Hoewel technologie alleen niet zo snel is geëvolueerd als we wilden, bevinden we ons nu op een kruispunt waar we de convergentie van technologie moeten verkennen. Hoe wordt wat er gebeurt in robotica bepaald door wat er gebeurt op het gebied van 3D-printen? Wat kan worden bereikt door de nieuwste ontwikkelingen in kwantumcomputers toe te passen op nanotechnologie? Tussen al deze lijnen is er één bijzonder merkwaardig kruispunt: kunstmatige intelligentie en genomica. Op elk van deze gebieden is er constante vooruitgang, maar Jamie Metzel gelooft dat het hun convergentie is die ons dichter bij de onontgonnen gebieden zal brengen waar we van droomden bij het lezen van sciencefiction. "Het touwtrekken zal beginnen, en het zal een wedstrijd zijn tussen de realiteit van onze biologie, met zijn ingebouwde beperkingen en de reikwijdte van onze ambities", zegt hij.
Metzel is een senior fellow bij de Atlantic Council. Vorige week vertelde hij over zijn gedachten over genomics en AI, en waar hun convergentie ons zal brengen.
Het leven dat we gewend zijn
Metzel legt uit dat genomics als een veld langzaam is geëvolueerd, maar snel aan kracht heeft gewonnen. In 1953 identificeerden James Watson en Francis Crick de structuur van de dubbele DNA-helix en realiseerden zich dat de volgorde van basenparen een schat aan genetische informatie bevat. Het was het boek des levens, we hebben het gevonden.
In 2003, toen het Human Genome Project werd voltooid (na 13 jaar en 2,7 miljard dollar uitgegeven), leerden we dat het genoom bestaat uit 3 miljard basenparen en de locatie van specifieke genen op onze chromosomen. Het Boek des Levens bestond niet zomaar - het kon worden gelezen.
Vijftien jaar later - in 2018 - hebben we de vaardigheden al onder de knie om de genen van planten, dieren en mensen nauwkeurig te bewerken. Alles verandert snel en duwt ons naar nieuwe grenzen. Vergeet het boek des levens te lezen - we leren het te schrijven.
"Lezen, schrijven en hacken - het is duidelijk dat mensen gewoon een andere vorm van informatietechnologie zijn, en net zoals onze informatietechnologie een exponentiële ontdekkingscurve is ingegaan, zullen wij onszelf ook betreden", zegt Metzel. "En dat kruist de AI-revolutie."
Promotie video:
Life Science Plus Machine Learning
In 2016 versloeg het AlphaGo-programma van DeepMind 's werelds beste go-speler. In 2017 verscheen AlphaGo Zero: in tegenstelling tot AlphaGo leerde AlphaGo Zero niet van eerdere go-games, maar leerde gewoon de regels van het go-spel - en versloeg het AlphaGo-programma in vier dagen.
Onze eigen biologie is zeker veel complexer dan het spel Go, en daar moeten we beginnen. "Het systeem van onze eigen biologie dat we proberen te begrijpen, is enorm, maar nog belangrijker, begrijpelijk."
Neem de standaardregels van onze biologie, de gegevens van het genoom - en uiteindelijk overtref je misschien zelfs de natuur zelf.
Veel landen beginnen al met het produceren van dergelijke gegevens. De Britse National Health Service heeft onlangs een plan aangekondigd om de genomen van vijf miljoen Britten in de komende vijf jaar te sequencen. In de Verenigde Staten registreert het All of Us-onderzoeksprogramma een miljoen Amerikanen. China is zelfs nog agressiever in het bepalen van de volgorde van zijn bevolking en heeft als doel om tegen 2020 de helft van alle pasgeborenen te rangschikken.
"We zullen enorme pools van gesequencede genomische gegevens hebben", zegt Metzel. "De echte ontdekking zal komen door de genen waarvan de sequentie is bepaald van mensen te vergelijken met hun elektronische medische dossiers en uiteindelijk met hun levensdossiers."
Mensen ertoe brengen hun gegevens vrijwillig te delen, is een andere zaak. Maar dit is waar het gebrek aan sterke privacybescherming in China een aanzienlijk voordeel kan zijn.
Om genotypen en fenotypes op schaal te vergelijken - eerst miljoenen, dan honderden miljoenen en dan miljarden - hebben we volgens Metzel kunstmatige intelligentie en big data-analysetools nodig, evenals algoritmen die veel beter zijn dan de bekende. Met deze tools kunnen we van precisiegeneeskunde naar voorspellende geneeskunde gaan, zodat we precies weten waar en wanneer verschillende ziekten zich kunnen voordoen, en het voorkomen ervan kunnen stoppen.
Maar als we onze eigen genetica ontsluiten, zal het niet alleen en niet zozeer gezondheidszorg zijn. Uiteindelijk gaat het om wie en wat we zijn - mensen. Het gaat over identiteit.
Designer-kinderen en hun kinderen
Volgens Metzel zal de meest serieuze toepassing van onze genomische kennis de embryokweek zijn.
Momenteel kunt u met in-vitrofertilisatie (IVF) -procedures ongeveer 15 eieren extraheren, ze bevruchten en vervolgens genetische tests uitvoeren vóór implantatie; op dit moment kun je erachter komen hoe ziekten die verband houden met een mutatie van één gen eruit zien, en eenvoudige kenmerken zoals haar- of oogkleur. Als we miljoenen, en daarna miljarden mensen met gesequentieerde genomen bereiken, kunnen we inzicht krijgen in hoe schaalgenetica werkt, en kunnen we slimmere keuzes maken.
Stel je voor dat je in 2023 een vruchtbaarheidskliniek bezoekt. U geeft een stukje huid of bloed af en door middel van in vitro gametogenese (IVG) worden uw huid of bloedcellen eicellen of sperma, ook als u onvruchtbaar bent, die later gecombineerd kunnen worden tot embryo's. Tientallen honderden embryo's gemaakt uit kunstmatige gameten doneren verschillende cellen, waarna de sequentie van deze cellen wordt bepaald. De gensequenties vertellen u over de waarschijnlijkheid van bepaalde eigenschappen en ziekten. "Wanneer de genetische basis overal is, zullen we met een steeds grotere nauwkeurigheid kunnen begrijpen hoe gezond een kind zal opgroeien."
Dit kan naar zijn mening leiden tot wilde en beangstigende gevolgen: als je 1000 eieren neemt en er een kiest met de optimale genetische sequenties, kun je je embryo 'trouwen' met iemand anders die soortgelijke dingen heeft gedaan op een andere genetische lijn. "Je 5 dagen oude embryo en het 5 dagen oude buitenaardse embryo krijgen een baby in het IVG-proces", zegt Metzel. "Dan krijgt die baby een baby met nog een vijf dagen oud embryo uit een andere genetische lijn, en kun je maar doorgaan."
Klinkt gek, nietwaar? Maar wacht, dat is niet alles. Zoals Jason Pontin dit jaar aan Wired vertelde: “Technologieën voor het bewerken van genen zoals CRISPR-Cas9 zullen het relatief gemakkelijk maken om genen te repareren, toe te voegen of te verwijderen tijdens IVG, waardoor ziekten worden geëlimineerd of verbeteringen worden aangebracht die door het genoom van een kind rimpelen. Dit klinkt misschien allemaal als sciencefiction, maar voor degenen die het onderzoek volgen, lijkt de combinatie van genbewerking en IVG meer dan alleen een waarschijnlijke - een onvermijdelijke ontwikkeling."
Alles gek is eenvoudig
Nadat we op de gladde helling van genbewerking en embryokoppeling zijn gestapt, beginnen we aan een dystopische race om de perfecte mens te creëren. Als iemand zoveel tijd en moeite steekt in het selecteren van hun embryo's, vraagt Metzel zich af, hoe zal hij dan een huwelijkspartner voor zijn kinderen kiezen? IVG zal hem in staat stellen de evolutie te versnellen.
"We moeten allemaal deel uitmaken van een inclusieve, geïntegreerde, wereldwijde dialoog over de toekomst van onze soort", zegt Metzel. "Gezondheidswerkers zullen hierbij belangrijke knooppunten zijn." Last but not least kan deze dialoog de kwestie van toegang tot technologieën zoals IVG aan de orde stellen; Moeten we enkele stappen ondernemen zodat de IVG niet verandert van een werktuig voor een welvarende minderheid in een werktuig voor een nog rijkere en meer minderheid, waardoor de ongelijkheid wordt geschud en de samenleving verder polariseert?
Zoals Pontin opmerkt, veroorzaakte IVG 40 jaar geleden ook angst, verwarring en weerstand - en vandaag is in-vitrofertilisatie net zo normaal en wijdverspreid als miljoenen gezonde baby's die met deze technologie zijn gemaakt.
Ilya Khel
