gamle DNA fortalte os ved at indsætte stykker af det i eksisterende genomer. Den slags kombinerede mine og andres interesser i gammelt DNA med syntetisk biologi.

Hvorfor genoplive arter som den uldne mammut og passagerdue?
Jeg tror, ​​det handler om keystone-arter og økosystemer. Nogle mennesker mener, at vi kun skal fokusere på de levende. Men en måde at fokusere på de levende er at give keystone-arter, der hjælper dem, der stadig er i live, til at overleve bedre. [En nøglestensart er en organisme, der spiller en uforholdsmæssig stor rolle i sit særlige økosystem.] Mammuten og passagerduerne er nok den mest typiske nøglestensart nogensinde. Mammuten var bestemt den største på tundraen. Passagerduerne var den største flok fugle nogensinde - næsten fem milliarder fugle. De spiste frøene fra kastanjer og bøg og andre træer. Da de forsvandt, forårsagede disse enorme mængder mad, der ville falde fra træerne ned på jorden, en enorm befolkningseksplosion i gnavere. Det forårsagede befolkningseksplosionen i flåterne. Det er sandsynligt, men ikke bevist, at det derefter forårsagede en eksplosion i borreliose. Målet er at hjælpe økosystemer, der hjælper mennesker.

Der er også målet med ærefrygtindgydende begivenheder, som Armstrong, der står på månen - at vide, at vores miljøindsats ikke er dømt, hvor arterne én efter én dør, og de aldrig kommer tilbage. Vi ved, at det er noget, vi kan vinde. Så bliver det et spørgsmål om prioriteringer, frem for et spørgsmål om umuligheder.

Har du et videnskabeligt idol?
Da jeg voksede op, Luther Burbank, kunne jeg virkelig godt lide. Jeg prøvede at gentage nogle af hans eksperimenter som barn, podning og så videre. Han var botaniker. Han studerede en masse frugttræer, som æbler og pærer, og han udforskede, hvordan man kunne pode et træ på et andet. Så man kunne drage fordel af et træ, der havde modstandsdygtighed over for infektion i rødderne, men så ville et andet træ have god frugt. Jeg forvrænger måske dette, fordi det meste af min idolisering af Luther Burbank var, da jeg var barn – det hele er en erindring om en ni-årig, der sandsynligvis læser populærvidenskabelige bøger. George Washington Carver, jeg vidste ikke meget om ham, men jeg kunne godt lide tanken om, at han ville gøre mange forskellige anvendelser af jordnødder. Efterhånden som jeg blev ældre begyndte jeg at kunne lide Barbara McClintock og Fred Sanger og Ed Lewis, som alle havde meget, meget små laboratorier – hvilket jeg naturligvis ikke efterlignede, men jeg syntes, det var virkelig imponerende, hvor meget de kunne gøre, bare virkelig af deres betænksomhed.

Du ser ud til at have været tiltrukket af planter tidligt. Hvorfor det?
Jeg ville ikke såre dyr med eksperimenter, hvorimod jeg med planter ikke havde noget imod at pode en gren. Jeg syntes bare, det var det største gys, når jeg kunne pode grenen fra et sted til et andet, og et par måneder efter var det helt fint, med lidt arvæv der. Jeg havde også to drivhuse fulde af orkideer. Min mor var advokat, og en af ​​hendes klienter kunne ikke betale hende, så han betalte hende i orkideer. Jeg lærte meget om orkideer.

Nu er du veganer. Hvordan startede det?
Jeg var i gang med et kvantefysikstudie en sommer på MIT, og jeg havde lidt fritid og deltog i et koststudie. Det var ikke kun vegansk, det var helt syntetisk. Deres mål var at fratage mig leucin og se, hvad der skete. Selvfølgelig er det normalt ikke en god ting at fratage dig en essentiel aminosyre som leucin. Det kan forårsage hjerneskade, hvis det gøres for meget. Så det gjorde det sandsynligvis, og jeg kunne måske have haft større succes, hvis jeg ikke havde været på denne kostundersøgelse. Men i hvert fald blev jeg inspireret af det og lærte en masse ernæring den sommer.

Veganisme er lidt svært at opretholde, når du rejser, men faktum er med mit stofskifte, at jeg alligevel ikke behøver at spise mere end én gang hver par dage. Nogle gange går jeg glip af alle måltiderne på en dag. Jeg glemmer det bare, især hvis min familie ikke er i nærheden. Jeg bliver fokuseret på et bestemt emne, som jeg er besat af, og hvis der ikke er noget, der vil afbryde mig. Jeg fortsætter bare.

Hvordan kommer du på dine ideer?
Vi har en usædvanlig laboratorium [på Harvard] det er meget tværfagligt, med en masse nye ting, som vi arbejder på, som ingen arbejder på andre steder i verden. Det er nemt at tænke på nye ting, for vi jonglerer allerede med en masse bolde, og så støder de sammen på interessante måder. Fordi vi løser problemer, kommer folk til os med interessante problemer, hvor de har gjort meget af arbejdet – de har indrammet det, der er vigtigt – og vi skal bare finde ud af, om det rent teknologisk er lavthængende frugter eller ej.

Hvor ofte starter en idé?
Jeg tror, ​​det er ret sjældent, at de aldrig går nogen steder. Det er bare et spørgsmål om tid. Nogle gange er de forud for deres tid. Nogle mennesker siger, at det er rigtig fedt at være forud for sin tid, men det er faktisk ikke fedt. Det er frustrerende. Det, du skal gøre, er at vide, hvor længe du skal lade det ligge på hylden – at have det forberedte sind, hvor ideen er klar til at springe, når den manglende brik i puslespillet bliver til.