Projektowanie ludzi: generacja GMO

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Wielu z nas rodzi się z cechami, które pomagają lepiej konkurować w społeczeństwie: uroda, inteligencja, spektakularny wygląd czy siła fizyczna. Ze względu na postęp w genetyce zaczyna się wydawać, że już niedługo będziemy mogli uzyskać dostęp do czegoś, czego wcześniej nie podlegało – „projektować” ludzi jeszcze przed ich narodzinami. Zapytać o niezbędne cechy, jeśli nie są one dane z natury, z góry określając możliwości tak niezbędne w życiu. Robimy to z samochodami i innymi przedmiotami nieożywionymi, ale teraz, gdy ludzki genom został odszyfrowany i już uczymy się go edytować, wydaje się, że zbliżamy się do pojawienia się tak zwanych „projektantów”, „projektowanych” dzieci. Czy tak się wydaje, czy wkrótce stanie się rzeczywistością?

Lulu i Nana z puszki Pandory

Narodziny pierwszych dzieci ze zmodyfikowanym genomem pod koniec 2019 roku wywołały poważny rezonans w środowisku naukowym i opinii publicznej. He Jiankui, biolog z Południowego Uniwersytetu Nauki i Technologii w Chinach (SUSTech) – 19 listopada 2018 r., w przeddzień drugiego Międzynarodowego Szczytu Edycji Genomu Człowieka w Hongkongu, w wywiadzie dla Associated Press, ogłosił narodziny pierwszych dzieci ze zmodyfikowanym genomem.

Bliźniaczki urodziły się w Chinach. Ich imiona, podobnie jak imiona ich rodziców, nie zostały ujawnione: pierwsze „dzieci GMO” na planecie znane są jako Lulu i Nana. Zdaniem naukowca dziewczynki są zdrowe, a ingerencja w ich genom uodporniła bliźnięta na HIV.

Wydarzenie, które może wydawać się nowym krokiem w rozwoju ludzkości, a przynajmniej medycyny, jak już wspomniano, nie wywołało wśród kolegów naukowca pozytywnych emocji. Wręcz przeciwnie, został skazany. Agencje rządowe w Chinach rozpoczęły dochodzenie i wszystkie eksperymenty z ludzkim genomem w tym kraju zostały tymczasowo zakazane.

On Jiankui / ©apnews.com/Mark Schiefelbein

Eksperyment, nie doceniony przez publiczność, wyglądał następująco. Naukowiec pobierał nasienie i komórki jajowe od przyszłych rodziców, przeprowadzał z nimi zapłodnienie in vitro, edytował genomy powstałych zarodków metodą CRISPR/Ca9. Po wszczepieniu embrionów w wyściółkę macicy kobiety przyszła matka dziewczynek nie została zarażona wirusem HIV, w przeciwieństwie do ojca, który był nosicielem wirusa.

Gen CCR5, który koduje białko błonowe wykorzystywane przez ludzki wirus niedoboru odporności do wnikania do komórek, został poddany edycji. Jeśli zostanie zmodyfikowany, osoba z taką sztuczną mutacją będzie odporna na zakażenie wirusem.

Lulu i Nana / © burcualem.com

Mutacja, którą He Jiankui próbował stworzyć sztucznie, nazywa się CCR5 Δ32: występuje w naturze, ale tylko u kilku osób i od dawna przyciąga uwagę naukowców. Eksperymenty na myszach w 2016 roku wykazały, że CCR5 Δ32 wpływa na funkcję hipokampa, znacznie poprawiając pamięć. Jej nosiciele są nie tylko odporni na HIV, ale także szybciej wracają do zdrowia po udarze czy urazie mózgu, mają lepszą pamięć i zdolność uczenia się niż „zwykli” ludzie.

To prawda, do tej pory żaden naukowiec nie może zagwarantować, że CCR5 Δ32 nie niesie ze sobą nieznanego ryzyka i że takie manipulacje z genem CCR5 nie spowodują negatywnych konsekwencji dla nosiciela mutacji. Teraz znana jest jedyna negatywna konsekwencja takiej mutacji: organizm jej właścicieli jest bardziej podatny na gorączkę Zachodniego Nilu, ale ta choroba jest dość rzadka.

Tymczasem uniwersytet, na którym pracował chiński naukowiec, wyrzekł się swojego pracownika. Alma mater powiedział, że nie wiedzieli o eksperymentach He Jiankui, które nazwali rażącym naruszeniem zasad etycznych i praktyki naukowej, a on był zaangażowany w nie poza murami instytucji.

Należy zaznaczyć, że sam projekt nie uzyskał niezależnego potwierdzenia i nie przeszedł recenzji naukowej, a jego wyniki nie zostały opublikowane w czasopismach naukowych. Wszystko, co mamy, to tylko wypowiedzi naukowca.

Praca He Jiankui naruszyła międzynarodowe moratorium na takie eksperymenty. Zakaz jest ustanawiany na poziomie legislacyjnym w prawie wszystkich krajach. Koledzy genetyka zgadzają się, że stosowanie technologii edycji genomu CRISPR / Cas9 u ludzi niesie ze sobą ogromne ryzyko.

Ale kluczowym punktem krytyki jest to, że praca chińskiego genetyka nie ma nic innowacyjnego: nikt wcześniej nie podejmował takich eksperymentów z obawy przed nieprzewidywalnymi konsekwencjami, ponieważ nie wiemy, jakie problemy mogą stwarzać zmodyfikowane geny dla swoich nosicieli i potomków.

Jak powiedziała brytyjska genetyk Maryam Khosravi na swoim koncie na Twitterze: „Jeśli możemy coś zrobić, nie oznacza to, że musimy to zrobić”.

Nawiasem mówiąc, jeszcze w październiku 2018 roku, jeszcze przed szokującą wypowiedzią chińskiego naukowca, rosyjscy genetycy z Narodowego Centrum Badań Medycznych Położnictwa, Ginekologii i Perinatologii im. Kułakowa ogłosili również udaną zmianę genu CCR5 przy użyciu genomu CRISPR/Ca9 redaktor i pozyskiwanie embrionów, które nie podlegają skutkom HIV. Oczywiście zostały zniszczone, aby nie doszło do narodzin dzieci.

40 lat wcześniej

Przewińmy cztery dekady do przodu. W lipcu 1978 roku w Wielkiej Brytanii urodziła się Louise Brown - pierwsze dziecko urodzone w wyniku zapłodnienia in vitro. Potem jej narodziny wywołały wiele hałasu i oburzenia i trafiły do rodziców „dziecka z probówki” i naukowców, których nazywano „lekarzami Frankensteina”.

Louise Brown. W dzieciństwie i teraz / © codzienna poczta.co.uk

Ale jeśli ten sukces niektórych przerażał, innym dawał nadzieję. Tak więc dzisiaj na planecie jest ponad osiem milionów ludzi, którzy zawdzięczają swoje narodziny metodzie zapłodnienia in vitro, a wiele z popularnych wówczas uprzedzeń zostało rozwianych.

Co prawda była jeszcze jedna obawa: skoro metoda IVF zakłada, że „gotowy” ludzki embrion jest umieszczany w macicy, może on zostać zmodyfikowany genetycznie przed implantacją. Jak widać, po kilkudziesięciu latach tak właśnie się stało.

Procedura IVF / © freepik.com

Czy zatem można narysować paralelę między tymi dwoma wydarzeniami - narodzinami Louise Brown i chińskimi bliźniakami Lula i Nana? Czy warto przekonywać, że puszka Pandory jest otwarta i już niedługo będzie można „zamówić” dziecko stworzone według projektu, czyli designerskiego. A co najważniejsze, czy zmieni się nastawienie społeczeństwa do takich dzieci, tak jak dziś praktycznie zmieniło się w stosunku do dzieci „z probówki”?

Selekcja zarodków czy modyfikacja genetyczna?

Jednak edycja genomu nie jest jedyną rzeczą, która przybliża nas do przyszłości, w której dzieci będą miały wcześniej zaplanowane cechy. Lulu i Nana zawdzięczają swoje narodziny nie tylko technologiom edycji genów CRISPR / Cas9 i IVF, ale także preimplantacyjnej diagnostyce genetycznej zarodków (PGD). Podczas swojego eksperymentu He Jiankui użył PGD edytowanych embrionów do wykrycia chimeryzmu i błędów niezgodnych z celem.

A jeśli edycja ludzkich embrionów jest zabroniona, to preimplantacyjna diagnostyka genetyczna, polegająca na sekwencjonowaniu genomu embrionów pod kątem niektórych dziedzicznych chorób genetycznych, a następnie selekcji zdrowych embrionów, już nie. PGD jest swego rodzaju alternatywą dla diagnostyki prenatalnej, jedynie bez konieczności przerywania ciąży w przypadku stwierdzenia nieprawidłowości genetycznych.

Eksperci zwracają uwagę, że pierwsze „prawomocne” dzieci projektantów zostaną pozyskane właśnie poprzez selekcję embrionów, a nie w wyniku manipulacji genetycznych.

Podczas PGD zarodki uzyskane w wyniku zapłodnienia in vitro poddawane są przesiewowi genetycznemu. Procedura polega na usunięciu komórek z zarodków na bardzo wczesnym etapie rozwoju i „odczytaniu” ich genomów. Całość lub część DNA jest odczytywana w celu określenia, które warianty genów zawiera. Następnie przyszli rodzice będą mogli wybrać, które zarodki wszczepić w nadziei na ciążę.

Diagnostyka Preimplantacyjna (PGD) / ©vmede.org

Preimplantacyjna diagnostyka genetyczna jest już wykorzystywana przez pary, które uważają, że posiadają geny niektórych chorób dziedzicznych, aby identyfikować zarodki nieposiadające tych genów. W USA takie testy stosuje się w około 5% przypadków zapłodnienia in vitro. Zwykle wykonuje się ją na zarodkach w wieku od trzech do pięciu dni. Takie testy mogą wykryć geny przenoszące około 250 chorób, w tym talasemię, wczesną chorobę Alzheimera i mukowiscydozę.

Dopiero dziś PGD nie jest zbyt atrakcyjną technologią projektowania dzieci. Procedura pozyskiwania jaj jest nieprzyjemna, niesie za sobą ryzyko i nie zapewnia wymaganej liczby komórek do selekcji. Ale wszystko się zmieni, gdy tylko będzie można uzyskać więcej jajeczek do zapłodnienia (na przykład z komórek skóry), a jednocześnie wzrośnie szybkość i cena sekwencjonowania genomu.

Bioetyk Henry Greeley z Uniwersytetu Stanforda w Kalifornii stwierdza: „Prawie wszystko, co można zrobić z edycją genów, można zrobić z selekcją embrionów”.

Czy przeznaczenie DNA?

Zdaniem ekspertów, w nadchodzących dziesięcioleciach w krajach rozwiniętych postęp w technologiach odczytywania kodu genetycznego zapisanego w naszych chromosomach da coraz większej liczbie osób możliwość sekwencjonowania swoich genów. Jednak wykorzystanie danych genetycznych do przewidywania, jaką osobą stanie się embrion, jest trudniejsze, niż się wydaje.

Z pewnością ważne są badania nad genetycznymi podstawami zdrowia człowieka. Mimo to genetycy niewiele zrobili, aby rozwiać uproszczone poglądy na temat wpływu genów na nas.

Wiele osób uważa, że istnieje bezpośredni i jednoznaczny związek między ich genami a cechami. Powszechna jest idea istnienia genów bezpośrednio odpowiedzialnych za inteligencję, homoseksualizm, czy np. zdolności muzyczne. Ale nawet na przykładzie wspomnianego genu CCR5, którego zmiana wpływa na funkcjonowanie mózgu, przekonaliśmy się, że nie wszystko jest takie proste.

Istnieje wiele – w większości rzadkich – chorób genetycznych, które można dokładnie rozpoznać po określonej mutacji genu. Z reguły istnieje bezpośredni związek między takim uszkodzeniem genu a chorobą.

Najczęstsze choroby lub predyspozycje medyczne – cukrzyca, choroby serca czy niektóre rodzaje raka – są powiązane z kilkoma, a nawet wieloma genami i nie można ich przewidzieć z całą pewnością. Ponadto zależą od wielu czynników środowiskowych – na przykład od diety danej osoby.

Ale jeśli chodzi o bardziej złożone rzeczy, takie jak osobowość i inteligencja, tutaj niewiele wiemy o tym, które geny są zaangażowane. Jednak naukowcy nie tracą pozytywnego nastawienia. Wraz ze wzrostem liczby osób, których genomy zostały zsekwencjonowane, będziemy mogli dowiedzieć się więcej o tym obszarze.

Tymczasem Euan Birney, dyrektor Europejskiego Instytutu Bioinformatyki w Cambridge, sugerując, że odszyfrowanie genomu nie da odpowiedzi na wszystkie pytania, zauważa: „Musimy uciec od pomysłu, że twoje DNA jest twoim przeznaczeniem”.

Dyrygent i orkiestra

To jednak nie wszystko. Za naszą inteligencję, charakter, budowę ciała i wygląd odpowiadają nie tylko geny, ale także epigeny – specyficzne znaczniki, które determinują aktywność genów, ale nie wpływają na pierwotną strukturę DNA.

Jeśli genom jest zbiorem genów w naszym ciele, to epigenom jest zbiorem znaczników, które określają aktywność genów, rodzajem warstwy regulacyjnej znajdującej się niejako na górze genomu. W odpowiedzi na czynniki zewnętrzne rozkazuje, które geny powinny działać, a które spać. Epigenom to dyrygent, genom to orkiestra, w której każdy muzyk ma swój udział.

Takie polecenia nie wpływają na sekwencje DNA, po prostu włączają (wyrażają) niektóre geny, a wyłączają (wypierają) inne. Dlatego nie wszystkie geny znajdujące się na naszych chromosomach działają. Manifestacja tej lub innej cechy fenotypowej, zdolność do interakcji ze środowiskiem, a nawet tempo starzenia zależą od tego, który gen jest zablokowany lub odblokowany.

Najbardziej znanym i, jak się uważa, najważniejszym mechanizmem epigenetycznym jest metylacja DNA, czyli dodanie grupy CH3 przez enzymy DNA – metylotransferazy do cytozyny – jednej z czterech zasad azotowych w DNA.

Epigenom / ©celgene.com

Kiedy grupa metylowa jest przyłączona do cytozyny, która jest częścią określonego genu, gen jest wyłączany. Ale, co zaskakujące, w takim stanie „uśpienia” gen jest przekazywany potomstwu. Takie przeniesienie cech nabytych przez żywe istoty podczas życia nazywa się dziedziczeniem epigenetycznym, które utrzymuje się przez kilka pokoleń.

Epigenetyka - nauka zwana młodszą siostrą genetyki - bada, w jaki sposób włączanie i wyłączanie genów wpływa na nasze cechy fenotypowe. Według wielu ekspertów to właśnie w rozwoju epigenetyki leży przyszły sukces technologii tworzenia designerskich dzieci.

Dodając lub usuwając „znaczniki” epigenetyczne możemy bez wpływu na sekwencję DNA zwalczać zarówno choroby powstałe pod wpływem niekorzystnych czynników, jak i poszerzać „katalog” planowanych cech konstrukcyjnych dziecka.

Czy scenariusz Gattaki i inne obawy są prawdziwe?

Wielu obawia się, że od edycji genomu – w celu uniknięcia poważnych chorób genetycznych – przejdziemy do doskonalenia ludzi, a tam już niedługo pojawi się superman czy rozgałęzienie ludzkości w kasty biologiczne, jak przewidział Yuval Noah Harari.

Bioetyk Ronald Greene z Dartmouth College w New Hampshire uważa, że postęp technologiczny może uczynić „ludzki projekt” bardziej dostępnym. W ciągu najbliższych 40-50 lat, mówi, „zobaczymy wykorzystanie edycji genów i technologii reprodukcyjnych do ulepszania ludzi; będziemy mogli wybrać kolor oczu i włosów dla naszego dziecka, chcemy poprawić zdolności sportowe, umiejętności czytania czy liczenia i tak dalej.”

Pojawienie się dzieci projektantów obarczone jest jednak nie tylko nieprzewidywalnymi konsekwencjami medycznymi, ale także pogłębiającą się nierównością społeczną.

Jak wskazuje bioetyczny naukowiec Henry Greeley, 10-20% osiągalna poprawa zdrowia dzięki PGD, oprócz korzyści, które już przynosi bogactwo, może prowadzić do pogłębiającej się luki w stanie zdrowia bogatych i biednych – zarówno w społeczeństwie, jak i między krajami.

I teraz w wyobraźni pojawiają się straszne obrazy genetycznej elity, takie jak te przedstawione w dystopijnym thrillerze Gattaca: postęp techniki doprowadził do tego, że eugenika przestała być uważana za pogwałcenie norm moralnych i etycznych, a produkcja idealnych ludzi zostaje uruchomiona. W tym świecie ludzkość dzieli się na dwie klasy społeczne – „ważną” i „nieważną”. Te pierwsze są z reguły wynikiem wizyty rodziców u lekarza, a te drugie są wynikiem naturalnego zapłodnienia. Wszystkie drzwi są otwarte na „dobre”, a „niesprawne” z reguły są za burtą.

Kadr z filmu "Gattaca" (1997, USA)

Wróćmy do naszej rzeczywistości. Zauważyliśmy, że nie jest jeszcze możliwe przewidzenie konsekwencji ingerencji w sekwencję DNA: genetyka nie dostarcza odpowiedzi na wiele pytań, a epigenetyka jest właściwie na wczesnym etapie rozwoju. Każdy eksperyment z narodzinami dzieci ze zmodyfikowanym genomem to spore ryzyko, że w dłuższej perspektywie może stać się problemem dla takich dzieci, ich potomków i być może całego gatunku ludzkiego.

Ale postęp technologii w tej dziedzinie, uratował nas prawdopodobnie przed pewnymi problemami, doda nowe. Pojawienie się doskonałych pod każdym względem dzieci projektantów, które po osiągnięciu dojrzałości staną się członkami społeczeństwa, może stworzyć poważny problem w postaci pogłębienia nierówności społecznej już na poziomie genetycznym.

Jest jeszcze jeden problem: nie spojrzeliśmy na omawiany temat oczami dziecka. Ludzie czasem przeceniają możliwości nauki, a pokusa zastąpienia potrzeby żmudnej opieki nad dzieckiem, jego wychowaniem i nauką opłacaniem rachunków w specjalistycznej klinice może być wielka. A jeśli dzieciak projektanta, w którego zainwestowano tyle pieniędzy i który ma tak wiele oczekiwań, nie spełni tych nadziei? Jeśli mimo inteligencji zaprogramowanej w genach i spektakularnego wyglądu nie stanie się tym, co chcieli zrobić? Geny nie są jeszcze przeznaczeniem.