Många av oss är födda med egenskaper som hjälper oss att konkurrera bättre i samhället: skönhet, intelligens, spektakulärt utseende eller fysisk styrka. På grund av framgången med genetik börjar det tycks att vi snart kommer att bli tillgängliga för något som tidigare inte var föremål för - "design" människor redan före deras födelse. Att fråga de nödvändiga egenskaperna, om de inte ges av naturen, förutbestämma de möjligheter som är så nödvändiga i livet. Vi gör detta med bilar och andra livlösa föremål, men nu när det mänskliga genomet har avkodats och vi redan lär oss redigera det verkar det som om vi närmar oss framväxten av så kallade "designer", "projicerade" barn. Verkar det så eller kommer det snart att bli verklighet?
Lulu och Nana från Pandora's Box
Födelsen av de första barnen med ett modifierat genom i slutet av 2019 orsakade en allvarlig resonans i det vetenskapliga samfundet och bland allmänheten. Han Jiankui, biolog vid Southern University of Science and Technology, Kina (SUSTech) - Den 19 november 2018, inför det andra internationella toppmötet om redigering av mänskligt genom i Hong Kong, meddelade i en intervju med Associated Press födelsen av de första barnen någonsin med ett redigerat genom.
Tvillingtjejerna föddes i Kina. Deras namn, liksom deras föräldrars namn, avslöjades inte: de första "GMO-barnen" på planeten är kända som Lulu och Nana. Enligt forskaren är tjejerna friska, och störningar i deras genom har gjort tvillingarna immun mot hiv.
Händelsen, som kan verka som ett nytt steg i mänsklighetens utveckling, eller åtminstone medicin, som redan nämnts, orsakade inte positiva känslor bland forskarens kollegor. Tvärtom fördömdes han. Statliga myndigheter i Kina inledde en utredning och alla experiment med det mänskliga genomet i landet var tillfälligt förbjudna.
Han Jiankui.
Experimentet, som inte uppskattades av allmänheten, var som följer. Forskaren tog spermier och ägg från framtida föräldrar, utförde in vitro-befruktning med dem, han redigerade genomet av de resulterande embryona med CRISPR / Cas9-metoden. Efter att embryona implanterades i slemhinnan i kvinnans livmoder var flickornas blivande mamma inte smittad med hiv - till skillnad från fadern, som var en bärare av viruset.
Kampanjvideo:
CCR5-genen, som kodar för ett membranprotein som används av humant immunbristvirus för att komma in i celler, redigerades. Om det modifieras kommer en person med en sådan artificiell mutation att vara resistent mot infektion med viruset.
Lulu och Nana.
Mutationen som He Jiankui försökte skapa artificiellt kallas CCR5 Δ32: den finns också i naturen, men bara hos ett fåtal människor och har länge väckt forskarnas uppmärksamhet. Experiment på möss 2016 visade att CCR5 Δ32 påverkar hippocampusfunktionen, vilket förbättrar minnet avsevärt. Dess bärare är inte bara immuna mot HIV, utan återhämtar sig också snabbare efter en stroke eller traumatisk hjärnskada, har bättre minne och inlärningsförmåga än "vanliga" människor.
Hittills kan ingen forskare dock garantera att CCR5 A32 inte bär några okända risker och att sådana manipulationer med CCR5-genen inte kommer att orsaka negativa konsekvenser för bäraren av mutationen. Nu är den enda negativa konsekvensen av en sådan mutation känd: dess ägares organism är mer mottaglig för West Nile-feber, men denna sjukdom är ganska sällsynt.
Under tiden har universitetet där den kinesiska forskaren arbetat avskedat sin anställd. Alma mater sa att de inte visste om He Jiankuis experiment, som de kallade grovt brott mot etiska principer och vetenskaplig praxis, och han var engagerad i dem utanför institutionens murar.
Det bör noteras att själva projektet inte fick oberoende bekräftelse och inte klarat peer review, och dess resultat publicerades inte i vetenskapliga tidskrifter. Allt vi har är bara en forskares uttalanden.
Han Jiankuis arbete stred mot det internationella moratoriet för sådana experiment. Förbudet upprättas på lagstiftningsnivå i nästan alla länder. Genetikers kollegor är överens om att användningen av CRISPR / Cas9 genomisk redigeringsteknik hos människor medför enorma risker.
Men kritikens viktigaste punkt är att den kinesiska genetikens arbete inte har något innovativt: ingen har gjort sådana experiment tidigare på grund av rädsla för oförutsägbara konsekvenser, för vi vet inte vilka problem modifierade gener kan skapa för deras bärare och ättlingar.
Som den brittiska genetikern Maryam Khosravi sa på sitt Twitter-konto: "Om vi kan göra något betyder det inte att vi ska göra det."
Förresten, i oktober 2018, till och med före den kinesiska forskarens chockerande uttalande, meddelade ryska genetiker från National Medical Research Center of Obstetrics, Gynecology and Perinatology, uppkallad efter Kulakov, också den framgångsrika förändringen av CCR5-genen med CRISPR / Cas9 genomredaktör och att få embryon som inte är föremål för effekterna av HIV. Naturligtvis förstördes de så att det inte kom till barnens födelse.
40 år tidigare
Spola fram fyra decennier. I juli 1978 föddes Louise Brown i Storbritannien - det första barnet född som ett resultat av in vitro-befruktning. Då orsakade hennes födelse mycket brus och upprördhet och gick till föräldrarna till "provrörsbarnet" och forskarna, som fick smeknamnet "läkare i Frankenstein."
Louise Brown. I barndomen och nu.
Men om den framgången skrämde vissa gav det andra hopp. Så idag på jorden finns det mer än åtta miljoner människor som är skyldiga sin födelse till IVF-tekniken, och många fördomar som var populära då har försvunnit.
Men det fanns ytterligare en oro: eftersom IVF-metoden antar att ett "färdigt" mänskligt embryo placeras i livmodern kan det utsättas för genetisk modifiering före implantation. Som vi kan se, är det efter några decennier exakt vad som hände.
IVF-förfarande.
Så kan en parallell dras mellan de två händelserna - födelsen av Louise Brown och de kinesiska tvillingarna Lula och Nana? Är det värt att argumentera för att Pandoras låda är öppen och mycket snart är det möjligt att "beställa" ett barn som skapats enligt ett projekt, det vill säga en designer. Och viktigast av allt - kommer samhällets attityd till sådana barn att förändras, eftersom det praktiskt taget har förändrats gentemot barn "från ett provrör" idag?
Embryo urval eller genetisk modifiering?
Men inte bara genomredigering tar oss närmare en framtid där barn kommer att ha förplanerade kvaliteter. Lulu och Nana är skyldiga inte bara CRISPR / Cas9-genredigeringsteknik och IVF, utan också genetisk diagnos av embryon (PGD) före implantation. Under sitt experiment använde He Jiankui PGD av redigerade embryon för att upptäcka chimerism och fel utanför målet.
Och om det är förbjudet att redigera mänskliga embryon, är genetisk diagnostik före implantation, som består i att sekvensera embryonens genom för vissa ärftliga genetiska sjukdomar, och det efterföljande urvalet av friska embryon är inte det. PGD är ett slags alternativ till fosterdiagnostik, bara utan att graviditeten måste avslutas om genetiska avvikelser upptäcks.
Under PGD utsätts embryon som erhållits genom in vitro-befruktning för genetisk screening. Förfarandet innefattar att extrahera celler från embryona i ett mycket tidigt utvecklingsstadium och läsa deras genom. Hela eller delar av DNA läses av för att bestämma vilka varianter av gener det bär. Efter det kommer de blivande föräldrarna att kunna välja vilka embryon som ska implanteras i hopp om graviditet.
Preim. lantational genetisk diagnos (PGD).
Preimplantation genetisk diagnos används redan av par som tror att de bär gener för vissa ärftliga sjukdomar för att identifiera embryon som saknar dessa gener. I USA används sådana test i cirka 5% av IVF-fallen. Det utförs vanligtvis på tre till fem dagar gamla embryon. Sådana tester kan upptäcka gener som bär cirka 250 sjukdomar, inklusive talassemi, tidig Alzheimers sjukdom och cystisk fibros.
Först idag är PGD inte särskilt attraktiv som en teknik för att designa barn. Förfarandet för att få ägg är obehagligt, medför risker och ger inte nödvändigt antal celler för val. Men allt kommer att förändras så snart det blir möjligt att få fler ägg för befruktning (till exempel från hudceller), och samtidigt kommer hastigheten och priset på genomsekvensering att öka.
Bioetikern Henry Greeley från Stanford University i Kalifornien säger: "Nästan allt du kan göra med genredigering, kan du göra med embryoval."
Är DNA Destiny?
Enligt experter kommer framsteg inom teknologier för att läsa den genetiska koden som registreras i våra kromosomer under de kommande decennierna ett ökande antal människor möjlighet att sekvensera sina gener. Men att använda genetiska data för att förutsäga vilken typ av person ett embryo kommer att bli är svårare än det låter.
Många tror att det finns en direkt och entydig koppling mellan deras gener och egenskaper. Idén om förekomsten av gener som är direkt ansvariga för intelligens, homosexualitet eller, till exempel, musikaliska förmågor, är utbredd. Men även med exemplet med den tidigare nämnda CCR5-genen, en förändring som påverkar hjärnan, såg vi att allt inte är så enkelt.
Det finns många - mest sällsynta - genetiska sjukdomar som kan kännas igen exakt av en specifik genmutation. Som regel finns det verkligen en direkt koppling mellan en sådan genuppdelning och sjukdomen.
De vanligaste sjukdomarna eller medicinska förutsättningarna - diabetes, hjärtsjukdom eller vissa cancerformer - är associerade med flera eller till och med många gener och kan inte förutsägas med någon säkerhet. Dessutom beror de på många miljöfaktorer - till exempel på en persons diet.
Men när det gäller mer komplexa saker som personlighet och intelligens, här vet vi inte mycket om vilka gener som är inblandade. Men forskare tappar inte sin positiva attityd. När antalet personer vars genom har sekvenserats ökar, kommer vi att kunna lära oss mer om detta område.
Samtidigt antyder Euan Birney, chef för European Bioinformatics Institute i Cambridge, och antyder att genomavkodning inte kommer att svara på alla frågor, säger: "Vi måste komma bort från idén att ditt DNA är ditt öde."
Dirigent och orkester
Detta är dock inte allt. Inte bara gener är ansvariga för vår intelligens, karaktär, kroppsbyggnad och utseende, utan också epigenspecifika taggar som bestämmer generens aktivitet men påverkar inte DNA: s primära struktur.
Om genomet är en uppsättning gener i vår kropp, är epigenomen en uppsättning taggar som bestämmer aktiviteten hos gener, ett slags reglerande skikt som så att säga ligger ovanpå genomet. Som svar på externa faktorer befaller han vilka gener som ska fungera och vilka som ska sova. Epigenomen är dirigenten, genomet är orkestern, där varje musiker har sin egen del.
Sådana kommandon påverkar inte DNA-sekvenser, de slår bara på (uttrycker) vissa gener och stänger av (undertrycker) andra. Således fungerar inte alla gener som finns på våra kromosomer. Manifestationen av ett särskilt fenotypiskt drag, förmågan att interagera med miljön och till och med åldringsgraden beror på vilken gen som blockeras eller blockeras.
Den mest kända och tros den viktigaste epigenetiska mekanismen är DNA-metylering, tillsats av CH3-grupp med DNA-enzymer - metyltransferaser till cytosin - en av de fyra kvävebaserna i DNA.
Epigenome.
När en metylgrupp är bunden till cytosinen i en viss gen stängs genen av. Men överraskande, i ett sådant "vilande" tillstånd överförs genen till avkomman. En sådan överföring av karaktärer som förvärvats av levande saker under livet kallas epigenetiskt arv, som kvarstår i flera generationer.
Epigenetik - vetenskapen kallade genetikens lilla syster - studerar hur man slår på och stänger av gener påverkar våra fenotypiska egenskaper. Enligt många experter ligger det i utvecklingen av epigenetik som den framtida framgången för tekniken för att skapa designerbarn ligger.
Genom att lägga till eller ta bort epigenetiska "taggar" kan vi, utan att påverka DNA-sekvensen, bekämpa båda sjukdomarna som har uppstått under påverkan av ogynnsamma faktorer och utvidga "katalogen" över det planerade barns designegenskaper.
Är Gattaki-scenariot och andra farhågor verkliga?
Många fruktar att från att redigera genomet - för att undvika allvarliga genetiska sjukdomar - kommer vi att gå vidare till att förbättra människor, och där är det inte långt innan supermänniskans framträdande eller mänsklighetens förgrening i biologiska kast, som Yuval Noah Harari förutspår.
Bioetikern Ronald Green från Dartmouth College i New Hampshire tror att tekniska framsteg kan göra "mänsklig design" mer tillgänglig. Under de närmaste 40-50 åren, säger han,”kommer vi att se användningen av genredigering och reproduktionsteknik för att förbättra människor; vi kan välja färg på ögon och hår för vårt barn, vi vill ha förbättrad atletisk förmåga, läs- eller räknefärdigheter och så vidare."
Emellertid är uppkomsten av designerbarn fylld med inte bara oförutsägbara medicinska konsekvenser utan också fördjupad social ojämlikhet.
Som bioetisk forskare Henry Greeley påpekar kan en hälsoförbättring på 10% till 20% som uppnås genom PGD som kompletterar fördelarna som redan genereras av rikedom leda till ett ökande gap i rika och fattiga hälsostatus - både i samhället och mellan länder.
Och nu finns det i fantasin fruktansvärda bilder av en genetisk elit, som den som visas i den dystopiska thrillern Gattaca: teknikens framsteg har lett till att eugenik inte längre betraktas som ett brott mot moraliska och etiska normer och produktion av idealiska människor sätts i gång. I denna värld är mänskligheten uppdelad i två sociala klasser - "giltig" och "ogiltig". Det förra är som regel resultatet av en förälders besök hos en läkare, och det senare är en naturlig befruktning. Alla dörrar är öppna för "bra" och "olämpliga" är som regel överbord.
Fortfarande från filmen "Gattaca" (1997, USA).
Låt oss återvända till vår verklighet. Vi noterade att det ännu inte är möjligt att förutsäga konsekvenserna av störningar i DNA-sekvensen: genetik ger inte svar på många frågor, och epigenetik är faktiskt i ett tidigt utvecklingsstadium. Varje experiment med födelse av barn med ett modifierat genom är en betydande risk att på lång sikt kan bli ett problem för sådana barn, deras ättlingar och eventuellt hela mänskliga arter.
Men teknikens framsteg inom detta område, efter att ha räddat oss, förmodligen från vissa problem, kommer att lägga till nya. Framväxten av perfekt i alla avseenden designer barn som, efter att ha mognat, blivit medlemmar i samhället, kan skapa ett allvarligt problem i form av fördjupad social ojämlikhet redan på genetisk nivå.
Det finns ett annat problem: vi tittade inte på ämnet som övervägs med barnets ögon. Människor tenderar ibland att överskatta vetenskapens förmåga, och frestelsen att ersätta behovet av noggrann vård av sitt barn, hans uppväxt och studier med att betala räkningar i en specialiserad klinik kan vara stor. Vad händer om designern, som så mycket pengar har investerats i och som har så många förväntningar, inte uppfyller dessa förväntningar? Om han, trots den intelligens som är programmerad i generna och ett spektakulärt utseende, inte blir vad de ville göra? Gener är inte ödet ännu.