Eugenics 2.0: we staan ​​aan het begin van het kiezen van embryo's op basis van gezondheid, lengte en meer

Landteam

Nathan Treff kreeg op 24-jarige leeftijd de diagnose diabetes type 1. Het is een ziekte die in families voorkomt, maar heeft complexe oorzaken. Er is meer dan één gen bij betrokken. En ook de omgeving speelt een rol.

Je weet dus niet wie het krijgt. Treffs grootvader had het en verloor een been. Maar met Treffs drie jonge kinderen gaat het tot nu toe prima. Hij kruist zijn vingers, ze zullen het later niet ontwikkelen.

Nu werkt Treff, een specialist in in-vitrofertilisatie, aan een radicale manier om de kansen te veranderen. Met behulp van een combinatie van computermodellen en DNA-tests, het startende bedrijf waarmee hij samenwerkt, Genomische voorspelling , denkt dat het een manier heeft om te voorspellen welke IVF-embryo's in een laboratoriumschaal het meest waarschijnlijk diabetes type 1 of andere complexe ziekten zullen ontwikkelen. Gewapend met dergelijke statistische scorekaarten, konden artsen en ouders bij elkaar kruipen en ervoor kiezen om embryo's met onvoldoende cijfers te vermijden.

IVF-klinieken testen al het DNA van embryo's om zeldzame ziekten op te sporen, zoals cystische fibrose, veroorzaakt door defecten in een enkel gen. Maar deze pre-implantatietests zijn klaar voor een dramatische sprong voorwaarts, aangezien het mogelijk wordt om dieper in het genoom van een embryo te kijken en brede statistische voorspellingen te maken over de persoon die het zou worden.

De vooruitgang vindt plaats, zeggen wetenschappers, dankzij een groeiende stroom van genetische gegevens die zijn verzameld uit grote populatiestudies. Omdat statistische modellen die bekend staan ​​als voorspellers DNA en gezondheidsinformatie over honderdduizenden mensen opslokken, worden ze nauwkeuriger in het spotten van de genetische patronen die een voorbode zijn van ziekterisico. Maar ze hebben een controversiële kant, omdat dezelfde technieken kunnen worden gebruikt om de uiteindelijke lengte, het gewicht, de huidskleur en zelfs de intelligentie van een IVF-embryo te projecteren.

Naast Treff, de wetenschappelijk directeur van het bedrijf, zijn de oprichters van Genomic Prediction Stephen Hsu, een natuurkundige die vice-president voor onderzoek is aan de Michigan State University, en Laurent Tellier, een Deense bio-informaticus die CEO is. Zowel Hsu als Tellier zijn nauw betrokken geweest bij een project in China dat tot doel heeft de genomen van wiskundige genieën te sequensen, in de hoop licht te werpen op de genetische basis van IQ.

Uitbijters spotten

De plannen van het bedrijf zijn gebaseerd op een vloedgolf van nieuwe kennis die laat zien hoe kleine genetische verschillen kunnen oplopen om de ene persoon, maar niet de andere, een grote kans te geven op diabetes, een neurotische persoonlijkheid of een grotere of kortere lengte. Dergelijke polygene risicoscores worden al gebruikt in direct-to-consumer gentests, zoals rapporten van 23andMe die klanten vertellen wat hun genetische kans op overgewicht is.

Voor volwassenen zijn risicoscores niet meer dan een nieuwigheid of een bron van gezondheidsadvies die ze kunnen negeren. Maar als dezelfde informatie over een embryo wordt gegenereerd, kan dat tot existentiële gevolgen leiden: wie wordt er geboren en wie blijft er in een laboratoriumvriezer.

Ik herinner mijn partners eraan: 'Weet je, als mijn ouders deze test hadden gehad, zou ik hier niet zijn', zegt Treff, een prijswinnende expert op het gebied van diagnostische technologie en de auteur van meer dan 90 wetenschappelijke artikelen.

Genomic Prediction is dit jaar opgericht en heeft geld ingezameld bij durfkapitalisten in Silicon Valley, maar wil niet zeggen wie dat zijn. Tellier, wiens inspiratie de sciencefictionfilm is Gattaca , zegt dat het bedrijf van plan is rapporten aan IVF-artsen en ouders aan te bieden die uitbijters identificeren - die embryo's waarvan de genetische scores ze aan het verkeerde eind van een statistische curve plaatsen voor aandoeningen zoals diabetes, osteoporose op latere leeftijd, schizofrenie en dwerggroei, afhankelijk van of modellen voor die problemen blijken juist te zijn.

Een dagen oud menselijk embryo in een IVF-kliniek. Sommige cellen kunnen worden verwijderd om DNA-testen uit te voeren. dallasfertility.com

Het concept van het bedrijf, dat het uitgebreide pre-implantatie genetische tests of ePGT noemt, zou effectief een reeks veelvoorkomende ziekterisico's toevoegen aan het menu van zeldzame die al beschikbaar zijn, waarop het ook van plan is te testen. Het promotiemateriaal gebruikt een afbeelding van een grotendeels ondergedompelde ijsberg om het idee over te brengen. We denken dat het een standaard onderdeel van het IVF-proces zal worden, zegt Tellier, net zoals een test voor het syndroom van Down een standaard onderdeel van de zwangerschap is.

Sommige experts gecontacteerd door MET Technologie beoordeling zeiden dat ze van mening waren dat het voorbarig is om polygene scoretechnologie in IVF-klinieken te introduceren, hoewel misschien niet veel. Matthew Rabinowitz, CEO van het bedrijf voor prenataal testen natera , gevestigd in Californië, zegt dat hij denkt dat de voorspellingen die vandaag zijn verkregen grotendeels misleidend kunnen zijn omdat DNA-modellen niet goed genoeg functioneren. Maar Rabinowitz is het ermee eens dat de technologie eraan komt.

Je gaat de modellering in de genetica niet stoppen, en je gaat mensen er niet van weerhouden om er toegang toe te krijgen, zegt hij. Het wordt steeds beter.

Scherpe vragen

Het testen van embryo's op ziekterisico's, inclusief risico's voor ziekten die zich pas laat in het leven ontwikkelen, wordt door Amerikaanse vruchtbaarheidsartsen als ethisch aanvaardbaar beschouwd. Maar de nieuwe DNA-scoremodellen betekenen dat ouders hun kinderen misschien kunnen kiezen op basis van eigenschappen zoals IQ of het gewicht van een volwassene. Dat komt omdat deze eigenschappen, net als diabetes type 1, het resultaat zijn van complexe genetische invloeden die de voorspellende algoritmen moeten vinden.

Het model voorspelde de lengte van mensen op basis van hun DNA-gegevens tot op drie of vier centimeter.

Het is de neus van de kameel onder de tent. Want als je het voor iets serieuzers doet, dan is het triviaal eenvoudig om iets anders te zoeken, zegt Michelle Meyer , een bio-ethicus bij het Geisinger Health System die problemen in reproductieve genetica analyseert. Hier is het genomische dossier van elk embryo. En je bladert door het boek. Stel je voor dat je het embryo kiest dat hoogstwaarschijnlijk Harvard binnenkomt zoals mama, of lang wordt zoals papa.

Voor Genomic Prediction, een kleine startup gebaseerd op een technische incubator in New Jersey, zullen dergelijke vragen bijzonder scherp worden gesteld. Dat komt door Hsu's langdurige interesse in genetische selectie voor superieure intelligentie.

In 2014 schreef Hsu een essay getiteld Super-Intelligent Humans Are Coming, waarin hij betoogde dat het selecteren van embryo's voor intelligentie het IQ van het resulterende kind met 15 punten zou kunnen verhogen.

Genomic Prediction zegt dat het alleen ziekten zal rapporteren, dat wil zeggen, het identificeren van die embryo's waarvan het denkt dat ze zich zullen ontwikkelen tot mensen met ernstige medische problemen. Toch, op zijn blog en in publieke verklaringen ontwikkelt Hsu al jaren een visie die veel verder gaat.

Stel dat ik je zou kunnen vertellen dat embryo vier de langste zal zijn, embryo drie de slimste, embryo twee zal erg asociaal zijn. Stel dat die mate van gedetailleerdheid beschikbaar was in de rapporten, hij vertelde de conservatieve radio en YouTube-persoonlijkheid Stefan Molyneux dit voorjaar. Dat is de toekomst op korte termijn waarmee we als beschaving worden geconfronteerd. Dit gaat hier zijn.

IVF-specialist Nathan Treff is medeoprichter van Genomic Prediction, dat als doel heeft embryo's te scoren voor ziekten zoals diabetes type 1. genomicprediction.com

Hoogte meten:

De brandstof voor de voorspellende modellen is een stortvloed aan nieuwe gegevens, meest recentelijk genetische uitlezingen en medische dossiers voor 500.000 Britten van middelbare leeftijd die in juli werden vrijgegeven door de Britse biobank , een nationaal project voor precisiegeneeskunde in dat land.

De gegevensverzameling omvatte voor elke vrijwilliger een kaart van ongeveer 800.000 single-nucleotide polymorfismen of SNP's - punten waar hun DNA enigszins verschilt van dat van een andere persoon. De release veroorzaakte een stormloop van genetici om hun berekeningen bij te werken over hoeveel ziekten bij de mens, of zelfs routinematig gedrag zoals broodconsumptie, deze genetische verschillen zouden kunnen verklaren.

Gewapend met de Britse gegevens claimden Hsu en Tellier een doorbraak. Voor één gemakkelijk te meten eigenschap, lengte, gebruikten ze machine learning-technieken om een ​​voorspeller te creëren die zich feilloos gedroeg. Zij gemeld dat het model voor het grootste deel de lengte van mensen kon voorspellen vanaf hun DNA-gegevens tot op drie of vier centimeter.

Hoogte is momenteel de gemakkelijkste eigenschap om te voorspellen. Het wordt voornamelijk bepaald door genen en wordt altijd vastgelegd in populatiedatabases. Maar Tellier zegt dat genetische databases snel de omvang naderen die nodig is om nauwkeurige voorspellingen te doen over andere menselijke kenmerken, inclusief het risico op ziekten waarvan de ware oorzaken niet eens bekend zijn.

Tellier zegt dat Genomic Prediction zich zal richten op ziektekenmerken waarvoor de voorspellers al redelijk goed presteren, of dat binnenkort zullen doen. Die omvatten auto-immuunziekten zoals de ziekte waaraan Treff lijdt. In die omstandigheden domineert een kleinere set genen de voorspellingen, waardoor ze soms betrouwbaarder worden.

Een rapport uit Duitsland in 2014 vond bijvoorbeeld dat het mogelijk was om op basis van een polygene DNA-score alleen vrij nauwkeurig onderscheid te maken tussen een persoon met type 1-diabetes en een persoon zonder diabetes. Hoewel de scores niet perfect nauwkeurig zijn, moet u overwegen hoe ze een toekomstige ouder kunnen beïnvloeden. Kinderen van een man met diabetes type 1 hebben gemiddeld een kans van één op 17 om de aandoening te krijgen. Het kiezen van het beste van verschillende embryo's die in een IVF-kliniek zijn gemaakt, zelfs met een foutgevoelige voorspeller, zou de kansen kunnen verkleinen.

In het geval van lengte hoopt Genomic Prediction het model te gebruiken om embryo's te identificeren die zouden uitgroeien tot volwassenen die kleiner zijn dan 1,40 meter, de medische definitie van dwerggroei, zegt Tellier. Er zijn veel fysieke en psychologische nadelen aan zo kort zijn. Uiteindelijk zou het bedrijf ook intellectuele problemen kunnen identificeren, zoals embryo's met een voorspeld IQ van minder dan 70.

Het bedrijf is niet van plan om onbewerkte eigenschapscores aan ouders te geven, alleen om embryo's te markeren die waarschijnlijk abnormaal zijn. Dat komt omdat het product ethisch verdedigbaar moet zijn, zegt Hsu: We zouden alleen de negatieve uitbijtertoestand onthullen. We melden niet: 'Deze man gaat naar de NBA.'

Sommige wetenschappers betwijfelen of de scores nuttig zullen zijn bij het kiezen van betere mensen uit IVF-gerechten. Zelfs als ze gemiddeld nauwkeurig zijn, is er voor individuen geen garantie voor uiterste precisie. Bovendien heeft de omgeving een even grote invloed op de meeste eigenschappen als genen. De kans is groot dat je het bij het verkeerde eind hebt - dat zou mijn zorg zijn, zegt Manuel Rivas, een professor aan de Stanford University die de genetica van de ziekte van Crohn bestudeert. Als iemand die informatie gebruikt om beslissingen te nemen over embryo's, weet ik niet wat ik ervan moet denken.

We hebben zo'n gekke verandering gezien in het aantal mensen dat we kunnen bestuderen.

Pogingen om dit soort statistische scores in de reproductie te introduceren, hebben in het verleden tot kritiek geleid. In 2013, 23andMe veroorzaakte verontwaardiging toen het een patent won op het idee van vervolgkeuzemenu's die ouders zouden kunnen gebruiken om sperma- of eiceldonoren te kiezen, bijvoorbeeld om te proberen een specifieke oogkleur te krijgen. Het bedrijf, gefinancierd door Google, ging snel achteruit.

Maar sindsdien zijn polygene scores een routineaspect geworden van nieuwe DNA-tests. Een bedrijf genaamd HumanCode verkoopt online een test van $ 199 die SNP-scores gebruikt om twee mensen te vertellen hoe lang hun kinderen zouden kunnen zijn. In de melkvee-industrie worden polygene tests veel gebruikt om jonge dieren te beoordelen op hoeveel melk ze zullen produceren.

Op een breed niveau is ons begrip van complexe eigenschappen geëvolueerd. Het is niet zo dat er een paar genen zijn die bijdragen aan complexe eigenschappen; het zijn tientallen, of duizenden, of zelfs alle genen, zegt Meyer, de Geisinger-professor. Dat heeft geleid tot polygene risicoscores. Het zijn vele varianten, elk met hun eigen kleine bijdragen, maar die samen een significante bijdrage leveren. Je telt ze op. In zijn voorspeller voor lengte maakte Hsu uiteindelijk gebruik van 20.000 varianten om te raden hoe lang elke persoon was.

Embryo's meten

Over de hele wereld ondergaan jaarlijks een miljoen stellen IVF; in de VS zijn reageerbuisbaby's goed voor 1 procent van de geboorten. Pre-implantatie genetische diagnose, of PGD, maakt sinds de jaren negentig deel uit van de technologie. Bij die procedure worden een paar cellen geplukt van een dagen oud embryo dat in een laboratorium groeit, zodat ze kunnen worden getest.

Tot nu toe hebben artsen PGD gebruikt om embryo's met grote afwijkingen, zoals ontbrekende chromosomen, en embryo's met enkele gendefecten op te sporen. Ouders die bijvoorbeeld het defecte gen dragen dat de ZvH veroorzaakt, kunnen embryotesten gebruiken om te voorkomen dat ze een kind krijgen met de dodelijke hersenziekte.

Natuurkundige Stephen Hsu ontwikkelde een genetische voorspeller die machinaal leren gebruikt om de lengte te schatten, tot op drie centimeter van het DNA van een persoon. Michigan State universiteit

Het obstakel voor polygene tests was dat het met zo weinig cellen moeilijk was om het brede, nauwkeurige beeld van het genoom van een embryo te krijgen dat nodig is om de benodigde berekeningen uit te voeren. Het is heel moeilijk om betrouwbare metingen te doen aan dat kleine DNA, zegt Rabinowitz, de CEO van Natera.

Tellier zegt dat Genomic Prediction een verbeterde methode heeft ontwikkeld voor het analyseren van embryonaal DNA, waarvan hij zegt dat het eerst zal worden gebruikt om traditionele PGD te verbeteren, door veel single-gen-tests in één te combineren. Tellier zegt dat het met dezelfde techniek polygene scores op embryo's kan verzamelen, hoewel het bedrijf de methode niet in detail heeft beschreven. Maar andere wetenschappers hebben al manieren laten zien om de nauwkeurigheidsbarrière te overwinnen.

In 2015 heeft een team onder leiding van Rabinowitz en Jay Shendure van de Universiteit van Washington deed het door de genomen van twee ouders die IVF ondergaan in detail te sequencen. Daardoor konden ze de genoomsequentie van het embryo afleiden, ook al was de embryotest zelf niet nauwkeuriger dan voorheen. Toen de baby's werden geboren, ontdekten ze dat ze gelijk hadden.

We hebben de technologie om het genoom van een embryo te reconstrueren en een polygeen model te creëren, zegt Rabinowitz, wiens beursgenoteerde onderneming ongeveer $ 600 miljoen waard is, en die zegt dat hij heeft nagedacht over het al dan niet toetreden van de embryo-score-business. Het probleem is dat de modellen nog niet helemaal klaar zijn voor prime time.

Dat komt omdat ondanks Hsu's succes met hoogte, de scorealgoritmen aanzienlijke beperkingen hebben. Een daarvan is dat ze zijn gebouwd met behulp van gegevens die voornamelijk afkomstig zijn van Noord-Europeanen. Dat betekent dat ze misschien niet nuttig zijn voor mensen uit Azië of Afrika, waar het patroon van SNP's anders is, of voor mensen van gemengde afkomst. Zelfs hun prestaties voor specifieke families met een Europese achtergrond kunnen niet als vanzelfsprekend worden beschouwd, tenzij de procedure zorgvuldig wordt getest in een klinische studie, iets wat nog nooit is gedaan, zegt Akash Kumar, een arts in Stanford die hoofdauteur was van de Natera-studie.

Kumar, die jonge patiënten met zeldzame aandoeningen behandelt, zegt dat de genetische voorspellers een aantal grote problemen oproepen. Een daarvan is dat de enorme hoeveelheid genetische gegevens die beschikbaar komt, het verleidelijk gemakkelijk zou kunnen maken om niet-medische eigenschappen te beoordelen. We hebben zo'n gekke verandering gezien in het aantal mensen dat we kunnen bestuderen, zegt hij. Niet veel mensen hebben schizofrenie, maar ze hebben allemaal een lengte en een body-mass index. Het aantal mensen dat je kunt gebruiken om de eigenschappenmodellen te bouwen is dus veel groter. Het is een heel unieke plek om te denken wat we met deze technologie moeten doen.

Slimmere kinderen

Deze week stond Genomic Prediction met een stand op de jaarlijkse bijeenkomst van de American Society for Reproductive Medicine. Die organisatie, die vruchtbaarheidsartsen en wetenschappers vertegenwoordigt, heeft eerder gezegd dat het testen van embryo's voor aandoeningen op latere leeftijd, zoals de ziekte van Alzheimer, ethisch verantwoord . Het noemde onder meer de reproductieve vrijheid van ouders.

Er zal in de toekomst discussie zijn over de vraag of dit legaal of illegaal moet worden gemaakt. Landen zullen er referenda over houden.

De samenleving is ambivalenter geweest over het kiezen van het geslacht van embryo's (iets dat conventionele PGD toestaat), en laat het over aan de discretie van artsen. Gecombineerd lijken de standpunten van de samenleving de deur te openen voor elke vorm van meting, misschien zolang de test om een ​​medische reden gerechtvaardigd is.

Hsu heeft eerder gezegd dat hij denkt dat intelligentie het meest interessante fenotype of kenmerk van allemaal is. Maar toen hij zijn voorspeller probeerde om te zien wat het zou kunnen zeggen over hoe ver de 500.000 Britse proefpersonen van de Britse Biobank op school waren gekomen (jaren van scholing is een proxy voor IQ), ontdekte hij dat DNA het niet zo goed kon voorspellen als evenals het kon hoogte voorspellen.

Toch verklaarde DNA een deel van het verschil. Daniel Benjamin, een geno-econoom aan de Universiteit van Zuid-Californië, zegt dat genscores voor grote populaties al net zo voorspellend zijn voor het opleidingsniveau als of iemand is opgegroeid in een rijk of arm gezin. Hij voegt eraan toe dat de nauwkeurigheid van de scores gestaag verbetert. Het scoren van embryo's voor een hoog IQ zou echter voorbarig en ethisch omstreden zijn, zegt hij.

De voorspelling van Hsu is dat miljardairs en typen uit Silicon Valley de early adopters van embryoselectietechnologie zullen zijn en een van de eersten zullen worden die IVF zullen doen, ook al hebben ze geen IVF nodig. Naarmate ze minder ongezonde kinderen gaan produceren, en meer uitzonderlijke, zou de rest van de samenleving dit voorbeeld kunnen volgen.

Ik voorspel volledig dat het mogelijk zal zijn, zegt Hsu over het selecteren van embryo's met hogere IQ-scores. Maar we hebben gezegd dat we het als bedrijf niet gaan doen. Het is een moeilijke kwestie, zoals kernwapens of genbewerking. Er zal in de toekomst discussie zijn over de vraag of dit legaal of illegaal moet worden gemaakt. Landen zullen er referenda over houden.

zich verstoppen