Inimeste kujundamine: GMO põlvkond

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Paljud meist sünnivad omadustega, mis aitavad ühiskonnas paremini konkureerida: ilu, intelligentsus, suurejooneline välimus või füüsiline jõud. Seoses geneetika edusammudega hakkab tunduma, et peagi saame ligipääsu millelegi, mis varem ei allunud – "disain" inimesi juba enne nende sündi. Küsida vajalikke omadusi, kui need pole looduse poolt antud, määrates ette elus nii vajalikud võimalused. Me teeme seda autode ja muude elutute objektidega, kuid nüüd, kus inimese genoom on lahti kodeeritud ja me õpime seda juba redigeerima, tundub, et oleme lähenemas nn "disainerite", "projitseeritud" laste tekkele.. Kas see tundub nii või saab see peagi reaalsuseks?

Lulu ja Nana Pandora laekast

Esimeste modifitseeritud genoomiga laste sünd 2019. aasta lõpus tekitas teadusringkondades ja avalikkuses tõsist vastukaja. Hiina Lõuna-Teadus- ja Tehnikaülikooli (SUSTech) bioloog He Jiankui teatas 19. novembril 2018 Hongkongis toimunud teise rahvusvahelise inimgenoomi redigeerimise tippkohtumise eelõhtul intervjuus Associated Pressile. esimeste muudetud genoomiga laste sünd.

Kaksikud tüdrukud sündisid Hiinas. Nende ja ka nende vanemate nimesid ei avalikustatud: planeedi esimesi GMO-lapsi tuntakse Lulu ja Nana nime all. Teadlase sõnul on tüdrukud terved ning nende genoomi sekkumine on muutnud kaksikud HIV-i suhtes immuunseks.

Sündmus, mis võib tunduda uue sammuna inimkonna või vähemalt meditsiini arengus, nagu juba öeldud, teadlase kolleegides positiivseid emotsioone ei tekitanud. Vastupidi, ta mõisteti hukka. Hiina valitsusasutused alustasid uurimist ja kõik inimgenoomiga tehtavad katsed riigis keelustati ajutiselt.

Ta Jiankui / ©apnews.com/Mark Schiefelbein

Katse, mida avalikkus ei hinnanud, oli järgmine. Teadlane võttis tulevastelt vanematelt sperma ja munarakud, viis nendega läbi kehavälise viljastamise, redigeeris saadud embrüote genoome CRISPR / Cas9 meetodil. Pärast embrüote siirdamist naise emaka limaskestale ei nakatunud tüdrukute tulevane ema erinevalt viirusekandja isast HIV-i.

CCR5 geen, mis kodeerib membraanivalku, mida inimese immuunpuudulikkuse viirus kasutab rakkudesse sisenemiseks, on läbinud redigeerimise. Kui seda muudetakse, on sellise kunstliku mutatsiooniga inimene viirusega nakatumise suhtes resistentne.

Lulu ja Nana / © burcualem.com

Mutatsiooni, mida He Jiankui üritas kunstlikult luua, nimetatakse CCR5 Δ32: seda leidub looduses, kuid ainult vähestel inimestel ja see on teadlaste tähelepanu juba ammu äratanud. 2016. aastal tehtud katsed hiirtega näitasid, et CCR5 Δ32 mõjutab hipokampuse funktsiooni, parandades oluliselt mälu. Selle kandjad pole mitte ainult HIV-i suhtes immuunsed, vaid taastuvad kiiremini ka pärast insulti või traumaatilise ajukahjustuse järgset, neil on parem mälu ja õppimisvõime kui “tavalistel” inimestel.

Tõsi, seni ei saa ükski teadlane garanteerida, et CCR5 Δ32-ga ei kaasne tundmatuid riske ja et sellised manipulatsioonid CCR5 geeniga ei põhjusta mutatsiooni kandjale negatiivseid tagajärgi. Nüüd on teada sellise mutatsiooni ainus negatiivne tagajärg: selle omanike organism on Lääne-Niiluse palavikule vastuvõtlikum, kuid see haigus on üsna haruldane.

Vahepeal on ülikool, kus Hiina teadlane töötas, oma töötaja lahti öelnud. Alma mater ütles, et nad ei teadnud He Jiankui katsetest, mida nad nimetasid eetiliste põhimõtete ja teadustava jämedaks rikkumiseks, ning ta tegeles nendega väljaspool asutuse seinu.

Tuleb märkida, et projekt ise ei saanud sõltumatut kinnitust ega läbinud vastastikust eksperdihinnangut ning selle tulemusi teadusajakirjades ei avaldatud. Kõik, mis meil on, on vaid teadlase avaldused.

He Jiankui töö rikkus selliste eksperimentide rahvusvahelist moratooriumi. Peaaegu kõigis riikides on see keeld kehtestatud seadusandlikul tasandil. Geneetiku kolleegid nõustuvad, et CRISPR / Cas9 genoomitöötlustehnoloogia kasutamine inimestel on tohutute riskidega.

Kriitika põhipunkt on aga see, et Hiina geneetiku töös pole midagi uuenduslikku: keegi pole varem selliseid katseid ette võtnud, kartes ettearvamatuid tagajärgi, sest me ei tea, milliseid probleeme võivad modifitseeritud geenid nende kandjatele ja järglastele tekitada.

Nagu ütles Briti geneetik Maryam Khosravi oma Twitteri kontol: "Kui me saame midagi teha, ei tähenda see, et me peame seda tegema."

Muide, 2018. aasta oktoobris, isegi enne Hiina teadlase šokeerivat avaldust, teatasid Kulakovi nimelise riikliku sünnitusabi, günekoloogia ja perinatoloogia riikliku meditsiiniuuringute keskuse Venemaa geneetikud ka CCR5 geeni edukast muutmisest CRISPR / Cas9 genoomika abil. toimetaja ja saada embrüoid, mis ei allu HIV-i mõjudele. Loomulikult hävitati need, nii et see ei jõudnud laste sünnini.

40 aastat tagasi

Kerige edasi neli aastakümmet. 1978. aasta juulis sündis Suurbritannias Louise Brown – esimene laps, kes sündis kehavälise viljastamise tulemusena. Siis tekitas tema sünd palju kära ja nördimust ning läks "katseklaasi beebi" vanemate ja teadlaste juurde, keda kutsuti "Frankensteini arstideks".

Louise Brown. Lapsepõlves ja praegu / © dailymail.co.uk

Aga kui see edu mõnele ära ehmatas, andis see teistele lootust. Seega on tänapäeval planeedil enam kui kaheksa miljonit inimest, kes sünnivad IVF-meetodil, ja paljud tollal populaarsed eelarvamused on kummutatud.

Tõsi, üks murekoht oli veel: kuna IVF-meetod eeldab, et emakasse asetatakse “valmis” inimembrüo, võidakse seda enne implanteerimist geneetiliselt muundada. Nagu näeme, juhtus mõne aastakümne pärast just nii.

IVF protseduur / © freepik.com

Nii et kas saab tõmmata paralleeli kahe sündmuse – Louise Browni ning Hiina kaksikute Lula ja Nana sünni – vahel? Kas tasub vaielda selle üle, et Pandora laegas on avatud ja üsna varsti saab "tellida" projekti järgi loodud last ehk siis disainerit. Ja mis kõige tähtsam, kas muutub ühiskonna suhtumine sellistesse lastesse, nagu see on tänaseks praktiliselt muutunud laste suhtes "katseklaasist"?

Embrüo valik või geneetiline muundamine?

Genoomi redigeerimine ei ole aga ainus, mis toob meid lähemale tulevikule, kus lastel on etteplaneeritud omadused. Lulu ja Nana võlgnevad oma sünni mitte ainult CRISPR / Cas9 geenide redigeerimise tehnoloogiatele ja IVF-ile, vaid ka embrüote implantatsioonieelsele geneetilisele diagnoosile (PGD). Oma katse ajal kasutas He Jiankui redigeeritud embrüote PGD-d, et tuvastada kimäärsust ja sihtmärgiväliseid vigu.

Ja kui inimese embrüote toimetamine on keelatud, siis implantatsioonieelne geneetiline diagnostika, mis seisneb embrüote genoomi järjestamises mõne päriliku geneetilise haiguse korral ja sellele järgnevas tervete embrüote selekteerimises, mitte. PGD on omamoodi alternatiiv sünnieelsele diagnostikale, ilma et oleks vaja rasedust katkestada, kui leitakse geneetilisi kõrvalekaldeid.

Eksperdid märgivad, et esimesed "õigustatud" disainerlapsed saadakse just embrüote valiku kaudu, mitte geneetilise manipuleerimise tulemusena.

PGD ajal tehakse in vitro viljastamise teel saadud embrüod geneetilisele sõeluuringule. Protseduur hõlmab embrüote rakkude eemaldamist väga varases arengustaadiumis ja nende genoomide "lugemist". Kogu DNA või osa sellest loetakse, et teha kindlaks, milliseid geenivariante see kannab. Pärast seda saavad tulevased vanemad valida, milliseid embrüoid raseduse lootuses implanteerida.

Implantatsioonieelne geneetiline diagnoos (PGD) / ©vmede.org

Implantatsioonieelset geneetilist diagnoosi kasutavad juba paarid, kes usuvad, et nad kannavad teatud pärilike haiguste geene, et tuvastada embrüoid, millel neid geene pole. USA-s kasutatakse sellist testimist umbes 5% IVF-i juhtudest. Tavaliselt tehakse seda kolme kuni viie päeva vanustel embrüotel. Sellised testid võivad tuvastada geene, mis kannavad umbes 250 haigust, sealhulgas talasseemia, varajane Alzheimeri tõbi ja tsüstiline fibroos.

Ainult tänapäeval ei ole PGD laste kujundamise tehnoloogiana kuigi atraktiivne. Munade saamise protseduur on ebameeldiv, sisaldab riske ega anna selektsiooniks vajalikku arvu rakke. Kuid kõik muutub kohe, kui on võimalik saada viljastamiseks (näiteks naharakkudest) rohkem mune ning samal ajal tõuseb genoomi järjestamise kiirus ja hind.

Bioeetik Henry Greeley California Stanfordi ülikoolist ütleb: "Peaaegu kõike, mida saate teha geenide redigeerimisega, saate teha embrüo valikuga."

Kas DNA on saatus?

Ekspertide hinnangul annab arenenud riikides lähikümnenditel meie kromosoomidesse salvestatud geneetilise koodi lugemise tehnoloogiate areng üha enamatele inimestele võimaluse oma geene järjestada. Kuid geneetiliste andmete kasutamine, et ennustada, milline inimene embrüost saab, on keerulisem, kui see kõlab.

Inimese tervise geneetilise aluse uurimine on kindlasti oluline. Siiski on geneetikud vähe teinud, et hajutada lihtsustatud ideid selle kohta, kuidas geenid meid mõjutavad.

Paljud inimesed usuvad, et nende geenide ja tunnuste vahel on otsene ja ühemõtteline seos. Idee geenide olemasolust, mis otseselt vastutavad intelligentsuse, homoseksuaalsuse või näiteks muusikaliste võimete eest, on laialt levinud. Kuid isegi kasutades näidet eelmainitud geenist CCR5, mille muutus mõjutab aju tööd, nägime, et kõik polegi nii lihtne.

On palju – enamasti haruldasi – geneetilisi haigusi, mida saab konkreetse geenimutatsiooni järgi täpselt ära tunda. Reeglina on sellise geenide lagunemise ja haiguse vahel tõesti otsene seos.

Kõige levinumad haigused või meditsiinilised eelsoodumused – diabeet, südamehaigused või teatud vähitüübid – on seotud mitme või isegi mitme geeniga ning neid ei saa päris kindlalt ennustada. Lisaks sõltuvad need paljudest keskkonnateguritest – näiteks inimese toitumisest.

Kuid kui rääkida keerulisematest asjadest, nagu isiksus ja intelligentsus, siis siin ei tea me palju sellest, millised geenid on seotud. Siiski ei kaota teadlased oma positiivset suhtumist. Kuna inimeste arv, kelle genoomid on järjestatud, suureneb, saame selle valdkonna kohta rohkem teada.

Samal ajal märgib Cambridge'i Euroopa Bioinformaatika Instituudi direktor Euan Birney, vihjates, et genoomi dekodeerimine ei anna kõigile küsimustele vastust,: "Me peame eemalduma ideest, et teie DNA on teie saatus."

Dirigent ja orkester

See pole aga veel kõik. Meie intelligentsuse, iseloomu, kehaehituse ja välimuse eest ei vastuta mitte ainult geenid, vaid ka epigeenid – spetsiifilised märgised, mis määravad geenide aktiivsuse, kuid ei mõjuta DNA esmast struktuuri.

Kui genoom on geenide kogum meie kehas, siis epigenoom on geenide aktiivsust määravate siltide kogum, omamoodi reguleeriv kiht, mis asub justkui genoomi peal. Vastuseks välisteguritele annab ta käsu, millised geenid peaksid töötama ja millised magama. Epigenoom on dirigent, genoom on orkester, milles igal muusikul on oma osa.

Sellised käsud ei mõjuta DNA järjestusi, nad lihtsalt lülitavad sisse (ekspresseerivad) mõned geenid ja lülitavad välja (represseerivad) teised. Seega ei tööta kõik meie kromosoomides olevad geenid. Ühe või teise fenotüübilise tunnuse avaldumine, võime suhelda keskkonnaga ja isegi vananemise kiirus sõltuvad sellest, milline geen on blokeeritud või blokeeritud.

Kõige kuulsam ja, nagu arvatakse, kõige olulisem epigeneetiline mehhanism on DNA metüülimine, CH3-rühma lisamine DNA ensüümide - metüültransferaaside - poolt tsütosiinile - üks neljast DNA lämmastiku alusest.

Epigenoom / ©celgene.com

Kui metüülrühm on kinnitatud tsütosiini külge, mis on teatud geeni osa, lülitatakse geen välja. Kuid üllataval kombel kandub geen sellises "uinuvas" olekus edasi järglastele. Sellist elusolendite poolt elu jooksul omandatud tegelaste ülekandmist nimetatakse epigeneetiliseks pärandumiseks, mis kestab mitu põlvkonda.

Epigeneetika – teadus, mida nimetatakse geneetika väikeseks õeks – uurib, kuidas geenide sisse- ja väljalülitamine mõjutab meie fenotüüpseid tunnuseid. Paljude ekspertide arvates peitub disainerlaste loomise tehnoloogia tulevane edu epigeneetika arengus.

Epigeneetiliste "märgiste" lisamise või eemaldamisega saame ilma DNA järjestust mõjutamata võidelda nii ebasoodsate tegurite mõjul tekkinud haigustega kui ka laiendada planeeritava lapse disainitunnuste "kataloogi".

Kas Gattaki stsenaarium ja muud hirmud on tõelised?

Paljud kardavad, et genoomi redigeerimisest – tõsiste geneetiliste haiguste vältimiseks – liigume edasi inimeste parandamise poole ja pole kaugel superinimese esilekerkimisest või inimkonna hargnemisest bioloogilisteks kastideks, nagu ennustas Yuval Noah. Harari.

Bioeetik Ronald Greene New Hampshire'i Dartmouthi kolledžist usub, et tehnoloogilised edusammud võivad muuta "inimdisaini" kättesaadavamaks. Järgmise 40–50 aasta jooksul, ütleb ta, „näeme geenide redigeerimise ja paljunemistehnoloogiate kasutamist inimeste parandamiseks; saame valida oma lapse silmade ja juuste värvi, soovime parandada sportlikke võimeid, lugemis- või arvutamisoskust jne.

Disainerite laste esilekerkimine pole aga täis mitte ainult ettearvamatuid meditsiinilisi tagajärgi, vaid ka süvenevat sotsiaalset ebavõrdsust.

Nagu märgib bioeetikateadlane Henry Greeley, võib PGD abil saavutatav tervise paranemine 10–20% lisaks juba rikkuse juba kaasatulevatele hüvedele kaasa tuua lõhe suurenemise rikaste ja vaeste tervislikus seisundis – nii ühiskonnas kui ka riikide vahel..

Ja nüüd tekivad kujutluses kohutavad kujutised geneetilisest eliidist, nagu need, mida kujutatakse düstoopilises põnevikus Gattaca: tehnoloogia areng on viinud selleni, et eugeenikat pole enam peetud moraali- ja eetikanormide rikkumiseks, ja ideaalsete inimeste tootmine pannakse voolu. Selles maailmas jaguneb inimkond kaheks sotsiaalseks klassiks – "kehtivaks" ja "kehtetuks". Esimesed on reeglina vanemate arstivisiidi tulemus ja teised loomuliku viljastamise tulemus. Kõik uksed on “heale” avatud ja “sobimatud” on reeglina üle parda.

Kaader filmist "Gattaca" (1997, USA)

Tuleme tagasi oma reaalsusesse. Märkasime, et DNA järjestusse sekkumise tagajärgi pole veel võimalik ennustada: geneetika ei anna paljudele küsimustele vastuseid ning epigeneetika on tegelikult alles varajases arengujärgus. Iga katse modifitseeritud genoomiga laste sünniga on märkimisväärne risk, mis võib pikas perspektiivis muutuda probleemiks nii sellistele lastele, nende järeltulijatele ja võib-olla ka kogu inimliigile.

Kuid tehnoloogia areng selles valdkonnas, mis meid tõenäoliselt mõnest probleemist päästis, lisab uusi. Igas mõttes täiuslike disainerlaste esilekerkimine, kellest küpsena saavad ühiskonna liikmed, võib tekitada tõsise probleemi süveneva sotsiaalse ebavõrdsuse näol juba geneetilisel tasandil.

On veel üks probleem: me ei vaadanud käsitletavat teemat läbi lapse silmade. Inimesed kipuvad mõnikord teaduse võimalusi üle hindama ning kiusatus asendada vajadus hoolika lapse eest hoolitsemise, tema kasvatamise ja õppimise eest spetsialiseeritud kliinikus arvete tasumisega võib olla suur. Mis siis, kui disainerlaps, kellesse on nii palju raha investeeritud ja kellel on nii palju ootusi, jääb neile lootustele alla? Kui vaatamata geenidesse programmeeritud intelligentsusele ja suurejoonelisele välimusele ei saa temast see, mida nad teha tahtsid? Geenid ei ole veel saatus.