Wielu z nas rodzi się z cechami, które pomagają nam lepiej konkurować w społeczeństwie: uroda, inteligencja, spektakularny wygląd lub siła fizyczna. Dzięki sukcesowi genetyki zaczyna się wydawać, że wkrótce staniemy się dostępni dla czegoś, czemu wcześniej nie podlegało - „projektu” ludzi jeszcze przed ich narodzinami. Prosić o niezbędne cechy, jeśli nie są one nadane przez naturę, z góry określając możliwości tak niezbędne w życiu. Robimy to z samochodami i innymi obiektami nieożywionymi, ale teraz, gdy ludzki genom został rozszyfrowany i już uczymy się go edytować, wydaje się, że zbliżamy się do pojawienia się tak zwanych „projektantów”, „projektowanych” dzieci. Czy tak się wydaje, czy wkrótce stanie się rzeczywistością?
Lulu i Nana z Pandory's Box
Narodziny pierwszych dzieci ze zmodyfikowanym genomem pod koniec 2019 roku wywołały poważny rezonans w środowisku naukowym i wśród opinii publicznej. He Jiankui, biolog z Południowego Uniwersytetu Nauki i Technologii w Chinach (SUSTech) - 19 listopada 2018 r., W przeddzień drugiego Międzynarodowego Szczytu Edycji Ludzkiego Genomu w Hongkongu, w wywiadzie dla Associated Press, ogłosił narodziny pierwszych dzieci z wyedytowanym genomem.
Bliźniaczki urodziły się w Chinach. Ich imiona, podobnie jak imiona ich rodziców, nie zostały ujawnione: pierwsze „dzieci GMO” na planecie znane są jako Lulu i Nana. Zdaniem naukowca dziewczynki są zdrowe, a ingerencja w ich genom uodporniła bliźnięta na HIV.
Wydarzenie, które może wydawać się nowym krokiem w rozwoju ludzkości, a przynajmniej, jak już wspomniano, medycyny, nie wzbudziło pozytywnych emocji wśród kolegów naukowca. Wręcz przeciwnie, został skazany. Agencje rządowe w Chinach rozpoczęły dochodzenie, a wszelkie eksperymenty z ludzkim genomem w tym kraju zostały czasowo zakazane.
He Jiankui.
Eksperyment, który nie został doceniony przez publiczność, wyglądał następująco. Naukowiec pobrał od przyszłych rodziców plemniki i komórki jajowe, przeprowadził z nimi zapłodnienie in vitro, zredagował genomy powstałych embrionów metodą CRISPR / Cas9. Po wszczepieniu zarodków w wyściółkę macicy kobiety przyszła matka dziewcząt nie została zakażona wirusem HIV, w przeciwieństwie do ojca, który był nosicielem wirusa.
Film promocyjny:
Zmodyfikowano gen CCR5, który koduje białko błonowe wykorzystywane przez ludzki wirus niedoboru odporności do wnikania do komórek. Jeśli zostanie zmodyfikowany, osoba z taką sztuczną mutacją będzie odporna na zakażenie wirusem.
Lulu i Nana.
Mutacja, którą He Jiankui próbował sztucznie stworzyć, nazywa się CCR5 Δ32: występuje również w naturze, ale tylko u kilku osób i od dawna przyciąga uwagę naukowców. Eksperymenty na myszach w 2016 roku wykazały, że CCR5 Δ32 wpływa na funkcję hipokampu, znacznie poprawiając pamięć. Jej nosiciele są nie tylko odporni na HIV, ale także szybciej dochodzą do siebie po udarze lub urazie mózgu, mają lepszą pamięć i zdolność uczenia się niż „zwykli” ludzie.
Jednak jak dotąd żaden naukowiec nie może zagwarantować, że CCR5 Δ32 nie niesie ze sobą nieznanego ryzyka i że takie manipulacje genem CCR5 nie spowodują negatywnych konsekwencji dla nosiciela mutacji. Teraz znana jest jedyna negatywna konsekwencja takiej mutacji: organizm jego właścicieli jest bardziej podatny na gorączkę Zachodniego Nilu, ale choroba ta występuje dość rzadko.
Tymczasem uniwersytet, na którym pracował chiński naukowiec, wyrzekł się swojego pracownika. Alma mater oświadczyła, że nie wiedzieli o eksperymentach He Jiankui, które nazywali rażącym naruszeniem zasad etycznych i praktyki naukowej, i był w nie zaangażowany poza murami instytucji.
Należy zaznaczyć, że sam projekt nie uzyskał niezależnego potwierdzenia i nie przeszedł recenzji partnerskiej, a jego wyniki nie zostały opublikowane w czasopismach naukowych. Mamy tylko oświadczenia naukowca.
Praca He Jiankui naruszyła międzynarodowe moratorium na takie eksperymenty. Zakaz został ustanowiony na poziomie legislacyjnym w prawie wszystkich krajach. Koledzy genetyka są zgodni co do tego, że stosowanie technologii edycji genomu CRISPR / Cas9 u ludzi niesie ze sobą ogromne ryzyko.
Ale kluczowym punktem krytyki jest to, że praca chińskiego genetyka nie ma nic nowatorskiego: nikt wcześniej nie podejmował takich eksperymentów z obawy przed nieprzewidywalnymi konsekwencjami, ponieważ nie wiemy, jakie problemy mogą stwarzać zmodyfikowane geny dla ich nosicieli i potomków.
Jak powiedziała brytyjska genetyk Maryam Khosravi na swoim koncie na Twitterze: „Jeśli możemy coś zrobić, nie oznacza to, że musimy to zrobić”.
Nawiasem mówiąc, w październiku 2018 roku, jeszcze przed szokującym oświadczeniem chińskiego naukowca, rosyjscy genetycy z National Medical Research Center of Obstetrics, Gynecology and Perinatology im. Oczywiście zostały zniszczone, aby nie doszło do narodzin dzieci.
40 lat wcześniej
Cztery dekady do przodu. W lipcu 1978 roku w Wielkiej Brytanii urodziła się Louise Brown - pierwsze dziecko urodzone w wyniku zapłodnienia in vitro. Później jej narodziny wywołały wiele hałasu i oburzenia i trafiły do rodziców „dziecka z probówki” oraz naukowców, których nazywano „lekarzami Frankensteina”.
Louise Brown. W dzieciństwie i teraz.
Ale jeśli ten sukces niektórych przestraszył, innym dał nadzieję. Tak więc dzisiaj na naszej planecie jest ponad osiem milionów ludzi, którzy swoje narodziny zawdzięczają technice IVF, a wiele popularnych wówczas uprzedzeń zostało rozwianych.
Owszem, była jeszcze jedna obawa: skoro metoda IVF zakłada, że „gotowy” ludzki embrion jest umieszczony w macicy, przed implantacją może zostać poddany modyfikacji genetycznej. Jak widać, po kilkudziesięciu latach tak właśnie się stało.
Procedura IVF.
Czy zatem można narysować paralelę między dwoma wydarzeniami - narodzinami Louise Brown i chińskimi bliźniaczkami Lula i Nana? Czy warto się kłócić, że puszka Pandory jest otwarta i już niedługo będzie można „zamówić” dziecko stworzone według projektu, czyli dizajnerskiego. A co najważniejsze - czy zmieni się stosunek społeczeństwa do takich dzieci, skoro praktycznie zmieniło się dziś wobec dzieci „z probówki”?
Selekcja zarodków czy modyfikacja genetyczna?
Jednak nie tylko edycja genomu przybliża nas do przyszłości, w której dzieci będą miały z góry zaplanowane cechy. Lulu i Nana zawdzięczają swoje narodziny nie tylko technologiom edycji genów CRISPR / Cas9 i IVF, ale także preimplantacyjnej diagnostyce genetycznej embrionów (PGD). Podczas swojego eksperymentu He Jiankui użył PGD wyedytowanych embrionów do wykrycia chimeryzmu i błędów poza celem.
A jeśli edycja embrionów ludzkich jest zabroniona, to diagnostyka genetyczna preimplantacyjna, polegająca na sekwencjonowaniu genomu zarodków pod kątem niektórych dziedzicznych chorób genetycznych, a następnie selekcja zdrowych embrionów już nie. PGD jest rodzajem alternatywy dla diagnostyki prenatalnej, tylko bez konieczności przerywania ciąży w przypadku stwierdzenia nieprawidłowości genetycznych.
W procesie PGD zarodki uzyskane w drodze zapłodnienia in vitro poddawane są badaniom przesiewowym genetycznym. Procedura polega na ekstrakcji komórek z embrionów na bardzo wczesnym etapie rozwoju i odczytaniu ich genomów. Odczytuje się całość lub część DNA, aby określić, jakie warianty genów zawiera. Następnie przyszli rodzice będą mogli wybrać zarodki do implantacji w nadziei na zajście w ciążę.
Preim. diagnostyka genetyczna lantacyjna (PGD).
Diagnostyka genetyczna preimplantacyjna jest już stosowana przez pary, które uważają, że mają geny niektórych chorób dziedzicznych, aby zidentyfikować zarodki, którym brakuje tych genów. W Stanach Zjednoczonych takie testy są stosowane w około 5% przypadków IVF. Zwykle wykonuje się go na zarodkach w wieku od trzech do pięciu dni. Takie testy mogą wykryć geny przenoszące około 250 chorób, w tym talasemię, wczesną chorobę Alzheimera i mukowiscydozę.
Dopiero dziś PGD nie jest zbyt atrakcyjną technologią projektowania dzieci. Procedura uzyskiwania jaj jest nieprzyjemna, wiąże się z ryzykiem i nie zapewnia niezbędnej liczby komórek do selekcji. Ale wszystko się zmieni, gdy tylko będzie można uzyskać więcej jaj do zapłodnienia (na przykład z komórek skóry), a jednocześnie wzrośnie szybkość i cena sekwencjonowania genomu.
Bioetyk Henry Greeley z Uniwersytetu Stanforda w Kalifornii stwierdza: „Prawie wszystko, co można zrobić z edycją genów, można zrobić z selekcją zarodków”.
Czy DNA jest przeznaczeniem?
Zdaniem ekspertów, w najbliższych dziesięcioleciach w krajach rozwiniętych postęp w technologiach odczytywania kodu genetycznego zapisanego w naszych chromosomach da coraz większej liczbie ludzi możliwość sekwencjonowania genów. Jednak wykorzystanie danych genetycznych do przewidzenia, jaką osobą stanie się embrion, jest trudniejsze niż się wydaje.
Wiele osób uważa, że istnieje bezpośredni i jednoznaczny związek między ich genami a cechami. Powszechna jest idea istnienia genów bezpośrednio odpowiedzialnych za inteligencję, homoseksualizm czy np. Zdolności muzyczne. Ale nawet na przykładzie wspomnianego wcześniej genu CCR5, zmiany, która wpływa na mózg, widzieliśmy, że nie wszystko jest takie proste.
Istnieje wiele - przeważnie rzadkich - chorób genetycznych, które można dokładnie rozpoznać po określonej mutacji genu. Z reguły rzeczywiście istnieje bezpośredni związek między takim załamaniem genu a chorobą.
Najpowszechniejsze choroby lub predyspozycje medyczne - cukrzyca, choroby serca czy niektóre nowotwory - są związane z kilkoma, a nawet wieloma genami i nie można ich z całą pewnością przewidzieć. Ponadto zależą od wielu czynników środowiskowych - na przykład od diety danej osoby.
Ale jeśli chodzi o bardziej złożone rzeczy, takie jak osobowość i inteligencja, tutaj nie wiemy zbyt wiele o tym, które geny są zaangażowane. Jednak naukowcy nie tracą pozytywnego nastawienia. Wraz ze wzrostem liczby osób, których genomy zostały zsekwencjonowane, będziemy mogli dowiedzieć się więcej o tym obszarze.
Tymczasem Euan Birney, dyrektor Europejskiego Instytutu Bioinformatyki w Cambridge, sugerując, że dekodowanie genomu nie odpowie na wszystkie pytania, zauważa: „Musimy odejść od idei, że twoje DNA jest twoim przeznaczeniem”.
Dyrygent i orkiestra
Jednak to nie wszystko. Nie tylko geny są odpowiedzialne za naszą inteligencję, charakter, budowę ciała i wygląd, ale także epigeny - specyficzne znaczniki, które określają aktywność genów, ale nie wpływają na pierwotną strukturę DNA.
Jeśli genom jest zbiorem genów w naszym organizmie, to epigenom jest zbiorem znaczników określających aktywność genów, rodzajem warstwy regulatorowej zlokalizowanej niejako na szczycie genomu. W odpowiedzi na czynniki zewnętrzne wydaje polecenia, które geny mają działać, a które spać. Epigenom to dyrygent, genom to orkiestra, w której każdy muzyk ma swoją rolę.
Takie polecenia nie wpływają na sekwencje DNA, po prostu włączają (wyrażają) niektóre geny i wyłączają (tłumią) inne. Dlatego nie wszystkie geny znajdujące się na naszych chromosomach działają. Przejawienie się określonej cechy fenotypowej, zdolność do interakcji ze środowiskiem, a nawet tempo starzenia się zależą od tego, który gen jest zablokowany lub odblokowany.
Najbardziej znanym i, jak się uważa, najważniejszym mechanizmem epigenetycznym jest metylacja DNA, czyli przyłączenie grupy CH3 przez enzymy DNA - metylotransferazy do cytozyny - jednej z czterech zasad azotowych DNA.
Epigenom.
Kiedy grupa metylowa jest przyłączona do cytozyny określonego genu, gen jest wyłączany. Ale, co zaskakujące, w takim stanie „uśpienia” gen jest przekazywany potomstwu. Taki transfer postaci nabytych przez żywe istoty podczas życia nazywa się dziedziczeniem epigenetycznym, które utrzymuje się przez kilka pokoleń.
Epigenetyka - nauka nazywana młodszą siostrą genetyki - bada, w jaki sposób włączanie i wyłączanie genów wpływa na nasze cechy fenotypowe. Według wielu ekspertów to w rozwoju epigenetyki leży przyszły sukces technologii tworzenia dzieci-projektantów.
Dodając lub usuwając epigenetyczne „znaczniki” możemy bez wpływu na sekwencję DNA zwalczać obie choroby, które powstały pod wpływem niekorzystnych czynników, a także poszerzać „katalog” cech projektowych planowanego dziecka.
Czy scenariusz Gattaki i inne obawy są prawdziwe?
Wielu obawia się, że edytując genom - aby uniknąć poważnych chorób genetycznych - przejdziemy do ulepszania ludzi, a tam nie jesteśmy daleko od pojawienia się nadczłowieka lub rozgałęzienia ludzkości w biologiczne kasty, jak przewiduje Yuval Noah Harari.
Bioetyk Ronald Green z Dartmouth College w New Hampshire uważa, że postęp technologiczny może uczynić „ludzki projekt” bardziej dostępnym. Mówi, że w ciągu następnych 40-50 lat będziemy świadkami wykorzystania edycji genów i technologii reprodukcyjnych do ulepszania ludzi; możemy wybrać kolor oczu i włosów dla naszego dziecka, chcemy poprawić zdolności sportowe, umiejętności czytania lub liczenia i tak dalej”.
Jednak pojawienie się dzieci-projektantów jest obarczone nie tylko nieprzewidywalnymi konsekwencjami medycznymi, ale także pogłębiającymi się nierównościami społecznymi.
Jak zauważa naukowiec bioetyczny Henry Greeley, 10% do 20% możliwej do osiągnięcia poprawy zdrowia dzięki PGD, która uzupełnia korzyści już generowane przez bogactwo, może doprowadzić do pogłębienia się luki w stanie zdrowia bogatych i biednych - zarówno w społeczeństwie, jak i między krajami.
A teraz w wyobraźni są straszne obrazy elity genetycznej, takie jak ta przedstawiona w dystopijnym thrillerze Gattaca: postęp technologii doprowadził do tego, że eugenika nie jest już uważana za naruszenie norm moralnych i etycznych, a produkcja idealnych ludzi zostaje uruchomiona. Na tym świecie ludzkość jest podzielona na dwie klasy społeczne - „ważną” i „nieważną”. Te pierwsze są z reguły wynikiem wizyty rodziców u lekarza, a drugie są wynikiem naturalnego zapłodnienia. Wszystkie drzwi są otwarte na „dobre”, a „nieodpowiednie” z reguły są za burtą.
Kadr z filmu „Gattaca” (1997, USA).
Wróćmy do naszej rzeczywistości. Zauważyliśmy, że nie jest jeszcze możliwe przewidzenie konsekwencji ingerencji w sekwencję DNA: genetyka nie daje odpowiedzi na wiele pytań, a epigenetyka jest właściwie na wczesnym etapie rozwoju. Każdy eksperyment z narodzinami dzieci ze zmodyfikowanym genomem jest dużym ryzykiem, które w dłuższej perspektywie może stać się problemem dla takich dzieci, ich potomków i być może dla całego gatunku ludzkiego.
Ale postęp technologii w tej dziedzinie, uratowawszy nas prawdopodobnie przed niektórymi problemami, doda nowe. Pojawienie się doskonałych pod każdym względem dzieci-projektantów, które dojrzewając, stają się członkami społeczeństwa, mogą stworzyć poważny problem w postaci pogłębiania się nierówności społecznych już na poziomie genetycznym.
Jest jeszcze jeden problem: nie patrzyliśmy na rozważany temat oczami dziecka. Ludzie czasami przeceniają możliwości nauki, a pokusa zastąpienia konieczności żmudnej opieki nad dzieckiem, jego wychowaniem i nauką opłacaniem rachunków w specjalistycznej klinice może być ogromna. A jeśli dzieciak-projektant, w który zainwestowano tyle pieniędzy i który ma tak wiele oczekiwań, nie spełnia tych nadziei? Jeśli pomimo inteligencji zaprogramowanej w genach i spektakularnego wyglądu, nie stanie się tym, na co mają ochotę? Geny nie są jeszcze przeznaczeniem.
