Mnogi od nas smo rojeni z lastnostmi, ki pomagajo k boljšemu tekmovanju v družbi: lepota, inteligenca, spektakularen videz ali fizična moč. Zaradi uspeha genetike se začenja kazati, da bomo kmalu postali na voljo nečemu, čemur prej ni bilo treba - "oblikovati" ljudi še pred njihovim rojstvom. Vprašati potrebne lastnosti, ki jim narava ne da, kar vnaprej določa priložnosti, ki so tako potrebne v življenju. To počnemo z avtomobili in drugimi neživimi predmeti, a zdaj, ko je človeški genom dekodiran in se že učimo, kako ga urejati, se zdi, da smo vse bližje pojavu tako imenovanih "oblikovalskih", "predvidenih" otrok. Se zdi tako ali bo kmalu postalo resničnost?
Lulu in Nana iz Pandorine skrinjice
Rojstvo prvih otrok s spremenjenim genomom konec leta 2019 je v znanstveni javnosti in javnosti povzročilo resen odmev. He Jiankui, biolog z Južne univerze za znanost in tehnologijo na Kitajskem (SUSTech) - 19. novembra 2018 je na predvečer drugega mednarodnega vrha o urejanju človeškega genoma v Hongkongu v intervjuju za Associated Press napovedal rojstvo prvih otrok v zgodovini z urejenim genomom.
Dvojčici sta se rodili na Kitajskem. Njihova imena in imena njihovih staršev niso razkrili: prva "GSO-otroka" na planetu sta znana kot Lulu in Nana. Po mnenju znanstvenika so dekleta zdrava, zaradi motenj v njihovem genomu pa so dvojčki imunski na HIV.
Dogodek, ki se morda zdi nov korak v razvoju človeštva ali vsaj medicine, kot že omenjeno, znanstvenih sodelavcev ni povzročil pozitivnih čustev. Nasprotno, bil je obsojen. Vladne agencije na Kitajskem so začele preiskavo in vsi poskusi s človeškim genomom v državi so bili začasno prepovedani.
On Jiankui.
Poskus, ki ga javnost ni cenila, je bil naslednji. Znanstvenik je od bodočih staršev vzel spermo in jajčeca, z njimi opravil in vitro oploditev, z uporabo metode CRISPR / Cas9 je urejal genom nastalih zarodkov. Po vsaditvi zarodkov v sluznico maternice ženske bodoča mati deklet ni bila okužena s HIV - v nasprotju z očetom, ki je bil nosilec virusa.
Promocijski video:
Urejen je bil gen CCR5, ki kodira membranski protein, ki ga virus človeške imunske pomanjkljivosti uporablja za vstop v celice. Če se spremeni, bo oseba s tako umetno mutacijo odporna na okužbo z virusom.
Lulu in Nana.
Mutacijo, ki jo je poskušal umetno ustvariti He Jiankui, imenujemo CCR5 Δ32: najdemo jo tudi v naravi, vendar le pri redkih ljudeh in že dolgo pritegne pozornost znanstvenikov. Poskusi na miših leta 2016 so pokazali, da CCR5 Δ32 vpliva na funkcijo hipokampusa in znatno izboljša spomin. Njeni nosilci niso samo imuni na HIV, ampak tudi hitreje okrevajo po možganski kapi ali travmatični možganski poškodbi, imajo boljši spomin in učne sposobnosti kot "običajni" ljudje.
Zaenkrat noben znanstvenik ne more zagotoviti, da CCR5 Δ32 ne predstavlja neznanih tveganj in da takšne manipulacije z genom CCR5 ne bodo povzročile negativnih posledic za nosilca mutacije. Zdaj je znana edina negativna posledica takšne mutacije: organizem njenih lastnikov je bolj dovzeten za vročino Zahodnega Nila, vendar je ta bolezen precej redka.
Medtem se je univerza, na kateri je delal kitajski znanstvenik, odrekla zaposlenemu. Alma mater je dejala, da niso vedeli za poskuse He Jiankuija, ki so jih poimenovali kot hudo kršitev etičnih načel in znanstvene prakse, on pa se je z njimi ukvarjal zunaj obzidja institucije.
Treba je opozoriti, da projekt sam ni prejel neodvisne potrditve in ni opravil strokovne ocene, njegovi rezultati pa niso bili objavljeni v znanstvenih revijah. Vse, kar imamo, so samo izjave znanstvenika.
Delo Jiankuija je kršilo mednarodni moratorij na takšne poskuse. Prepoved je sprejeta na zakonodajni ravni v skoraj vseh državah. Kolegi genetike se strinjajo, da uporaba genomske tehnologije za urejanje CRISPR / Cas9 pri ljudeh predstavlja ogromno tveganje.
A ključna točka kritike je, da delo kitajskega genetika nima nič inovativnega: takšnih eksperimentov se ni nihče lotil že zaradi strahu pred nepredvidljivimi posledicami, saj ne vemo, kakšne težave lahko spremenjeni geni ustvarijo za svoje nosilce in potomce.
Kot je na svojem Twitter računu povedala britanska genetičarka Maryam Khosravi: "Če nekaj lahko naredimo, še ne pomeni, da moramo to storiti."
Mimogrede, oktobra 2018, še pred šokantno izjavo kitajskega znanstvenika, so ruski genetiki iz Nacionalnega medicinskega raziskovalnega centra za porodništvo, ginekologijo in perinatologijo po imenu Kulakov tudi napovedali uspešno spremembo gena CCR5 z uporabo genomskega urejevalnika CRISPR / Cas9 in pridobivanje zarodkov, ki niso podvrženi virusu HIV. Seveda so bili uničeni, tako da ni prišlo do rojstva otrok.
40 let prej
Hitro naprej štiri desetletja. Julija 1978 se je v Veliki Britaniji rodila Louise Brown - prvi otrok, rojen zaradi oploditve in vitro. Nato je njeno rojstvo povzročilo veliko hrupa in ogorčenja ter odšlo k staršem "dojenčka iz epruvete" in znanstvenikom, ki so dobili vzdevek "Frankensteinovi zdravniki".
Louise Brown. V otroštvu in zdaj.
Če pa je ta uspeh nekatere prestrašil, je dal drugim upanje. Danes je torej na planetu več kot osem milijonov ljudi, ki so svoje rojstvo dolžni tehniki IVF, in mnogi predsodki, ki so bili takrat priljubljeni, so bili razblinjeni.
Vendar je bila zaskrbljena še ena: ker metoda IVF predpostavlja, da je v maternico nameščen "pripravljen" človeški zarodek, se lahko pred vsaditvijo gensko spremeni. Kot lahko vidimo, se je po nekaj desetletjih zgodilo ravno to.
Postopek IVF.
Je torej mogoče potegniti vzporednico med obema dogodkoma - rojstvom Louise Brown in kitajskima dvojčkoma Lulo in Nano? Ali se splača trditi, da je Pandorina škatla odprta in bo kmalu mogoče "naročiti" otroka, ustvarjenega po projektu, torej oblikovalskem. In kar je najpomembneje - se bo odnos družbe do takih otrok spremenil, saj se je danes do otrok spremenil "iz epruvete"?
Izbor zarodka ali genska sprememba?
Vendar pa samo urejanje genoma ni tisto, ki nas približuje prihodnosti, v kateri bodo otroci imeli vnaprej načrtovane lastnosti. Lulu in Nana rojstva nista dolžni le tehnologijam za urejanje genov CRISPR / Cas9 in IVF, temveč tudi predimplantacijski genetski diagnozi zarodkov (PGD). Med svojim eksperimentom je He Jiankui uporabil PGD urejenih zarodkov za odkrivanje kimerizma in neciljnih napak.
In če je urejanje človeških zarodkov prepovedano, potem predimplantacijska genetska diagnostika, ki vključuje zaporedje genoma zarodkov za nekatere dedne genetske bolezni, poznejša izbira zdravih zarodkov pa ne. PGD je nekakšna alternativa prenatalni diagnozi, le da ni treba prekiniti nosečnosti v primeru genetskih nepravilnosti.
Med PGD so zarodki, pridobljeni z zunajtelesno oploditvijo, podvrženi genskemu presejanju. Postopek vključuje odstranjevanje celic iz zarodkov v zelo zgodnji fazi razvoja in "branje" njihovih genomov. DNK se prebere v celoti ali delno, da se določi, katere različice genov nosi. Po tem bodo bodoči starši lahko sami izbrali, katere zarodke bodo vsadili v upanju na nosečnost.
Preim. lantacijska genetska diagnoza (PGD).
Predimplantacijsko genetsko diagnozo že uporabljajo pari, ki verjamejo, da nosijo gene za nekatere dedne bolezni, da bi identificirali zarodke, ki jim teh genov primanjkuje. V ZDA se takšno testiranje uporablja v približno 5% primerov IVF. Običajno se izvaja na tri do pet dni starih zarodkih. Takšni testi lahko odkrijejo gene, ki prenašajo približno 250 bolezni, vključno s talasemijo, zgodnjo Alzheimerjevo boleznijo in cistično fibrozo.
Toda danes PGD kot tehnologija za oblikovanje otrok ni preveč privlačna. Postopek pridobivanja jajčec je neprijeten, predstavlja tveganje in ne zagotavlja potrebnega števila celic za izbiro. A vse se bo spremenilo, takoj ko bo mogoče dobiti več jajčec za oploditev (na primer iz kožnih celic), hkrati pa se bosta hitrost in cena zaporedja genoma povečali.
Bioetik Henry Greeley s kalifornijske univerze Stanford trdi: "Skoraj vse, kar lahko naredite z urejanjem genov, lahko naredite z izbiro zarodkov."
Je DNA usoda?
Po mnenju strokovnjakov bo v prihodnjih desetletjih v razvitih državah napredek v tehnologijah za branje genetske kode, zabeležene v naših kromosomih, dal vedno več ljudem možnost zaporedja genov. Toda uporaba genetskih podatkov za napovedovanje, kakšen človek bo zarodek, je težja, kot se sliši.
Mnogi verjamejo, da obstaja neposredna in nedvoumna povezava med njihovimi geni in lastnostmi. Razširjena je ideja o obstoju genov, ki so neposredno odgovorni za inteligenco, homoseksualnost ali na primer glasbene sposobnosti. A tudi na primeru omenjenega gena CCR5, katerega sprememba vpliva na možgane, smo videli, da vse ni tako preprosto.
Obstaja veliko - večinoma redkih - genetskih bolezni, ki jih je mogoče natančno prepoznati po določeni genski mutaciji. Praviloma med takšno razgradnjo genov in boleznijo res obstaja neposredna povezava.
Najpogostejše bolezni ali medicinske nagnjenosti - diabetes, bolezni srca ali nekatere vrste raka - so povezane z več ali celo številnimi geni in jih ni mogoče z gotovostjo napovedati. Poleg tega so odvisni od številnih okoljskih dejavnikov - na primer od človekove prehrane.
Toda ko gre za bolj zapletene stvari, kot sta osebnost in inteligenca, tu ne vemo veliko o tem, kateri geni so vključeni. Znanstveniki pa ne izgubijo pozitivnega odnosa. Ko se število ljudi, katerih genome so sekvencirali, povečuje, bomo o tem področju lahko izvedeli več.
Medtem Euan Birney, direktor Evropskega inštituta za bioinformatiko v Cambridgeu, ki namiguje, da dekodiranje genoma ne bo odgovorilo na vsa vprašanja, ugotavlja: "Moramo pobegniti od ideje, da je vaša DNK vaša usoda."
Dirigent in orkester
Vendar to še ni vse. Za našo inteligenco, značaj, postavo in videz niso odgovorni samo geni, temveč tudi oznake, specifične za epigene, ki določajo aktivnost genov, vendar ne vplivajo na primarno strukturo DNK.
Če je genom nabor genov v našem organizmu, potem je epigenom nabor oznak, ki določajo aktivnost genov, neke vrste regulatorni sloj, ki se nahaja na vrhu genoma. V odgovor na zunanje dejavnike ukaže, kateri geni naj delujejo in kateri naj spijo. Epigenom je dirigent, genom je orkester, v katerem ima vsak glasbenik svoj del.
Takšni ukazi ne vplivajo na zaporedja DNK, nekatere gene preprosto vklopijo (izrazijo), druge pa ugasnejo (potlačijo). Tako ne delujejo vsi geni, ki so na naših kromosomih. Manifestacija določene fenotipske lastnosti, sposobnost interakcije z okoljem in celo hitrost staranja so odvisni od tega, kateri gen je blokiran ali odblokiran.
Najbolj znan in, kot velja, najpomembnejši epigenetski mehanizem je metilacija DNA, dodajanje CH3-skupine z encimi DNA - metiltransferazami v citozin - eno od štirih dušikovih baz v DNA.
Epigenome.
Ko je metilna skupina vezana na citozin določenega gena, se gen izklopi. Toda presenetljivo je, da se v takem "mirujočem" stanju gen prenese na potomce. Tak prenos likov, ki so jih v življenju pridobila živa bitja, imenujemo epigenetska dediščina, ki traja več generacij.
Epigenetika - znanost, imenovana mlajša sestra genetike - preučuje, kako vklop in izklop genov vpliva na naše fenotipske lastnosti. Po mnenju mnogih strokovnjakov je v razvoju epigenetike prihodnji uspeh tehnologije za ustvarjanje oblikovalskih otrok.
Z dodajanjem ali odstranjevanjem epigenetskih "oznak" se lahko, ne da bi vplivali na zaporedje DNK, borimo proti obema boleznima, ki sta nastali pod vplivom neugodnih dejavnikov, in razširimo "katalog" načrtovanih otrokovih oblikovnih značilnosti.
Ali sta scenarij Gattaki in drugi strahovi resnični?
Številni se bojijo, da bomo od urejanja genoma - da bi se izognili hudim genskim boleznim - prešli na izboljšanje ljudi, tam pa še ni kmalu pred pojavom nadčloveka ali razvejanjem človeštva v biološke kaste, kot napoveduje Yuval Noah Harari.
Bioetik Ronald Green s kolidža Dartmouth v New Hampshiru meni, da lahko tehnološki napredek naredi "človeško oblikovanje" bolj dostopno. V naslednjih 40-50 letih pravi: »Videli bomo, kako bomo urejali gene in reproduktivne tehnologije za izboljšanje ljudi; lahko izberemo barvo oči in las za svojega otroka, želimo izboljšane atletske sposobnosti, bralne ali matematične sposobnosti itd."
Pojav oblikovalskih otrok pa ne vsebuje le nepredvidljivih zdravstvenih posledic, temveč tudi poglabljanje družbene neenakosti.
Kot poudarja bioetični znanstvenik Henry Greeley, bi dosegljivo 10-20-odstotno izboljšanje zdravja s PGD poleg koristi, ki jih že prinaša bogastvo, lahko privedlo do vse večje vrzeli v zdravstvenem stanju bogatih in revnih - tako v družbi kot med državami.
In zdaj v domišljiji obstajajo grozljive podobe genetske elite, kakršna je upodobljena v distopijskem trilerju "Gattaca": napredek tehnologije je privedel do tega, da evgenika ni več kršitev moralnih in etičnih norm, proizvodnja idealnih ljudi pa je dana v tok. Na tem svetu je človeštvo razdeljeno na dva družbena razreda - "veljaven" in "neveljaven". Prvi so praviloma rezultat obiska staršev pri zdravniku, drugi pa posledica naravne oploditve. Vsa vrata so odprta za "dobro", "neprimerna" pa so praviloma čez krov.
Še vedno iz filma "Gattaca" (1997, ZDA).
Vrnimo se k svoji resničnosti. Opazili smo, da še ni mogoče napovedati posledic motenj v zaporedju DNK: genetika ne daje odgovorov na številna vprašanja, epigenetika pa je pravzaprav v zgodnji fazi razvoja. Vsak poskus z rojstvom otrok s spremenjenim genomom predstavlja veliko tveganje, ki lahko dolgoročno postane problem za take otroke, njihove potomce in po možnosti celotno človeško vrsto.
Toda napredek tehnologije na tem področju, ki nas je rešil, verjetno pred nekaterimi težavami, bo dodal nove. Pojav oblikovalskih otrok, popolnih v vseh pogledih, ki bodo z dozorevanjem postali člani družbe, lahko ustvarijo resen problem v obliki poglabljanja družbene neenakosti že na genetski ravni.
Obstaja še ena težava: na obravnavano temo nismo gledali z otrokovimi očmi. Ljudje včasih ponavadi precenjujejo zmožnosti znanosti in skušnjava, da bi potrebo po skrbni oskrbi svojega otroka, njegove vzgoje in študija nadomestili s plačevanjem računov v specializirani kliniki, je lahko velika. Kaj pa, če otrok oblikovalec, v katerega je bilo vloženega toliko denarja in ima toliko pričakovanj, teh pričakovanj ne izpolni? Če kljub inteligenci, programirani v genih, in spektakularnemu videzu ne postane to, kar so želeli? Geni še niso usoda.