Дизайнерські діти і діти їхніх дітей: як ІЇ та геноміка вплинуть на відтворення?

Якщо окремо технології розвивалися не так швидко, як хотілося, зараз ми опинилися на роздоріжжі, коли нам доводиться досліджувати точки дотику технологій. Як відбувається в робототехніці визначається тим, що відбувається в області 3D-друку? Чого можна домогтися, застосовуючи новітні досягнення в області квантових обчислень до нанотехнологій? Серед усіх цих ліній є одне особливо цікавий перетин: штучний інтелект і геноміка. В кожній з цих областей спостерігається постійний прогрес, але Джеймі Метцель вважає, що саме їх конвергенція наблизить нас до незвіданих територій, про яких ми мріяли, читаючи наукову фантастику. «Почнеться перетягування каната, і це буде змагання між реаліями нашої біології з її вбудованими обмеженнями і масштабами наших прагнень», говорить він.

Метцель — старший науковий співробітник Атлантичної ради. Минулого тижня він розповів про свої думки щодо геноміки та ІІ, а також про те, куди їх конвергенція нас заведе.

Життя, до якої ми звикли

Метцель пояснює, що геноміка як область розвивалася повільно, але швидко набирала обертів. У 1953 році Джеймс Вотсон і Френсіс Крік ідентифікували структуру подвійної спіралі ДНК і зрозуміли, що порядок пар підстав містить скарбницю генетичної інформації. Це була книга життя, ми знайшли її.

У 2003 році, коли Проект людського геному було завершено (через 13 років і 2,7 мільярда доларів витрачених), ми дізналися, що геном складається з 3 мільярдів пар основ і розташування конкретних генів у наших хромосомах. Книга життя не просто існувала, її можна було прочитати.

Через п'ятнадцять років — у 2018 році — ми вже оволоділи навичками точного редагування генів рослин, тварин і людей. Все швидко змінюється і підштовхує нас до нових кордонів. Забудьте про читання книги життя — ми вчимося її писати.

«Читати, писати і зламувати — стає очевидно, що людські істоти являють собою чергову форму інформаційних технологій, і як наші інформаційні технології увійшли в експоненційну криву відкриттів, точно так само ми вступимо самі», говорить Метцель. «І це перехрещується з революцією в галузі ШІ».

Наука про життя плюс машинне навчання

В 2016 році програма AlphaGo від DeepMind обіграла кращого гравця світу в го. У 2017 році з'явилася AlphaGo Zero: на відміну від AlphaGo, AlphaGo Zero не навчалася на основі попередніх ігор в го, а просто вивчала правила гри в го — і за чотири дні обіграла програму AlphaGo.

Наша власна біологія, безумовно, набагато складніше гри в го, і з цього варто починати. «Система нашої власної біології, яку ми намагаємося зрозуміти, масивна, але що більш важливо — збагненна».

Візьміть стандартний набір правил нашої біології, дані геному — і, в кінцевому підсумку, може бути навіть перевершите саму природу.

Багато країн вже починають виробляти такі дані. Британський National Health Service нещодавно оголосив про план секвенувати геноми п'яти мільйонів британців за наступні п'ять років. У США дослідницька програма All of Us секвенирует мільйон американців. Китай ще більш агресивно підходить до секвенированию свого населення і ставить за мету секвенувати половину всіх новонароджених до 2020 року.

«Ми отримаємо масивні пули секвенированных геномних даних», говорить Метцель. «Справжнє відкриття народиться в порівнянні секвенированных геномів людей з їх електронними медичними записами, а в кінцевому підсумку і з їх записами про життя».

Змусити людей добровільно відкрити доступ до своїх даних — це вже інше питання. Але саме тут відсутність суворої захисту недоторканності особистих даних в Китаї може стати істотною перевагою.

Для порівняння генотипів і фенотипів в масштабі — спершу мільйони, потім сотні мільйонів, потім мільярди, — на думку Метцеля, нам знадобиться штучний інтелект та аналітичні інструменти великих даних, а також алгоритми, які набагато перевершують відомі нам. Ці інструменти дозволять нам перейти від точної медицини до предиктивної медицини, так що ми точно будемо знати, де і коли готові виникнути різні захворювання, і запобігати їх появі.

Але коли ми розблокуємо власну генетику, справа вже буде не тільки і не стільки в охороні здоров'я. У кінцевому підсумку йдеться про те, хто і що ми — люди. Мова піде про ідентичність.

Дизайнерські діти і їхні діти

На думку Метцеля, самим серйозним застосуванням нашого геномического знання буде селекція ембріонів.

В даний час процедури екстракорпорального запліднення (ЕКЗ) дозволяють екстрагувати близько 15 яйцеклітин, запліднювати їх, а потім проводити генетичне тестування перед імплантацією; на поточний момент можна дізнатися, як виглядають захворювання, пов'язані з мутацією одного гена, і прості риси зразок кольору волосся або очей. Коли ми доберемося до мільйонів, а потім мільярдів людей з секвенированными геномами, ми отримаємо інформацію про те, як працює генетика масштабів, і зможемо робити більш підкований вибір.

Уявіть відвідування клініки фертильності у 2023 році. Ви даєте шматочок шкіри або зразок крові, і завдяки використанню гаметогенезу in-vitro (IVG) ваші клітини шкіри або крові стають яйцеклітинами або спермою, навіть якщо ви безплідні, які в подальшому можна поєднати в ембріони. Десятки сотень ембріонів, створених з штучних гамет, віддають кілька клітин, після чого ці клітини секвенируются. Послідовності генів розкажуть вам проймовірність появи певних рис і хвороб. «Коли генетична основа буде всюди, ми зможемо розуміти з усе більш високим рівнем точності, наскільки здоровим виросте дитина».

Це, на його думку, може призвести до диким і страшним наслідкам: якщо ви візьмете 1000 яйцеклітин і виберете одну з оптимальними генетичними послідовностями, ви зможете потім «одружити» свій ембріон з ким-небудь ще, хто виконав аналогічні речі на інший генетичної лінії. «Ваш п'ятиденний ембріон і чужий п'ятиденний ембріон обзаведуться дитиною в процесі IVG», говорить Метцель. «Потім у цієї дитини буде дитина з іншим п'ятиденним ембріоном з іншої генетичної лінії, і можна продовжувати і продовжувати».

Звучить неймовірно, чи не так? Але почекайте, це ще не все. Як розповідав Джейсон Понтин в цьому році в журналі Wired, «технології редагування генів, начебто CRISPR-Cas9, дозволять відносно легко відновлювати, додавати або видаляти гени в процесі IVG, усуваючи хвороби або привносячи поліпшення, які брижами пройдуть через весь геном дитини. Усе це може звучати як наукова фантастика, але для тих, хто стежить за дослідженнями, комбінація редагування генів і IVG здається не просто ймовірним — неминучим розвитком».

Все просто шалений

Ступивши на слизьку доріжку редагування генів і спаровування ембріонів, ми відправимося в антиутопічну гонку по створенню ідеального людини. Якщо хтось вкладає стільки часу і сил відбір своїх ембріонів, задається питання Метцель, як він буде вибирати партнера по шлюбу для своїх дітей? IVG дозволить йому прискорити еволюцію.

«Нам всім потрібно стати частиною комплексного, інтегрованого, глобального діалогу про майбутнє нашого виду», говорить Метцель. «Фахівці в області охорони здоров'я стануть важливими вузлами в цьому». Не в останню чергу в цьому діалозі може виникнути питання доступу до таких технологій, як IVG; варто нам зробити деякі кроки, щоб IVG з інструменту для багатого меншини не став інструментом для ще більш багатого і ще більш меншини, тим самим розгойдавши нерівність і подальшу поляризацію суспільства?

Як зазначає Понтин, 40 років тому IVG теж викликала страх, збентеження та опір — а сьогодні екстракорпоральне запліднення настільки ж нормально і поширене, як і мільйони здорових немовлят, створених з використанням цієї технології.

Це доведеться регулювати. Бо це життя. Згодні? Розкажіть в нашому