Čeprav se sama tehnologija ni razvijala tako hitro, kot smo želeli, smo zdaj na razpotju, kjer moramo raziskati konvergenco tehnologije. Kako je tisto, kar se dogaja v robotiki, določeno s tem, kaj se dogaja na področju 3D tiska? Kaj lahko dosežemo z najnovejšim napredkom kvantnega računalništva v nanotehnologiji? Med vsemi temi črtami je eno posebej radovedno križišče: umetna inteligenca in genomika. Vsako od teh področij stalno napreduje, vendar Jamie Metzel verjame, da nas bo njihova konvergenca približala neraziskanim ozemljem, o katerih smo sanjali, da bomo brali znanstveno fantastiko. "Začelo se bo z vlečenjem in bo tekmovanje med resničnostjo naše biologije z vgrajenimi omejitvami in obsegom naših prizadevanj," pravi.
Metzel je višji sodelavec Atlantskega sveta. Prejšnji teden je spregovoril o svojih razmišljanjih o genomiki in AI ter kam nas bo pripeljala njihova konvergenca.
Življenje, ki smo ga navajeni
Metzel pojasnjuje, da se je genomika kot polje razvijala počasi - vendar je hitro dobila zagon. Leta 1953 sta James Watson in Francis Crick identificirala strukturo dvojne vijačnice DNK in ugotovila, da vrstni red baznih parov vsebuje zakladnico genetskih informacij. To je bila knjiga življenja, našli smo jo.
Leta 2003, ko je bil končan projekt Human Genome (po 13 letih in 2,7 milijarde dolarjev porabljenih), smo izvedeli, da genom sestavlja 3 milijarde baznih parov in lokacija specifičnih genov na naših kromosomih. Knjiga življenja ni samo obstajala - lahko jo je brati.
Petnajst let pozneje - leta 2018 - smo že obvladali veščine za natančno urejanje genov rastlin, živali in ljudi. Vse se hitro spreminja in nas potiska k novim mejam. Pozabite na branje knjige življenja - učimo se je pisati.
"Branje, pisanje in kramljanje - očitno je, da so človeška bitja le še ena oblika informacijske tehnologije, in tako kot je naša informacijska tehnologija vstopila v eksponentno krivuljo odkrivanja, bomo tudi sami vstopili," pravi Metzel. "In to seka z revolucijo AI."
Promocijski video:
Strokovno učenje Life Science Plus
Leta 2016 je program AlphaGo DeepMind premagal najboljšega igralca na svetu. Leta 2017 se je pojavil AlphaGo Zero: za razliko od AlphaGo se AlphaGo Zero ni učil iz prejšnjih go iger, ampak se je preprosto naučil pravil igre go - in v štirih dneh premagal program AlphaGo.
Naša lastna biologija je gotovo veliko bolj zapletena kot igra Go, in tu bi morali začeti. "Sistem lastne biologije, ki ga poskušamo razumeti, je masiven, a kar je še pomembneje, razumljiv."
Vzemite standardni nabor pravil naše biologije, podatke o genomu - in na koncu boste morda celo presegli samo naravo.
Mnoge države že začenjajo takšne podatke. Britanska nacionalna zdravstvena služba je nedavno objavila načrt za zaporedje genomov petih milijonov Britancev v naslednjih petih letih. V ZDA raziskovalni program All of Us spremlja milijon Američanov. Kitajska je še bolj agresivna pri sekvenciranju svojega prebivalstva in ima cilj, da do leta 2020 polovico polovice vseh novorojenčkov.
"Imeli bomo množico skupin zaporednih genskih podatkov," pravi Metzel. "Pravo odkritje bo izhajalo iz primerjave zaporednih genomov ljudi z njihovimi elektronskimi medicinskimi kartoni in na koncu z njihovimi življenjskimi zapisi."
Pridobitev ljudi, da prostovoljno delijo svoje podatke, je še ena stvar. Tu pa je lahko pomanjkanje močne zaščite zasebnosti na Kitajskem pomembna prednost.
Za primerjavo genotipov in fenotipov po obsegu - najprej milijoni, nato sto milijonov, nato milijarde - po Metzel bomo potrebovali umetno inteligenco in orodja za analizo velikih podatkov, pa tudi algoritme, ki so veliko boljši od tistih, ki jih poznamo. Ta orodja nam bodo omogočila prehod iz natančne medicine v napovedno medicino, tako da bomo točno vedeli, kje in kdaj so pripravljene različne bolezni, in ustavili njihovo pojavljanje.
Ko pa bomo sprostili lastno genetiko, to ne bo samo zdravstveno varstvo in ne toliko. Konec koncev gre za to, kdo in kaj smo - ljudje. Gre za identiteto.
Dizajnerski otroci in njihovi otroci
Po Metzelovem mnenju bo najpomembnejša uporaba našega genomskega znanja v vzreji zarodkov.
Trenutno postopki oploditve in vitro (IVF) omogočajo, da izvlečete približno 15 jajčec, jih oplodite in nato opravite genetsko testiranje pred vsaditvijo; trenutno lahko ugotovite, kako izgledajo bolezni, povezane z mutacijo enega gena, in preproste lastnosti, kot sta barva las ali oči. Ko pridemo do milijonov, potem pa tudi milijard ljudi, ki imajo zaporedne genome, dobimo vpogled v to, kako genetika deluje in lahko sprejemajo bolj informirane odločitve.
Predstavljajte si, da bi leta 2023 obiskali kliniko za plodnost. Date kos kože ali krvni vzorec, in z uporabo gametogeneze in vitro (IVG) vaša koža ali krvne celice postanejo jajčeca ali sperme, tudi če ste neplodni, ki jih lahko kasneje združite v zarodke. Na desetine zarodkov, ustvarjenih iz umetnih gameta, dajejo več celic, po katerih se te celice sekvencirajo. Genske sekvence vam govorijo o verjetnosti za nekatere lastnosti in bolezni. "Ko bo genetska osnova povsod, bomo lahko z vedno višjo natančnostjo razumeli, kako zdrav otrok bo odraščal."
To lahko po njegovem mnenju privede do divjih in zastrašujočih posledic: če vzamete 1000 jajčec in izberete eno z optimalnimi genetskimi zaporedji, lahko nato "zaročite" svojega zarodka z nekom drugim, ki je podobne stvari storil po drugi genetski liniji. "Vaš 5-dnevni zarodek in tujerodni 5-dnevni zarodek bosta v postopku IVG imela otroka," pravi Metzel. "Potem bo imel ta otrok še enega petdnevnega zarodka iz druge genetske linije in lahko nadaljujete naprej."
Sliši se noro, kajne? Toda počakaj, to še ni vse. Kot je Jason Pontin letos povedal za Wired, "bodo tehnologije za urejanje genov, kot je CRISPR-Cas9, med IVG relativno enostavno popravile, dodale ali odstranile gene, odpravile pa bodo bolezen ali izboljšale, ki bi se zredile skozi otrokov genom. Vse to se morda sliši kot znanstvena fantastika, toda za tiste, ki sledijo raziskavam, se zdi, da je kombinacija urejanja genov in IVG več kot le verjetno - neizogiben razvoj."
Vse noro je preprosto
Potem ko bomo stopili na spolzko pobočje urejanja genov in parjenja zarodkov, se bomo lotili distopijske rase, da bi ustvarili popolnega človeka. Če nekdo vloži toliko časa in truda v izbiro njihovih zarodkov, se Metzel vpraša, kako bo izbral zakonskega partnerja za svoje otroke? IVG mu bo omogočil, da pospeši evolucijo.
"Vsi moramo biti del vključujočega, integriranega globalnega dialoga o prihodnosti naših vrst," pravi Metzel. "Zdravstveni delavci bodo pomembna vozlišča pri tem." Nenazadnje lahko ta dialog sproži vprašanje dostopa do tehnologij, kot je IVG; Ali bi morali narediti nekaj korakov, da IVG ne bi prešel iz orodja za premožno manjšino v orodje za še bogatejšo in bolj manjšino, s čimer bi se otresla neenakost in nadalje polarizirala družba?
Kot ugotavlja Pontin, je pred 40 leti tudi IVG povzročil strah, zmedo in odpor - in danes je oploditev in vitro enako normalna in razširjena kot milijoni zdravih dojenčkov, ustvarjenih s to tehnologijo.
Ilya Khel