Eugenics 2.0: Vi er ved begynnelsen av å velge embryoer etter helse, høyde og mer

Landslag

Nathan Treff ble diagnostisert med diabetes type 1 som 24-åring. Det er en sykdom som går i familier, men den har komplekse årsaker. Mer enn ett gen er involvert. Og miljøet spiller også en rolle.

Så du vet ikke hvem som får det. Treffs bestefar hadde det, og mistet et bein. Men Treffs tre små barn har det bra så langt. Han krysser fingrene for at de ikke vil utvikle det senere.

Nå jobber Treff, en in vitro fertiliseringsspesialist, med en radikal måte å endre oddsen på. Ved å bruke en kombinasjon av datamodeller og DNA-tester, oppstartsselskapet han jobber med, Genomisk prediksjon , mener den har en måte å forutsi hvilke IVF-embryoer i en laboratorieskål som mest sannsynlig vil utvikle type 1 diabetes eller andre komplekse sykdommer. Bevæpnet med slike statistiske målkort, kunne leger og foreldre klemme seg sammen og velge å unngå embryoer med sviktende karakterer.

IVF-klinikker tester allerede DNA til embryoer for å oppdage sjeldne sykdommer, som cystisk fibrose, forårsaket av defekter i et enkelt gen. Men disse preimplantasjonstestene er klar for et dramatisk sprang fremover ettersom det blir mulig å se dypere på et embryos genom og lage brede statistiske prognoser om personen det ville bli.

Fremskrittet skjer, sier forskere, takket være en økende flom av genetiske data samlet inn fra store befolkningsstudier. Ettersom statistiske modeller kjent som prediktorer sluker opp DNA og helseinformasjon om hundretusenvis av mennesker, blir de mer nøyaktige når det gjelder å oppdage de genetiske mønstrene som varsler sykdomsrisiko. Men de har en kontroversiell side, siden de samme teknikkene kan brukes til å projisere den eventuelle høyden, vekten, hudtonen og til og med intelligensen til et IVF-embryo.

I tillegg til Treff, som er selskapets vitenskapelige sjef, er grunnleggerne av Genomic Prediction Stephen Hsu, en fysiker som er visepresident for forskning ved Michigan State University, og Laurent Tellier, en dansk bioinformatiker som er administrerende direktør. Både Hsu og Tellier har vært tett involvert i et prosjekt i Kina som tar sikte på å sekvensere genomene til matematiske genier, i håp om å kaste lys over det genetiske grunnlaget for IQ.

Å oppdage ytterliggere

Selskapets planer er avhengige av en flodbølge av ny kunnskap som viser hvordan små genetiske forskjeller kan legge opp til å sette en person, men ikke en annen, på høye odds for diabetes, en nevrotisk personlighet eller en høyere eller kortere høyde. Allerede er slike polygene risikoskårer brukt i direkte-til-forbrukertester, for eksempel rapporter fra 23andMe som forteller kundene deres genetiske sjanse for å bli overvektig.

For voksne er risikoscore lite mer enn en nyhet eller en kilde til helseråd de kan ignorere. Men hvis den samme informasjonen genereres om et embryo, kan det føre til eksistensielle konsekvenser: hvem som vil bli født, og hvem som oppholder seg i en laboratoriefryser.

Jeg minner partnerne mine på: 'Du vet, hvis foreldrene mine hadde denne testen, ville jeg ikke vært her,' sier Treff, en prisvinnende ekspert på diagnostisk teknologi som er forfatter av mer enn 90 vitenskapelige artikler.

Genomic Prediction ble grunnlagt i år og har samlet inn midler fra venturekapitalister i Silicon Valley, selv om den nekter å si hvem de er. Tellier, hvis inspirasjon er science fiction-filmen Gattaca , sier selskapet planlegger å tilby rapporter til IVF-leger og foreldre som identifiserer uteliggere - de embryoene hvis genetiske poengsum setter dem i feil ende av en statistisk kurve for lidelser som diabetes, osteoporose i slutten av livet, schizofreni og dvergvekst, avhengig av om modeller for disse problemene viser seg å være nøyaktige.

Et dager gammelt menneskelig embryo på en IVF-klinikk. Noen celler kan fjernes for å utføre DNA-tester. dallasfertility.com

Selskapets konsept, som det kaller utvidet preimplantasjonsgenetisk testing, eller ePGT, vil effektivt legge til en rekke vanlige sykdomsrisikoer til menyen med sjeldne som allerede er tilgjengelige, som det også planlegger å teste for. Reklamematerialet bruker et bilde av et stort sett nedsenket isfjell for å få ideen frem. Vi tror det vil bli en standard del av IVF-prosessen, sier Tellier, akkurat som en test for Downs syndrom er en standard del av svangerskapet.

Noen eksperter kontaktet av MED Teknologigjennomgang sa at de mente det er for tidlig å introdusere polygen skåringsteknologi i IVF-klinikker – men kanskje ikke så mye. Matthew Rabinowitz, administrerende direktør i selskapet for prenatal testing natera , basert i California, sier at han tror spådommer oppnådd i dag kan i stor grad være misvisende fordi DNA-modeller ikke fungerer godt nok. Men Rabinowitz er enig i at teknologien kommer.

Du kommer ikke til å stoppe modelleringen i genetikk, og du kommer ikke til å stoppe folk fra å få tilgang til det, sier han. Det kommer til å bli bedre og bedre.

Skarpe spørsmål

Testing av embryoer for sykdomsrisiko, inkludert risiko for sykdommer som utvikler seg først sent i livet, anses som etisk akseptabelt av amerikanske fertilitetsleger. Men de nye DNA-scoringsmodellene betyr at foreldre kanskje kan velge barna sine på grunnlag av egenskaper som IQ eller voksenvekt. Det er fordi, akkurat som diabetes type 1, er disse egenskapene et resultat av komplekse genetiske påvirkninger prediktoralgoritmene er designet for å finne.

Modellen spådde folks høyde fra DNA-dataene deres til innenfor tre eller fire centimeter.

Det er kamelens nese under teltet. For hvis du gjør det for noe mer seriøst, så er det trivielt lett å se etter noe annet, sier Michelle Meyer , en bioetiker ved Geisinger Health System som analyserer problemer innen reproduktiv genetikk. Her er den genomiske dokumentasjonen på hvert embryo. Og du blar i boka. Tenk deg å velge embryoet som mest sannsynlig vil komme inn på Harvard som mamma, eller for å være høy som pappa.

For Genomic Prediction, en liten oppstart basert på en teknologisk inkubator i New Jersey, vil slike spørsmål være spesielt skarpt trukket. Det er på grunn av Hsus langvarige interesse for genetisk seleksjon for overlegen intelligens.

I 2014 forfattet Hsu et essay med tittelen Super-Intelligent Humans Are Coming, der han argumenterte for at valg av embryoer for intelligens kunne øke det resulterende barnets IQ med 15 poeng.

Genomic Prediction sier at den bare vil rapportere sykdommer - det vil si identifisere de embryoene den tror vil utvikle seg til mennesker med alvorlige medisinske problemer. Likevel, på bloggen hans og i offentlige uttalelser har Hsu i årevis utviklet en visjon som går langt utover det.

Tenk deg at jeg kunne fortelle deg at embryo fire kommer til å bli det høyeste, embryo tre kommer til å være det smarteste, embryo to kommer til å være veldig usosialt. Anta at granularitetsnivået var tilgjengelig i rapportene, han fortalte den konservative radio- og YouTube-personligheten Stefan Molyneux denne våren. Det er den nære fremtiden vi som sivilisasjon står overfor. Dette kommer til å være her.

IVF-spesialist Nathan Treff er en av grunnleggerne av Genomic Prediction, som har som mål å score embryoer for sykdommer som type 1 diabetes. genomicprediction.com

Måler høyde

Drivstoffet for de prediktive modellene er en syndflod av nye data, sist genetiske avlesninger og medisinske poster for 500 000 middelaldrende briter som ble utgitt i juli av U.K. Biobank , et nasjonalt presisjonsmedisinsk prosjekt i det landet.

Datasamlingen inkluderte, for hver frivillig, et kart over rundt 800 000 enkeltnukleotidpolymorfismer, eller SNP-er - punkter der deres DNA skiller seg litt fra en annen persons. Utgivelsen fikk genetikere til å oppdatere sine beregninger om nøyaktig hvor mye av menneskelig sykdom, eller til og med rutinemessig atferd som brødforbruk, disse genetiske forskjellene kunne forklare.

Bevæpnet med data fra Storbritannia hevdet Hsu og Tellier et gjennombrudd. For en lett målt egenskap, høyde, brukte de maskinlæringsteknikker for å lage en prediktor som oppførte seg feilfritt. De rapportert at modellen for det meste kunne forutsi folks høyde fra deres DNA-data til innenfor tre eller fire centimeter.

Høyde er for tiden den enkleste egenskapen å forutsi. Det bestemmes hovedsakelig av gener, og det er alltid registrert i befolkningsdatabaser. Men Tellier sier at genetiske databaser raskt nærmer seg størrelsen som trengs for å gi nøyaktige spådommer om andre menneskelige egenskaper, inkludert risiko for sykdommer hvis sanne årsaker ikke engang er kjent.

Tellier sier Genomic Prediction vil nullstille sykdomstrekk som prediktorene allerede presterer ganske bra for, eller snart vil. Disse inkluderer autoimmune lidelser som sykdommen Treff lider av. Under disse forholdene dominerer et mindre sett med gener spådommene, noe som noen ganger gjør dem mer pålitelige.

En rapport fra Tyskland i 2014 fant for eksempel at det var mulig å skille ganske nøyaktig, fra en polygen DNA-score alene, mellom en person med type 1-diabetes og en person uten. Selv om poengsummene ikke er helt nøyaktige, bør du vurdere hvordan de kan påvirke en potensiell forelder. I gjennomsnitt har barn av en mann med type 1 diabetes én av 17 sjanser for å utvikle sykdommen. Å velge det beste av flere embryoer laget i en IVF-klinikk, selv med en feilutsatt prediktor, kan redusere oddsen.

Når det gjelder høyde, håper Genomic Prediction å bruke modellen til å hjelpe med å identifisere embryoer som vil vokse til voksne kortere enn 4'10', den medisinske definisjonen av dvergvekst, sier Tellier. Det er mange fysiske og psykiske ulemper ved å være så kort. Etter hvert kan selskapet også ha evnen til å identifisere intellektuelle problemer, for eksempel embryoer med en forventet IQ på mindre enn 70.

Selskapet har ikke til hensikt å gi ut rå karaktertrekk til foreldre, bare for å flagge embryoer som sannsynligvis er unormale. Det er fordi produktet må være etisk forsvarlig, sier Hsu: Vi ville bare avsløre den negative uteliggertilstanden. Vi rapporterer ikke: 'Denne fyren kommer til å være i NBA.'

Noen forskere tviler på at poengsummene vil vise seg å være nyttige for å velge bedre mennesker fra IVF-retter. Selv om de er nøyaktige i gjennomsnitt, er det ingen garanti for nøyaktig presisjon for enkeltpersoner. Dessuten har miljø like stor innvirkning på de fleste egenskaper som gener gjør. Det er stor sannsynlighet for at du tar feil – det ville vært min bekymring, sier Manuel Rivas, professor ved Stanford University som studerer genetikken til Crohns sykdom. Hvis noen bruker den informasjonen til å ta avgjørelser om embryoer, vet jeg ikke hva jeg skal gjøre om det.

Vi har sett en så vanvittig endring i antall mennesker vi er i stand til å studere.

Arbeidet med å introdusere denne typen statistisk skåring i reproduksjon har tidligere vakt kritikk. I 2013, 23andMe vakte raseri da det vant patent på ideen om rullegardinmenyer foreldre kan bruke til å plukke sæd- eller eggdonorer – for eksempel for å prøve å få en bestemt øyenfarge. Selskapet, finansiert av Google, gikk raskt tilbake.

Men siden den gang har polygene score blitt et rutinemessig aspekt av nyhetens DNA-tester. Et firma ringte HumanCode selger en test på 199 dollar på nettet som bruker SNP-score for å fortelle to personer om hvor høye barna deres kan være. I melkekyrindustrien er polygene tester mye brukt for å vurdere unge dyr for hvor mye melk de vil produsere.

På et bredt nivå har vår forståelse av komplekse egenskaper utviklet seg. Det er ikke det at det er noen få gener som bidrar til komplekse egenskaper; det er titalls, eller tusenvis, eller til og med alle gener, sier Meyer, Geisinger-professoren. Det har ført til polygene risikoscore. Det er mange varianter, hver med små bidrag, men som har et betydelig bidrag sammen. Du legger dem sammen. I sin prediktor for høyde brukte Hsu til slutt 20 000 varianter for å gjette hvor høy hver person var.

Måling av embryoer

Rundt om i verden gjennomgår en million par IVF hvert år; i USA står prøverørsbabyer for 1 prosent av fødslene. Preimplantasjonsgenetisk diagnose, eller PGD, har vært en del av teknologien siden 1990-tallet. I den prosedyren plukkes noen få celler fra et dager gammelt embryo som vokser i et laboratorium, slik at de kan testes.

Til nå har leger brukt PGD for å oppdage embryoer med store abnormiteter, som manglende kromosomer, samt de med enkeltgendefekter. Foreldre som bærer det defekte genet som forårsaker Huntingtons sykdom, for eksempel, kan bruke embryotester for å unngå å få et barn med den dødelige hjerneplagen.

Fysiker Stephen Hsu utviklet en genetisk prediktor som bruker maskinlæring for å estimere høyden, til innenfor tre centimeter, fra en persons DNA. Michigan State University

Hindringen for polygene tester har vært at med så få celler har det vært vanskelig å få den brede, nøyaktige oversikten over et embryos genom som er nødvendig for å utføre de nødvendige beregningene. Det er veldig vanskelig å gjøre pålitelige målinger på det lille DNA-et, sier Rabinowitz, administrerende direktør i Natera.

Tellier sier Genomic Prediction har utviklet en forbedret metode for å analysere embryonalt DNA, som han sier først vil bli brukt til å forbedre tradisjonell PGD, ved å kombinere mange enkelt-gen-tester til én. Tellier sier at den samme teknikken er det som vil tillate den å samle polygene score på embryoer, selv om selskapet ikke beskrev metoden i detalj. Men andre forskere har allerede demonstrert måter å overvinne nøyaktighetsbarrieren på.

I 2015, et team ledet av Rabinowitz og Jay Shendure fra University of Washington gjorde det ved å sekvensere i detalj genomene til to foreldre som gjennomgår IVF. Det lot dem utlede embryoets genomsekvens, selv om selve embryotesten ikke var mer nøyaktig enn før. Da babyene ble født, fant de ut at de hadde rett.

Vi har teknologien til å rekonstruere genomet til et embryo og lage en polygen modell, sier Rabinowitz, hvis børsnoterte selskap er verdt rundt 600 millioner dollar, og som sier han har fundert på om han skal gå inn i embryoscoringsvirksomheten. Problemet er at modellene ikke helt har vært klare for beste sendetid.

Det er fordi til tross for Hsus suksess med høyde, har scoringsalgoritmene betydelige begrensninger. Den ene er at de er bygget ved å bruke data hovedsakelig fra nordeuropeere. Det betyr at de kanskje ikke er nyttige for folk fra Asia eller Afrika, der mønsteret av SNP-er er annerledes, eller for folk med blandet opphav. Selv deres ytelse for spesifikke familier med europeisk bakgrunn kan ikke tas for gitt med mindre prosedyren er nøye testet i en klinisk studie, noe som aldri har blitt gjort, sier Akash Kumar, en Stanford-bosatt lege som var hovedforfatter av Natera-studien.

Kumar, som behandler unge pasienter med sjeldne lidelser, sier at de genetiske prediktorene reiser noen store problemer. Den ene er at den store mengden genetiske data som blir tilgjengelig kan gjøre det fristende enkelt å vurdere ikke-medisinske egenskaper. Vi har sett en så vanvittig endring i antall mennesker vi kan studere, sier han. Ikke mange har schizofreni, men de har alle en høyde og en kroppsmasseindeks. Så antallet personer du kan bruke til å bygge egenskapsmodellene er mye større. Det er et veldig unikt sted å være, å tenke på hva vi skal gjøre med denne teknologien.

Smartere barn

Denne uken bemannet Genomic Prediction en stand på årsmøtet til American Society for Reproductive Medicine. Denne organisasjonen, som representerer fertilitetsleger og forskere, har tidligere sagt at de tror å teste embryoer for senlivstilstander, som Alzheimers, etisk begrunnet . Den siterte blant andre grunner foreldrenes reproduktive frihet.

Det vil bli en viss debatt i fremtiden om dette skal være lovlig, eller gjøres ulovlig. Land vil ha folkeavstemninger om det.

Samfunnet har vært mer ambivalent når det gjelder valg av kjønn på embryoer (noe som konvensjonell PGD tillater), og overlatt det til legenes skjønn. Sammen ser det ut til at samfunnets posisjoner åpner døren for enhver form for måling, kanskje så lenge testen er berettiget av en medisinsk grunn.

Hsu har tidligere sagt at han synes intelligens er den mest interessante fenotypen, eller egenskapen, av alle. Men da han prøvde prediktoren sin for å se hva den kunne si om hvor langt på skolen de 500 000 britiske fagene fra den britiske biobanken hadde kommet (år med skolegang er en proxy for IQ), fant han ut at DNA ikke kunne forutsi det på langt nær som så vel som det kunne forutsi høyde.

Likevel forklarte DNA noe av forskjellen. Daniel Benjamin, en genoøkonom ved University of South California, sier at for store populasjoner er genskåre allerede like prediktive for utdanning som om noen vokste opp i en rik eller fattig familie. Han legger til at nøyaktigheten av skårene har blitt stadig bedre. Å score embryoer for høy IQ ville imidlertid være for tidlig og etisk omstridt, sier han.

Hsus spådom er at milliardærer og Silicon Valley-typer vil være de tidlige brukerne av embryoseleksjonsteknologi, og bli blant de første til å gjøre IVF selv om de ikke trenger IVF. Etter hvert som de begynner å produsere færre usunne barn, og flere eksepsjonelle, kan resten av samfunnet følge etter.

Jeg spår fullt ut at det vil være mulig, sier Hsu om å velge embryoer med høyere IQ-score. Men vi har sagt at vi som selskap ikke kommer til å gjøre det. Det er en vanskelig sak, som atomvåpen eller genredigering. Det vil bli en viss debatt i fremtiden om dette skal være lovlig, eller gjøres ulovlig. Land vil ha folkeavstemninger om det.

gjemme seg