Velen van ons worden geboren met kwaliteiten die helpen om beter te concurreren in de samenleving: schoonheid, intelligentie, spectaculair uiterlijk of fysieke kracht. Door de vooruitgang in de genetica, begint het erop te lijken dat we binnenkort toegang zullen hebben tot iets waar voorheen niet aan onderworpen was - om mensen te 'ontwerpen' zelfs voordat ze werden geboren. Om de noodzakelijke kwaliteiten te vragen, als ze niet door de natuur worden gegeven, de kansen die zo nodig zijn in het leven vooraf te bepalen. We doen dit met auto's en andere levenloze objecten, maar nu het menselijk genoom is gedecodeerd en we het al leren bewerken, lijkt het erop dat we dichter bij de opkomst van de zogenaamde "ontwerper", "geprojecteerde" kinderen komen. Lijkt het zo of wordt het binnenkort werkelijkheid?
Lulu en Nana uit Pandora's Box
De geboorte van de eerste kinderen met een aangepast genoom eind 2019 zorgde voor een serieuze weerklank in de wetenschappelijke gemeenschap en bij het publiek. He Jiankui, een bioloog aan de Southern University of Science and Technology, China (SUSTech) - Op 19 november 2018, aan de vooravond van de tweede International Summit on Human Genome Editing in Hong Kong, kondigde in een interview met Associated Press de geboorte aan van de allereerste kinderen met een bewerkt genoom.
De tweelingmeisjes zijn geboren in China. Hun namen, evenals de namen van hun ouders, zijn niet bekendgemaakt: de eerste "GGO-kinderen" op de planeet staan bekend als Lulu en Nana. Volgens de wetenschapper zijn de meisjes gezond en door interferentie met hun genoom is de tweeling immuun voor hiv.
De gebeurtenis, die misschien een nieuwe stap lijkt in de ontwikkeling van de mensheid, of in ieder geval de geneeskunde, zoals eerder vermeld, veroorzaakte geen positieve emoties bij de collega's van de wetenschapper. Integendeel, hij werd veroordeeld. Overheidsinstanties in China zijn een onderzoek gestart en alle experimenten met het menselijk genoom in het land zijn tijdelijk verboden.
Hij Jiankui.
Het experiment, niet gewaardeerd door het publiek, was als volgt. De wetenschapper nam sperma en eieren van de toekomstige ouders, voerde met hen in-vitrofertilisatie uit, hij bewerkte de genomen van de resulterende embryo's met behulp van de CRISPR / Cas9-methode. Nadat de embryo's in het slijmvlies van de baarmoeder van de vrouw waren geïmplanteerd, was de toekomstige moeder van de meisjes niet besmet met hiv, in tegenstelling tot de vader, die drager was van het virus.
Promotie video:
Het CCR5-gen, dat codeert voor een membraaneiwit dat door het menselijke immunodeficiëntievirus wordt gebruikt om cellen binnen te dringen, werd bewerkt. Als het wordt gewijzigd, zal een persoon met zo'n kunstmatige mutatie resistent zijn tegen infectie met het virus.
Lulu en Nana.
De mutatie die He Jiankui kunstmatig probeerde te creëren, wordt CCR5 Δ32 genoemd: het wordt ook in de natuur aangetroffen, maar slechts bij een paar mensen, en heeft al lang de aandacht van wetenschappers getrokken. Experimenten met muizen in 2016 toonden aan dat CCR5 Δ32 de hippocampusfunctie beïnvloedt, waardoor het geheugen aanzienlijk verbetert. De dragers zijn niet alleen immuun voor HIV, maar herstellen ook sneller na een beroerte of traumatisch hersenletsel, hebben een beter geheugen en leervermogen dan "gewone" mensen.
Tot nu toe kan echter geen enkele wetenschapper garanderen dat CCR5 Δ32 geen onbekende risico's met zich meebrengt en dat dergelijke manipulaties met het CCR5-gen geen negatieve gevolgen zullen hebben voor de drager van de mutatie. Nu is het enige negatieve gevolg van zo'n mutatie bekend: het organisme van de eigenaren is gevoeliger voor West-Nijlkoorts, maar deze ziekte is vrij zeldzaam.
Ondertussen heeft de universiteit waar de Chinese wetenschapper werkte haar werknemer verstoten. De alma mater verklaarde dat ze niets wisten van He Jiankui's experimenten, die ze een grove schending van ethische principes en wetenschappelijke praktijken noemden, en hij was er buiten de muren van de instelling mee bezig.
Opgemerkt moet worden dat het project zelf geen onafhankelijke bevestiging heeft gekregen en geen peer review heeft doorstaan, en dat de resultaten niet in wetenschappelijke tijdschriften zijn gepubliceerd. Alles wat we hebben zijn slechts de verklaringen van een wetenschapper.
Het werk van He Jiankui was in strijd met het internationale moratorium op dergelijke experimenten. Het verbod is in bijna alle landen op wetgevend niveau ingesteld. Collega's van de geneticus zijn het erover eens dat het gebruik van CRISPR / Cas9 genomic editing-technologie bij mensen enorme risico's met zich meebrengt.
Maar het belangrijkste punt van kritiek is dat het werk van de Chinese geneticus niets vernieuwends heeft: niemand heeft dergelijke experimenten eerder ondernomen uit angst voor onvoorspelbare gevolgen, omdat we niet weten welke problemen gemodificeerde genen kunnen veroorzaken voor hun dragers en nakomelingen.
Zoals de Britse geneticus Maryam Khosravi op haar Twitter-account zei: "Als we iets kunnen doen, betekent dat niet dat we het moeten doen."
Trouwens, in oktober 2018, zelfs vóór de schokkende verklaring van de Chinese wetenschapper, kondigden Russische genetici van het National Medical Research Center of Obstetrics, Gynecology and Perinatology, vernoemd naar Kulakov, ook de succesvolle verandering van het CCR5-gen aan met behulp van de CRISPR / Cas9-genomische editor en het verkrijgen van embryo's die niet onderhevig zijn aan hiv. Natuurlijk werden ze vernietigd, zodat het niet tot de geboorte van kinderen kwam.
40 jaar eerder
Vier decennia vooruitspoelen. In juli 1978 werd Louise Brown geboren in het VK - het eerste kind dat werd geboren als gevolg van in-vitrofertilisatie. Toen veroorzaakte haar geboorte veel herrie en verontwaardiging, en ging naar de ouders van de ‘reageerbuisbaby’ en de wetenschappers, die de bijnaam ‘artsen van Frankenstein’ kregen.
Louise Brown. In de kindertijd en nu.
Maar als dat succes sommigen bang maakte, gaf het anderen hoop. Dus vandaag zijn er op de planeet meer dan acht miljoen mensen die hun geboorte te danken hebben aan de IVF-techniek, en veel van de vooroordelen die toen populair waren, zijn weggenomen.
Toegegeven, er was nog een punt van zorg: aangezien de IVF-methode ervan uitgaat dat een 'klaar' menselijk embryo in de baarmoeder wordt geplaatst, kan het vóór implantatie genetisch gemodificeerd zijn. Zoals we kunnen zien, is dit na een paar decennia precies wat er gebeurde.
IVF-procedure.
Kan er dus een parallel worden getrokken tussen de twee gebeurtenissen - de geboorte van Louise Brown en de Chinese tweeling Lula en Nana? Is het de moeite waard om te argumenteren dat de doos van Pandora open is en dat het zeer binnenkort mogelijk zal zijn om een kind te 'bestellen' dat is gemaakt volgens een project, dat wil zeggen een ontwerper? En het allerbelangrijkste: zal de houding van de samenleving ten opzichte van dergelijke kinderen veranderen, zoals deze tegenwoordig praktisch is veranderd ten opzichte van kinderen "uit een reageerbuis"?
Embryoselectie of genetische modificatie?
Maar niet alleen genoombewerking brengt ons dichter bij een toekomst waarin kinderen vooraf geplande kwaliteiten zullen hebben. Lulu en Nana danken hun geboorte niet alleen aan CRISPR / Cas9-technologieën voor genbewerking en IVF, maar ook aan pre-implantatie genetische diagnose van embryo's (PGD). Tijdens zijn experiment gebruikte He Jiankui PGD van bewerkte embryo's om chimerisme en afwijkende fouten op te sporen.
En als het bewerken van menselijke embryo's verboden is, dan is pre-implantatie genetische diagnostiek, die bestaat uit het sequencen van het genoom van embryo's voor bepaalde erfelijke genetische ziekten, en de daaropvolgende selectie van gezonde embryo's dat niet. PGD is een soort alternatief voor prenatale diagnose, maar dan zonder de noodzaak om de zwangerschap af te breken in geval van genetische afwijkingen.
In het proces van PGD worden embryo's verkregen door in-vitrofertilisatie onderworpen aan genetische screening. De procedure omvat het verwijderen van cellen uit embryo's in een zeer vroeg stadium van ontwikkeling en het "lezen" van hun genomen. Het DNA wordt geheel of gedeeltelijk gelezen om te bepalen welke varianten van genen het draagt. Daarna kunnen de aanstaande ouders kiezen welke embryo's ze willen implanteren in de hoop op zwangerschap.
Preim. lantation genetische diagnose (PGD).
Pre-implantatie genetische diagnose wordt al gebruikt door stellen die denken dat ze genen dragen voor bepaalde erfelijke ziekten om embryo's te identificeren die deze genen missen. In de VS worden dergelijke tests in ongeveer 5% van de IVF-gevallen gebruikt. Het wordt meestal uitgevoerd op drie tot vijf dagen oude embryo's. Dergelijke tests kunnen genen detecteren die ongeveer 250 ziekten dragen, waaronder thalassemie, vroege ziekte van Alzheimer en cystische fibrose.
Maar vandaag is PGD niet erg aantrekkelijk als technologie voor het ontwerpen van kinderen. De procedure voor het verkrijgen van eieren is onaangenaam, brengt risico's met zich mee en biedt niet het vereiste aantal cellen voor selectie. Maar alles zal veranderen zodra het mogelijk wordt om meer eitjes voor bevruchting te verkrijgen (bijvoorbeeld uit huidcellen), en tegelijkertijd zullen de snelheid en prijs van genoomsequencing toenemen.
Bio-ethicus Henry Greeley van de Stanford University in Californië zegt: "Bijna alles wat je kunt doen met genbewerking, kun je doen met embryoselectie."
Is DNA-bestemming?
Volgens experts zal de vooruitgang in technologieën voor het lezen van de genetische code die in onze chromosomen is vastgelegd de komende decennia in ontwikkelde landen een toenemend aantal mensen de kans geven om hun genen te sequencen. Maar het gebruik van genetische gegevens om te voorspellen wat voor soort persoon een embryo zal worden, is moeilijker dan het klinkt.
Veel mensen geloven dat er een direct en ondubbelzinnig verband bestaat tussen hun genen en eigenschappen. Het idee van het bestaan van genen die direct verantwoordelijk zijn voor intelligentie, homoseksualiteit of bijvoorbeeld muzikale vaardigheden, is wijdverbreid. Maar zelfs met het voorbeeld van het eerder genoemde CCR5-gen, een verandering die de werking van de hersenen beïnvloedt, zagen we dat alles niet zo eenvoudig is.
Er zijn veel - meestal zeldzame - genetische ziekten die nauwkeurig kunnen worden herkend door een specifieke genmutatie. In de regel is er echt een direct verband tussen zo'n genafbraak en de ziekte.
De meest voorkomende ziekten of medische predisposities - diabetes, hartaandoeningen of bepaalde soorten kanker - worden geassocieerd met meerdere of zelfs veel genen en kunnen niet met enige zekerheid worden voorspeld. Bovendien zijn ze afhankelijk van veel omgevingsfactoren, bijvoorbeeld van iemands dieet.
Maar als het gaat om complexere dingen zoals persoonlijkheid en intelligentie, weten we hier niet veel over welke genen erbij betrokken zijn. Wetenschappers verliezen hun positieve houding echter niet. Naarmate het aantal mensen van wie de genomen is gesequenced toeneemt, zullen we meer over dit gebied kunnen leren.
Ondertussen merkt Euan Birney, directeur van het European Bioinformatics Institute in Cambridge, op dat genoomdecodering niet alle vragen zal beantwoorden: "We moeten wegkomen van het idee dat je DNA je lot is."
Dirigent en orkest
Dit is echter niet alles. Niet alleen genen zijn verantwoordelijk voor onze intelligentie, karakter, lichaamsbouw en uiterlijk, maar ook epigenen - specifieke tags die de activiteit van genen bepalen, maar geen invloed hebben op de primaire structuur van DNA.
Als het genoom een set genen in ons organisme is, dan is het epigenoom een set tags die de activiteit van genen bepalen, een soort regulerende laag die zich als het ware bovenop het genoom bevindt. Als reactie op externe factoren geeft hij opdracht welke genen moeten werken en welke moeten slapen. Het epigenoom is de dirigent, het genoom is het orkest, waarin elke muzikant zijn eigen rol heeft.
Dergelijke commando's hebben geen invloed op de DNA-sequenties, ze schakelen eenvoudigweg sommige genen in (express) en schakelen andere uit (onderdrukken). Dus niet alle genen die op onze chromosomen zitten, werken. De manifestatie van een bepaalde fenotypische eigenschap, het vermogen om te interageren met de omgeving en zelfs de snelheid van veroudering hangen af van welk gen geblokkeerd of gedeblokkeerd is.
Het bekendste en, naar men aanneemt, het belangrijkste epigenetische mechanisme is DNA-methylering, de toevoeging van CH3-groep door DNA-enzymen - methyltransferasen aan cytosine - een van de vier stikstofbasen in DNA.
Epigenome.
Wanneer een methylgroep aan het cytosine van een bepaald gen is gehecht, wordt het gen uitgeschakeld. Maar verrassend genoeg wordt het gen in zo'n "slapende" toestand doorgegeven aan het nageslacht. Een dergelijke overdracht van karakters die door levende wezens tijdens het leven zijn verworven, wordt epigenetische overerving genoemd, die verschillende generaties aanhoudt.
Epigenetica - de wetenschap die de kleine zus van de genetica wordt genoemd - onderzoekt hoe het in- en uitschakelen van genen onze fenotypische eigenschappen beïnvloedt. Volgens veel experts ligt het in de ontwikkeling van epigenetica dat het toekomstige succes van de technologie voor het maken van designerkinderen ligt.
Door epigenetische "merktekens" toe te voegen of te verwijderen, kunnen we, zonder de DNA-sequentie te beïnvloeden, beide ziekten bestrijden die zijn ontstaan onder invloed van ongunstige factoren, en de "catalogus" van de ontwerpkenmerken van het geplande kind uitbreiden.
Is het Gattaki-scenario en andere angsten echt?
Velen zijn bang dat we door het bewerken van het genoom - om ernstige genetische ziekten te voorkomen - verder zullen gaan met het verbeteren van mensen, en daar zijn we niet ver verwijderd van de opkomst van een superman of de vertakking van de mensheid in biologische kasten, zoals Yuval Noah Harari voorspelt.
Bio-ethicus Ronald Greene van Dartmouth College in New Hampshire gelooft dat technologische vooruitgang "menselijk ontwerp" toegankelijker kan maken. In de komende 40-50 jaar, zegt hij, “zullen we het gebruik van gen-editing en reproductieve technologieën zien om mensen te verbeteren; we kunnen de kleur van ogen en haar voor ons kind kiezen, we willen verbeterde atletische vaardigheden, lees- of rekenvaardigheden, enzovoort."
De opkomst van designer-kinderen gaat echter niet alleen gepaard met onvoorspelbare medische gevolgen, maar ook met een toenemende sociale ongelijkheid.
Zoals bio-ethisch wetenschapper Henry Greeley opmerkt, zou een haalbare verbetering van de gezondheid met 10-20% door PGD, naast de voordelen die rijkdom al met zich meebrengt, kunnen leiden tot een groter wordende kloof in de gezondheidsstatus van rijk en arm - zowel in de samenleving als tussen landen.
En nu zijn er in de verbeelding vreselijke beelden van een genetische elite, zoals afgebeeld in de dystopische thriller Gattaca: de vooruitgang van de technologie heeft ertoe geleid dat eugenetica niet langer als een schending van morele en ethische normen wordt beschouwd, en de productie van ideale mensen wordt op gang gebracht. In deze wereld is de mensheid verdeeld in twee sociale klassen - "geldig" en "ongeldig". De eerste zijn in de regel het resultaat van het bezoek van een ouder aan een arts en de laatste is een natuurlijke bevruchting. Alle deuren staan open voor “goed”, en “ongeschikt” zijn in de regel overboord.
Still uit de film "Gattaca" (1997, VS).
Laten we terugkeren naar onze realiteit. We merkten op dat het nog niet mogelijk is om de gevolgen van interferentie met de DNA-sequentie te voorspellen: genetica geeft geen antwoord op veel vragen en epigenetica bevindt zich eigenlijk in een vroeg ontwikkelingsstadium. Elk experiment met de geboorte van kinderen met een aangepast genoom houdt een significant risico in dat op lange termijn een probleem kan worden voor dergelijke kinderen, hun nakomelingen en mogelijk de hele menselijke soort.
Maar de vooruitgang van de technologie op dit gebied, die ons waarschijnlijk van enkele problemen heeft gered, zal nieuwe toevoegen. De opkomst van in alle opzichten perfecte designerkinderen die, als ze volwassen zijn geworden, lid worden van de samenleving, kunnen een ernstig probleem veroorzaken in de vorm van een toenemende sociale ongelijkheid, al op genetisch niveau.
Er is nog een ander probleem: we hebben het onderwerp in kwestie niet door de ogen van een kind bekeken. Mensen hebben soms de neiging de mogelijkheden van de wetenschap te overschatten, en de verleiding om de noodzaak van nauwgezette zorg voor hun kind, zijn opvoeding en studie te vervangen door het betalen van rekeningen in een gespecialiseerde kliniek, kan groot zijn. Wat als de designerjongen, in wie zoveel geld wordt geïnvesteerd en die zoveel verwachtingen heeft, niet aan die verwachtingen voldoet? Als hij, ondanks de intelligentie die in de genen is geprogrammeerd en een spectaculair uiterlijk, niet wordt wat ze wilden doen? Genen zijn nog niet het lot.
