Eugenics 2.0: Vi er ved begyndelsen af ​​at vælge embryoner efter sundhed, højde og mere

Landhold

Nathan Treff blev diagnosticeret med type 1-diabetes som 24-årig. Det er en sygdom, der kører i familier, men den har komplekse årsager. Mere end ét gen er involveret. Og miljøet spiller også en rolle.

Så du ved ikke, hvem der får det. Treffs bedstefar havde det, og mistede et ben. Men Treffs tre små børn har det fint indtil videre. Han krydser fingre for, at de ikke udvikler det senere.

Nu arbejder Treff, en in vitro-fertiliseringsspecialist, på en radikal måde at ændre oddsene på. Ved at bruge en kombination af computermodeller og DNA-tests kan startup-virksomheden, han arbejder med, Genomisk forudsigelse , mener, at det har en måde at forudsige, hvilke IVF-embryoner i en laboratorieskål, der med størst sandsynlighed vil udvikle type 1-diabetes eller andre komplekse sygdomme. Bevæbnet med sådanne statistiske scorecards kunne læger og forældre klemme sig sammen og vælge at undgå embryoner med svigtende karakterer.

IVF-klinikker tester allerede embryoners DNA for at opdage sjældne sygdomme, såsom cystisk fibrose, forårsaget af defekter i et enkelt gen. Men disse præimplantationstests er klar til et dramatisk spring fremad, efterhånden som det bliver muligt at kigge dybere på et embryos genom og skabe brede statistiske prognoser om den person, det ville blive.

Fremskridtet sker, siger videnskabsmænd, takket være en voksende strøm af genetiske data indsamlet fra store befolkningsundersøgelser. Efterhånden som statistiske modeller kendt som forudsigere opsluger DNA og sundhedsoplysninger om hundredtusindvis af mennesker, bliver de mere præcise til at spotte de genetiske mønstre, der varsler sygdomsrisiko. Men de har en kontroversiel side, da de samme teknikker kan bruges til at projicere den eventuelle højde, vægt, hudtone og endda intelligens af et IVF-embryo.

Ud over Treff, som er virksomhedens videnskabelige chef, er grundlæggerne af Genomic Prediction Stephen Hsu, en fysiker, der er vicepræsident for forskning ved Michigan State University, og Laurent Tellier, en dansk bioinformatiker, der er administrerende direktør. Både Hsu og Tellier har været tæt involveret i et projekt i Kina, der har til formål at sekventere genomerne af matematiske genier, i håb om at kaste lys over det genetiske grundlag for IQ.

Spotting af outliers

Virksomhedens planer er afhængige af en flodbølge af ny viden, der viser, hvordan små genetiske forskelle kan lægge op til at sætte én person, men ikke en anden, i høje odds for diabetes, en neurotisk personlighed eller en højere eller kortere højde. I forvejen bruges sådanne polygene risikoscores i direkte-til-forbruger-gentest, såsom rapporter fra 23andMe, der fortæller kunderne deres genetiske chance for at blive overvægtige.

For voksne er risikoscore lidt mere end en nyhed eller en kilde til sundhedsråd, de kan ignorere. Men hvis den samme information genereres om et embryo, kan det føre til eksistentielle konsekvenser: Hvem bliver født, og hvem bliver i en laboratoriefryser.

Jeg minder mine partnere om: 'Du ved, hvis mine forældre havde denne test, ville jeg ikke være her,' siger Treff, en prisvindende ekspert i diagnostisk teknologi, som er forfatter til mere end 90 videnskabelige artikler.

Genomic Prediction blev grundlagt i år og har rejst midler fra venturekapitalister i Silicon Valley, selvom det afviser at sige, hvem de er. Tellier, hvis inspiration er science fiction-filmen Gattaca , siger, at virksomheden planlægger at tilbyde rapporter til IVF-læger og forældre, der identificerer outliers - de embryoner, hvis genetiske score placerer dem i den forkerte ende af en statistisk kurve for lidelser som diabetes, osteoporose i det sene liv, skizofreni og dværgvækst, afhængigt af om modeller for disse problemer viser sig at være nøjagtige.

Et dage gammelt menneskeligt embryo i en IVF-klinik. Nogle celler kan fjernes for at udføre DNA-tests. dallasfertility.com

Virksomhedens koncept, som det kalder udvidet præimplantations genetisk testning eller ePGT, ville effektivt tilføje en række almindelige sygdomsrisici til menuen af ​​sjældne allerede tilgængelige, som det også planlægger at teste for. Dets reklamemateriale bruger et billede af et stort set nedsænket isbjerg for at få ideen igennem. Vi tror, ​​det vil blive en standard del af IVF-processen, siger Tellier, ligesom en test for Downs syndrom er en standard del af graviditeten.

Nogle eksperter kontaktet af MED Teknologigennemgang sagde, at de mente, at det er for tidligt at introducere polygen scoringsteknologi i IVF-klinikker - selvom det måske ikke er særlig meget. Matthew Rabinowitz, administrerende direktør for prænatal-testfirmaet natera , baseret i Californien, siger, at han mener, at forudsigelser opnået i dag i høj grad kan være vildledende, fordi DNA-modeller ikke fungerer godt nok. Men Rabinowitz er enig i, at teknologien kommer.

Du kommer ikke til at stoppe modelleringen i genetik, og du vil ikke forhindre folk i at få adgang til det, siger han. Det bliver bedre og bedre.

Skarpe spørgsmål

Testning af embryoner for sygdomsrisici, herunder risici for sygdomme, der først udvikler sig sent i livet, anses for etisk acceptabelt af amerikanske fertilitetslæger. Men de nye DNA-scoringsmodeller betyder, at forældre muligvis kan vælge deres børn på basis af egenskaber som IQ eller voksenvægt. Det er fordi, ligesom type 1-diabetes, er disse egenskaber resultatet af komplekse genetiske påvirkninger, som prædiktoralgoritmerne er designet til at finde.

Modellen forudsagde folks højde ud fra deres DNA-data til inden for tre eller fire centimeter.

Det er kamelens næse under teltet. For hvis du gør det for noget mere seriøst, så er det trivielt nemt at lede efter noget andet, siger Michelle Meyer , en bioetiker ved Geisinger Health System, der analyserer problemer i reproduktiv genetik. Her er det genomiske dossier om hvert embryo. Og du bladrer i bogen. Forestil dig, at du vælger det embryo, der mest sandsynligt vil komme ind på Harvard som mor, eller at være høj som far.

For Genomic Prediction, en lille startup baseret på en teknologisk inkubator i New Jersey, vil sådanne spørgsmål være særligt skarpe. Det er på grund af Hsu's mangeårige interesse for genetisk selektion for overlegen intelligens.

I 2014 forfattede Hsu en stil med titlen Super-Intelligent Humans Are Coming, hvori han argumenterede for, at valg af embryoner til intelligens kunne øge det resulterende barns IQ med 15 point.

Genomic Prediction siger, at den kun vil rapportere sygdomme - det vil sige identificere de embryoner, som den tror ville udvikle sig til mennesker med alvorlige medicinske problemer. Alligevel på hans blog og i offentlige udtalelser har Hsu i årevis udviklet en vision, der rækker langt ud over det.

Antag, at jeg kunne fortælle dig, at embryo fire vil være det højeste, embryo tre vil være det smarteste, embryo to vil være meget asocialt. Antag, at det granularitetsniveau var tilgængeligt i rapporterne, han fortalte den konservative radio- og YouTube-personlighed Stefan Molyneux i foråret. Det er den nære fremtid, vi som civilisation står over for. Det her bliver her.

IVF-specialist Nathan Treff er medstifter af Genomic Prediction, som har til formål at score embryoner for sygdomme som type 1-diabetes. genomicprediction.com

Måler højden

Brændstoffet til de forudsigelige modeller er en syndflod af nye data, senest genetiske udlæsninger og medicinske journaler for 500.000 midaldrende briter, der blev frigivet i juli af U.K. Biobank , et nationalt præcisionsmedicinsk projekt i det pågældende land.

Databasen inkluderede, for hver frivillig, et kort over omkring 800.000 enkeltnukleotidpolymorfismer eller SNP'er - punkter, hvor deres DNA adskiller sig lidt fra en anden persons. Udgivelsen fik genetikere til at opdatere deres beregninger om præcis, hvor meget af menneskelig sygdom, eller endda rutinemæssig adfærd som brødforbrug, disse genetiske forskelle kunne forklare.

Bevæbnet med U.K.-data hævdede Hsu og Tellier et gennembrud. For en let målelig egenskab, højde, brugte de maskinlæringsteknikker til at skabe en forudsigelse, der opførte sig fejlfrit. De rapporteret at modellen for det meste kunne forudsige folks højde ud fra deres DNA-data til inden for tre eller fire centimeter.

Højde er i øjeblikket den letteste egenskab at forudsige. Det bestemmes for det meste af gener, og det er altid registreret i befolkningsdatabaser. Men Tellier siger, at genetiske databaser hurtigt nærmer sig den størrelse, der er nødvendig for at lave nøjagtige forudsigelser om andre menneskelige egenskaber, herunder risiko for sygdomme, hvis sande årsager ikke engang kendes.

Tellier siger, at Genomic Prediction vil nulstille sygdomsegenskaber, for hvilke prædiktorerne allerede klarer sig ret godt eller snart vil. Disse omfatter autoimmune lidelser som den sygdom Treff lider af. Under disse forhold dominerer et mindre sæt gener forudsigelserne, hvilket nogle gange gør dem mere pålidelige.

En rapport fra Tyskland i 2014 viste for eksempel, at det var muligt ret præcist at skelne fra en polygen DNA-score alene mellem en person med type 1-diabetes og en person uden den. Selvom resultaterne ikke er helt nøjagtige, skal du overveje, hvordan de kan påvirke en kommende forælder. I gennemsnit har børn af en mand med type 1-diabetes én ud af 17 chancer for at udvikle lidelsen. At vælge det bedste af flere embryoner lavet i en IVF-klinik, selv med en fejltilbøjelig forudsigelse, kunne sænke oddsene.

I tilfælde af højde håber Genomic Prediction at bruge modellen til at hjælpe med at identificere embryoner, der ville vokse til voksne kortere end 4'10', den medicinske definition af dværgvækst, siger Tellier. Der er mange fysiske og psykiske ulemper ved at være så kort. Til sidst kunne virksomheden også have evnen til at identificere intellektuelle problemer, såsom embryoner med en forudsagt IQ på mindre end 70.

Virksomheden har ikke til hensigt at uddele rå egenskabsscore til forældre, kun for at markere embryoner, der sandsynligvis er unormale. Det skyldes, at produktet skal være etisk forsvarligt, siger Hsu: Vi ville kun afsløre den negative outlier-tilstand. Vi rapporterer ikke, 'Denne fyr kommer til at være i NBA'.

Nogle videnskabsmænd tvivler på, at resultaterne vil vise sig nyttige til at vælge bedre mennesker fra IVF-retter. Selvom de er nøjagtige i gennemsnit, er der for enkeltpersoner ingen garanti for præcision. Desuden har miljøet lige så stor indflydelse på de fleste egenskaber, som gener gør. Der er stor sandsynlighed for, at du vil tage fejl - det ville være min bekymring, siger Manuel Rivas, professor ved Stanford University, der studerer genetikken ved Crohns sygdom. Hvis nogen bruger den information til at træffe beslutninger om embryoner, ved jeg ikke, hvad jeg skal gøre ud af det.

Vi har set sådan en skør ændring i antallet af mennesker, vi er i stand til at studere.

Bestræbelser på at indføre denne type statistisk scoring i reproduktion har tidligere givet anledning til kritik. I 2013 23andMe vakte forargelse, da det vandt patent på ideen om rullemenuer, forældre kunne bruge til at vælge sæd- eller ægdonorer – for eksempel for at prøve at få en bestemt øjenfarve. Virksomheden, finansieret af Google, gik hurtigt tilbage.

Men siden da er polygene score blevet et rutinemæssigt aspekt af nyheds-DNA-tests. Et firma ringede HumanCode sælger en $199-test online, der bruger SNP-resultater til at fortælle to personer om, hvor høje deres børn kan være. I malkekvægsindustrien bruges polygene tests i vid udstrækning til at vurdere unge dyr for, hvor meget mælk de vil producere.

På et bredt plan har vores forståelse af komplekse træk udviklet sig. Det er ikke, at der er nogle få gener, der bidrager til komplekse egenskaber; det er tiere, eller tusinder, eller endda alle gener, siger Meyer, Geisinger-professoren. Det har ført til polygene risikoscores. Det er mange varianter med hver deres små bidrag, men som har et væsentligt bidrag tilsammen. Du lægger dem sammen. I sin forudsigelse for højden brugte Hsu til sidst 20.000 varianter for at gætte, hvor høj hver person var.

Måling af embryoner

Rundt om i verden gennemgår en million par IVF hvert år; i USA tegner reagensglasbørn sig for 1 procent af fødslerne. Præimplantations genetisk diagnose, eller PGD, har været en del af teknologien siden 1990'erne. I den procedure plukkes nogle få celler fra et dage gammelt embryo, der vokser i et laboratorium, så de kan testes.

Indtil nu har læger brugt PGD til at opdage embryoner med store abnormiteter, såsom manglende kromosomer, såvel som dem med enkelte gendefekter. Forældre, der bærer det defekte gen, der forårsager Huntingtons sygdom, kan for eksempel bruge embryotests for at undgå at få et barn med den dødelige hjernesygdom.

Fysiker Stephen Hsu udviklede en genetisk forudsigelse, der bruger maskinlæring til at estimere højden inden for tre centimeter fra en persons DNA. Michigan State University

Hindringen for polygene tests har været, at med så få celler har det været svært at få det brede, nøjagtige billede af et embryos genom, der er nødvendigt for at udføre de nødvendige beregninger. Det er meget svært at foretage pålidelige målinger på det lille DNA, siger Rabinowitz, Natera CEO.

Tellier siger, at Genomic Prediction har udviklet en forbedret metode til at analysere embryonalt DNA, som han siger først vil blive brugt til at forbedre traditionel PGD ved at kombinere mange enkelt-gen-tests til én. Tellier siger, at den samme teknik er, hvad der vil tillade den at indsamle polygene score på embryoner, selvom virksomheden ikke beskrev metoden i detaljer. Men andre forskere har allerede demonstreret måder at overvinde nøjagtighedsbarrieren på.

I 2015, et hold ledet af Rabinowitz og Jay Shendure fra University of Washington gjorde det ved at sekventere i detaljer genomerne fra to forældre, der gennemgår IVF. Det lod dem udlede embryoets genomsekvens, selvom selve embryotesten ikke var mere nøjagtig end før. Da babyerne blev født, fandt de ud af, at de havde ret.

Vi har teknologien til at rekonstruere genomet af et embryo og skabe en polygen model, siger Rabinowitz, hvis børsnoterede virksomhed er omkring 600 millioner dollars værd, og som siger, at han har overvejet, om han skal gå ind i embryo-scoring-branchen. Problemet er, at modellerne ikke helt har været klar til bedste sendetid.

Det skyldes, at trods Hsu's succes med højden, har scoringsalgoritmerne betydelige begrænsninger. Den ene er, at de er bygget ved hjælp af data for det meste fra nordeuropæere. Det betyder, at de muligvis ikke er nyttige for folk fra Asien eller Afrika, hvor mønsteret af SNP'er er anderledes, eller for folk af blandet herkomst. Selv deres præstationer for specifikke familier med europæisk baggrund kan ikke tages for givet, medmindre proceduren er omhyggeligt testet i en klinisk undersøgelse, noget der aldrig er blevet gjort, siger Akash Kumar, en Stanford-boende læge, der var hovedforfatter af Natera-undersøgelsen.

Kumar, der behandler unge patienter med sjældne lidelser, siger, at de genetiske forudsigelser rejser nogle store problemer. Den ene er, at den store mængde af genetiske data, der bliver tilgængelige, kan gøre det fristende nemt at vurdere ikke-medicinske egenskaber. Vi har set sådan en skør ændring i antallet af mennesker, vi er i stand til at studere, siger han. Ikke mange har skizofreni, men de har alle en højde og et kropsmasseindeks. Så antallet af personer, du kan bruge til at bygge egenskabsmodellerne, er meget større. Det er et meget unikt sted at være, at tænke på, hvad vi skal gøre med denne teknologi.

Smartere børn

I denne uge bemandede Genomic Prediction en stand ved det årlige møde i American Society for Reproductive Medicine. Denne organisation, der repræsenterer fertilitetslæger og videnskabsmænd, har tidligere sagt, at den mener, at testning af embryoner for senlivstilstande, som Alzheimers, ville være etisk begrundet . Den citerede blandt andre grunde forældrenes reproduktive frihed.

Der vil være nogen fremtidig debat om, hvorvidt dette skal være lovligt eller gøres ulovligt. Lande vil have folkeafstemninger om det.

Samfundet har været mere ambivalent med hensyn til at vælge embryoners køn (noget som konventionel PGD tillader), og overladt det til lægernes skøn. Sammenlagt synes samfundets holdninger at åbne døren for enhver form for måling, måske så længe testen er berettiget af en medicinsk årsag.

Hsu har tidligere sagt, at han mener, at intelligens er den mest interessante fænotype eller egenskab af alle. Men da han prøvede sin prædiktor for at se, hvad den kunne sige om, hvor langt i skolen de 500.000 britiske forsøgspersoner fra den britiske biobank var nået (års skolegang er en proxy for IQ), fandt han ud af, at DNA ikke kunne forudsige det næsten som godt som det kunne forudsige højden.

Alligevel forklarede DNA noget af forskellen. Daniel Benjamin, en genoøkonom ved University of Southern California, siger, at for store befolkningsgrupper er genresultater allerede lige så prædiktive for uddannelsesniveau, som om nogen er vokset op i en rig eller fattig familie. Han tilføjer, at nøjagtigheden af ​​scoringerne er blevet støt forbedret. At score embryoner for høj IQ ville dog være for tidligt og etisk omstridt, siger han.

Hsu's forudsigelse er, at milliardærer og Silicon Valley-typer vil være de tidlige brugere af embryoselektionsteknologi, og blive blandt de første til at lave IVF, selvom de ikke har brug for IVF. Efterhånden som de begynder at producere færre usunde børn og flere usædvanlige børn, kan resten af ​​samfundet følge trop.

Jeg forudser fuldt ud, at det vil være muligt, siger Hsu om at udvælge embryoner med højere IQ-score. Men vi har sagt, at vi som virksomhed ikke kommer til at gøre det. Det er et vanskeligt problem, som atomvåben eller genredigering. Der vil være nogen fremtidig debat om, hvorvidt dette skal være lovligt eller gøres ulovligt. Lande vil have folkeafstemninger om det.

skjule