Chociaż sama technologia nie ewoluowała tak szybko, jak chcieliśmy, jesteśmy teraz na rozdrożu, na którym musimy zbadać konwergencję technologii. W jaki sposób to, co dzieje się w robotyce, zależy od tego, co dzieje się w dziedzinie druku 3D? Co można osiągnąć, stosując najnowsze osiągnięcia w dziedzinie obliczeń kwantowych w nanotechnologii? Wśród tych wszystkich linii jest jedno szczególnie ciekawe skrzyżowanie: sztuczna inteligencja i genomika. Każdy z tych obszarów stale się rozwija, ale Jamie Metzel wierzy, że to ich zbieżność przybliży nas do niezbadanych terytoriów, o których marzyliśmy, czytając science fiction. „Zacznie się przeciąganie liny i będzie to rywalizacja między realiami naszej biologii, z jej wbudowanymi ograniczeniami i zakresem naszych aspiracji” - mówi.
Metzel jest starszym wykładowcą w Atlantic Council. W zeszłym tygodniu mówił o swoich przemyśleniach na temat genomiki i sztucznej inteligencji oraz o tym, dokąd zaprowadzi nas ich konwergencja.
Życie, do którego jesteśmy przyzwyczajeni
Metzel wyjaśnia, że genomika jako dziedzina ewoluowała powoli - ale szybko nabrała rozpędu. W 1953 roku James Watson i Francis Crick zidentyfikowali strukturę podwójnej helisy DNA i zdali sobie sprawę, że kolejność par zasad zawiera skarbnicę informacji genetycznej. To była księga życia, znaleźliśmy ją.
W 2003 roku, kiedy projekt ludzkiego genomu został ukończony (po 13 latach i wydanych 2,7 miliarda dolarów), dowiedzieliśmy się, że genom składa się z 3 miliardów par zasad i lokalizacji określonych genów na naszych chromosomach. Księga Życia nie tylko istniała - można ją było przeczytać.
Piętnaście lat później - w 2018 roku - opanowaliśmy już umiejętności precyzyjnej edycji genów roślin, zwierząt i ludzi. Wszystko szybko się zmienia i popycha nas do nowych granic. Zapomnij o czytaniu księgi życia - uczymy się ją pisać.
„Czytaj, pisz i hakuj - to oczywiste, że ludzie są po prostu kolejną formą technologii informacyjnej i tak jak nasza technologia informacyjna weszła na wykładniczą krzywą odkryć, tak samo wejdziemy w siebie” - mówi Metzel. „I to krzyżuje się z rewolucją AI”.
Film promocyjny:
Life Science Plus Machine Learning
W 2016 roku program AlphaGo firmy DeepMind pokonał najlepszego na świecie gracza w go. W 2017 roku pojawiło się AlphaGo Zero: w przeciwieństwie do AlphaGo, AlphaGo Zero nie uczyło się z poprzednich gier go, ale po prostu nauczyło się zasad gry w go - i pokonało program AlphaGo w cztery dni.
Nasza własna biologia jest z pewnością znacznie bardziej złożona niż gra w Go i od tego powinniśmy zacząć. „System naszej własnej biologii, który staramy się zrozumieć, jest ogromny, ale co ważniejsze, zrozumiały”.
Weź standardowy zestaw reguł naszej biologii, dane genomu - a na koniec możesz nawet przekroczyć samą naturę.
Wiele krajów już zaczyna tworzyć takie dane. Brytyjska Narodowa Służba Zdrowia ogłosiła niedawno plan sekwencjonowania genomów pięciu milionów Brytyjczyków w ciągu następnych pięciu lat. W Stanach Zjednoczonych program badawczy All of Us sekwencjonuje milion Amerykanów. Chiny są jeszcze bardziej agresywne w sekwencjonowaniu swojej populacji i ich celem jest sekwencjonowanie połowy wszystkich noworodków do 2020 roku.
„Będziemy mieli ogromne pule sekwencjonowanych danych genomowych” - mówi Metzel. „Prawdziwym odkryciem będzie porównanie zsekwencjonowanych genomów ludzi z ich elektroniczną dokumentacją medyczną, a ostatecznie z dokumentacją życiową”.
Zmuszanie ludzi do dobrowolnego udostępniania swoich danych to inna sprawa. Ale w tym przypadku brak silnej ochrony prywatności w Chinach może być znaczącą zaletą.
Aby porównać genotypy i fenotypy na dużą skalę - najpierw miliony, potem setki milionów, a następnie miliardy - według Metzela będziemy potrzebować sztucznej inteligencji i narzędzi do analizy dużych zbiorów danych, a także algorytmów znacznie lepszych od tych, które znamy. Narzędzia te pozwolą nam przejść od medycyny precyzyjnej do medycyny predykcyjnej, abyśmy dokładnie wiedzieli, gdzie i kiedy różne choroby są gotowe do wystąpienia i powstrzymać ich występowanie.
Ale kiedy odblokujemy naszą własną genetykę, będzie to nie tylko i nie tyle opieka zdrowotna. Ostatecznie chodzi o to, kim i czym jesteśmy - ludźmi. Chodzi o tożsamość.
Dzieci projektantów i ich dzieci
Według Metzela najpoważniejszym zastosowaniem naszej wiedzy genomicznej będzie hodowla zarodków.
Obecnie procedury zapłodnienia in vitro (IVF) pozwalają na pobranie około 15 jajeczek, zapłodnienie ich, a następnie przeprowadzenie testów genetycznych przed implantacją; w tej chwili możesz dowiedzieć się, jak wyglądają choroby związane z mutacją jednego genu oraz proste cechy, takie jak kolor włosów czy oczu. Kiedy docieramy do milionów, a następnie miliardów ludzi ze zsekwencjonowanymi genomami, uzyskujemy wgląd w działanie genetyki skali i możemy dokonywać bardziej świadomych wyborów.
Wyobraź sobie wizytę w klinice leczenia niepłodności w 2023 roku. Dajesz kawałek skóry lub próbkę krwi, a dzięki zastosowaniu gametogenezy in vitro (IVG) Twoja skóra lub komórki krwi stają się jajami lub plemnikami, nawet jeśli jesteś bezpłodny, które później można połączyć w zarodki. Dziesiątki setek embrionów utworzonych ze sztucznych gamet przekazuje kilka komórek, po czym te komórki są sekwencjonowane. Sekwencje genów mówią o prawdopodobieństwie wystąpienia pewnych cech i chorób. „Gdy podstawa genetyczna będzie wszędzie, będziemy w stanie z coraz większą dokładnością zrozumieć, jak zdrowe będzie dorastać dziecko”.
Jego zdaniem może to prowadzić do dzikich i przerażających konsekwencji: jeśli weźmiesz 1000 jaj i wybierzesz takie z optymalną sekwencją genetyczną, możesz „poślubić” swój embrion z kimś, kto zrobił podobne rzeczy na innej linii genetycznej. „Twój 5-dniowy embrion i 5-dniowy zarodek obcy będą mieć dziecko w procesie IVG” - mówi Metzel. „Wtedy to dziecko urodzi dziecko z kolejnym pięciodniowym embrionem z innej linii genetycznej i możesz iść dalej i dalej”.
Brzmi szalenie, prawda? Ale czekaj, to nie wszystko. Jak Jason Pontin powiedział w tym roku Wired, „technologie edycji genów, takie jak CRISPR-Cas9, pozwolą stosunkowo łatwo naprawić, dodać lub usunąć geny podczas IVG, eliminując choroby lub wprowadzając ulepszenia, które przenikają cały genom dziecka. Wszystko to może brzmieć jak science fiction, ale dla tych, którzy śledzą badania, połączenie edycji genów i IVG wydaje się być czymś więcej niż tylko prawdopodobnym - nieuniknionym zjawiskiem”.
Wszystko zwariowane jest proste
Po wejściu na śliskie zbocze edycji genów i kojarzenia zarodków, wyruszymy w dystopijny wyścig, aby stworzyć idealnego człowieka. Jeśli ktoś poświęci tyle czasu i wysiłku na wybór swoich embrionów, Metzel pyta, w jaki sposób wybierze partnera małżeńskiego dla swoich dzieci? IVG pozwoli mu przyspieszyć ewolucję.
„Wszyscy musimy uczestniczyć w pluralistycznym, zintegrowanym, globalnym dialogu na temat przyszłości naszego gatunku” - mówi Metzel. „Pracownicy służby zdrowia będą w tym ważnymi węzłami”. Wreszcie dialog ten może poruszyć kwestię dostępu do technologii, takich jak IVG; Czy powinniśmy podjąć jakieś kroki, aby IVG nie przekształciło się z narzędzia dla zamożnej mniejszości w narzędzie dla jeszcze bogatszej i większej mniejszości, tym samym kołysząc nierówności i dalej polaryzując społeczeństwo?
Jak zauważa Pontin, 40 lat temu IVG powodowało również strach, dezorientację i opór - a dziś zapłodnienie in vitro jest tak samo normalne i powszechne, jak miliony zdrowych dzieci stworzonych przy użyciu tej technologii.
Ilya Khel