Ethische vragen doemen op over pogingen om een ​​menselijk genoom te maken vanaf nul

De grootste begunstigde van een plan om vanaf het begin een menselijk genoom te fabriceren, zou een startup uit Massachusetts kunnen zijn, genaamd Gen9, die nauwe banden heeft met de auteurs van het nog steeds geheime voorstel.

Twee weken geleden hebben meer dan 130 wetenschappers, ethici en overheidsfinanciers ontmoetten elkaar achter gesloten deuren aan de Harvard University om een ​​vervolg op het Human Genome Project te bespreken - een die een genoom zou schrijven in plaats van het te lezen. Het evenement, genaamd HGP Write, was bedoeld om belangstelling te wekken voor het idee om alle zes miljard DNA-letters van een menselijk genoom te synthetiseren en de resultaten te gebruiken om een ​​cel op te starten.

Dat grote doel vereist nieuwe technologie en heel veel DNA. We gaan een van de bedrijven zijn die dit mogelijk gaan maken, zegt Kevin Munnelly, de CEO van Gen9, dat in 2009 werd gestart met het vervaardigen van DNA-strengen en onder wie George Church, de visionaire geneticus van de Harvard Medical School aan de centrum van de genoomschrijvende plannen. Ik denk niet dat iemand zoveel DNA kan maken als wij met zes technici op 15.000 vierkante voet. Het construeren van een menselijk genoom, analisten zeggen: , zou drie keer zoveel door de mens gemaakte genen nodig hebben die momenteel wereldwijd worden geproduceerd en waarvoor ten minste $ 90 miljoen aan DNA nodig is.

Een robot verplaatst vloeistoffen in het laboratorium van Gen9 in Cambridge, Massachusetts. De startup maakt DNA voor biotechnologiebedrijven.

Een bezoeker die de faciliteit van Gen9 in Cambridge betreedt, wordt onmiddellijk geconfronteerd met een levensgrote poster van Church boven een citaat met de tekst: De beste manier om de toekomst te voorspellen is om het te veranderen. Dat is min of meer waarvoor Gen9 is gemaakt. Door technologie te commercialiseren om DNA goedkoper te maken, zei Church, hoopt hij voor de biologie te doen wat Intel heeft gedaan voor elektronica.

Momenteel zijn het vooral farmaceutische bedrijven en landbouwgiganten zoals Syngenta die nauwkeurige, op bestelling gemaakte gensequenties bestellen. Ze worden gebruikt om planten of bacteriën genetisch te modificeren voor doeleinden zoals de productie van medicijnen zoals humane insuline. Maar deze strengen van genetische As, G's, C's en T's zijn meestal slechts duizend letters lang.

Wil je een micro-organisme dat kooldioxide eet en brandstof maakt? Op een dag kun je misschien aanwijzen en klikken en er een laten bezorgen.

Betere en goedkopere manieren om DNA te schrijven zouden het mogelijk kunnen maken om hele genomen te printen. Wilt u een micro-organisme dat kooldioxide eet en brandstof maakt? Op een dag kun je misschien aanwijzen en klikken en er een laten bezorgen. Naast Church zijn de andere wetenschappelijke oprichters van het bedrijf (die hun eigen levensgrote portretten hebben) ingenieur Joe Jacobson van MIT en synthetisch bioloog Drew Endy van Stanford University. Gen9 is hun baby. Dit is hun idee. Dit wilden ze al heel lang doen, zegt Munnelly over de drie oprichters. Het basisprincipe is om synthetische biologie af te kondigen door het gemakkelijker te maken om te adopteren.

Mede dankzij innovaties bij Gen9 komt zeer grootschalige DNA-fabricage dichterbij. In 2001 kostte het $ 12 voor elk extra paar DNA-letters dat in een laboratorium chemisch op een gen was geregen. Maar de prijzen zijn gestaag gedaald. In maart begon Gen9 met het aanbieden van prijzen zo laag als slechts drie cent per paar .

De snelheid waarmee de prijs van DNA daalt, is vergelijkbaar met de gestage verbetering van computers onder de Wet van Moore, de vuistregel dat de verwerkingskracht elke twee jaar verdubbelt. Toch is er radicaal snellere vooruitgang nodig als de kosten van het schrijven van een menselijk genoom ooit de prijs kunnen evenaren van het lezen ervan, die is gedaald tot slechts $ 1.000 dankzij een reeks grote verbeteringen in sequencing-technieken. In het tempo van vandaag zou dat pas in 2066 gebeuren. Dat is veel te lang voor de kerk met de grijze baard, wat mede zijn zelfbeschreven fanatieke inspanningen om de technologie te verbeteren verklaart.

Maar dalende prijzen vormen ook een economisch dilemma als de vraag naar DNA niet snel toeneemt. Munnelly leidt me door kantoren die zijn uitgerust met verouderd kantoormeubilair en zegt dat veel van de capaciteit van het bedrijf ongebruikt blijft. In feite sloot een voorgangerbedrijf, Codon Devices, zijn deuren nadat het DNA zo goedkoop had verkocht dat het geld verloor.

geheime ontmoeting

Daarom kan een ambitieus, mogelijk door de overheid gesteund project om een ​​menselijk genoom te maken helpen. Het zou meer vraag naar DNA creëren en de nog uit te vinden technologieën aanmoedigen die nodig zullen zijn om dat DNA om te vormen tot complexe menselijke chromosomen. Dit zal de ogen van veel mensen openen voor wat de markt wel of niet kan doen, zegt Munnelly. Ik denk dat die technologieën een grote boost kunnen krijgen als een project als dit wordt aangekondigd.

Een voorstel waarin de grondgedachte voor het synthetiseren van een genoom wordt uiteengezet, is hoogstwaarschijnlijk ingediend bij een tijdschrift Wetenschap , door de kerk en verscheidene anderen. De hangende publicatie, zegt de kerk, was de reden voor de poging om de HGP Write-bijeenkomst privé te houden en de pers ervan te weerhouden erover te rapporteren.

Die beslissing kwam echter onder scherpe kritiek van Gen9-medeoprichter Endy, die de procedure in een kritische tweet . Hoewel Endy aandelen in het bedrijf bezit en het er sterk mee eens is dat er betere DNA-constructietools nodig zijn, schreef hij: een redactie de vraag of een enorm moreel gebaar, zoals het creëren van een menselijk genoom, een geschikte drijfveer is voor goedkopere DNA-methoden. Hij suggereerde dat wetenschappers zich in plaats daarvan zouden concentreren op het afdrukken van bacteriële chromosomen.

Een punt van zorg is dat het maken van een menselijk genoom belangrijke religieuze en ethische implicaties kan hebben. Hoewel het vooruitzicht ver weg blijft, zouden mensen in theorie op computers kunnen worden ontworpen en zonder ouders worden geboren. Andere critici zeiden dat de organisatoren onvoldoende werk hebben gemaakt van het leggen van hun banden met startups. Die bedrijven zouden een zeer grote winstkans hebben; ze zullen er enorm van profiteren, zegt Peter Carr, een synthetisch bioloog bij het Lincoln Lab van het MIT.

Gen9 heeft al grote hoeveelheden DNA met korting verkocht aan de co-auteurs van het aanstaande voorstel, waaronder Jef Boeke, een onderzoeker aan de NYU School of Medicine in New York. Boeke leidt een internationaal consortium dat nu probeert de chromosomen van een gistcel te vervangen door kunstmatige. Het laboratorium van de kerk op de campus van de medische school van Harvard heeft op zijn beurt miljoenen DNA-brieven besteld in een poging om de genetische code van E coli , werk dat ook in afwachting is van publicatie.

Een derde organisator van HGP Write, Andrew Hessel, is een futurist bij Autodesk, een CAD-softwarebedrijf waarvan de aanwezigen zeiden dat ze betaalden voor de Harvard-bijeenkomst. Het bedrijf, dat financiering rond synthetisch-biologische laboratoria verspreidt en software ontwikkelt voor biologisch ontwerp, werkt ook samen met Gen9 en haalt er DNA uit. Ik ben tot over mijn oren in geheimhoudingsovereenkomsten met Autodesk, zegt Munnelly.

DNA-renaissance

Zelfs zonder een megaproject heeft de mogelijkheid dat DNA-synthese een grote nieuwe industrie wordt, investeerders verleid. Een bedrijf uit Californië, Twist Bioscience , heeft de afgelopen 18 maanden meer dan $ 140 miljoen opgehaald. Church zegt ook aandeelhouder van dat bedrijf te zijn.

Gen9 en Twist hebben baanbrekend werk verricht door technieken uit de computerindustrie toe te passen om miljarden korte stukjes DNA in massa te produceren. Twist maakt ze bijvoorbeeld in kleine putjes die op een siliciumchip zijn bewerkt. Gen9 vertrouwt op een proces van microprinten van DNA-strengen op glasplaatjes. Die worden afgesplitst en gecombineerd om genen te vormen met een lengte van wel 10.000 letters.

Door automatisering is de prijs van DNA snel gedaald. In april begon Gen9 grote bestellingen van DNA te verkopen voor $ 0,03 per paar genetische letters.

De nieuwe massaproductiemethoden vervangen een oudere, duurdere manier om genen te maken, die voor het eerst werd ontwikkeld in de jaren zeventig. De synthese-industrie beleeft momenteel een renaissance en dat is heel spannend, zegt Jason Kelly, medeoprichter van Ginkgo Bioworks, dat dit jaar een bestelling plaatste voor ongeveer 100.000 genen bij Twist, de grootste aankoop in zijn soort.

Ginkgo zoekt naar nieuwe manieren om waardevolle geuren en andere chemicaliën te maken. Om dat te doen, heeft het kopieën van plantengenen nodig die het in gistcellen kan inbrengen om te testen, waarbij vaak duizenden variaties worden geprobeerd. Daarom is de prijs van DNA nog steeds een probleem, zegt hij. Stel je voor dat computerprogrammeurs, die werken met een s en 0 s, moesten elke keer dat ze een instructie stuurden 10 cent betalen. Dat zou het aantal programma's dat ze zouden uitproberen, beperken. Wat we echt nodig hebben, is de mogelijkheid om veel, veel meer individuele genen goedkoop te maken, zegt Kelly. Dat is het pijnpunt; dat is wat iedereen wil.

Wat minder duidelijk is, is waarom iemand een volledig synthetisch genoom zou willen. Elk synthetisch menselijk genoomproject zal vele jaren, zo niet tientallen jaren duren, en elk commercieel rendement is ver, ver weg in de toekomst, zegt Rob Carlson , een consultant die de industrie bestudeert. Zonder een economisch motief weet hij niet zeker of het schrijven van genomen op korte termijn betaalbaar zal worden. Het commerciële biotechnologische gebruik van synthetisch DNA zal nooit of nooit voldoende vraag opleveren om de productie op te schalen om veel synthetische menselijke genomen te bouwen', zegt hij.

De kerk denkt dat dat standpunt de plank mis kan slaan. Mensen zitten vast in een sleur zoals we in de jaren zestig vastzaten aan computers, zegt hij. Je zou mensen vragen of ze er een willen, en ze zouden zeggen: 'Wat is een computer?' Het vult een hele kamer en doet niets. Ze konden zich niet voorstellen dat transistors zouden leiden tot moordende applicaties zoals Angry Birds of Facebook.

Church zegt dat ingenieurs van nature weten dat er nog veel ruimte voor verbetering is. Terwijl chemici drie minuten nodig hebben om DNA met een enkele letter uit te breiden, schrijven moleculen in cellen DNA met 1.000 letters per seconde. Een menselijke cel die zich deelt, maakt in 24 uur een nieuw genoom, in principe gratis.

Hier ligt een groeipad, zegt Church. Met elke nieuwe innovatie komen we dichterbij.

zich verstoppen