Designerskie dziecko

Dziecko projektanta to dziecko, którego zestaw genetyczny został wyselekcjonowany lub zmieniony, często w celu wykluczenia określonego genu lub usunięcia genów związanych z chorobą. Proces ten zwykle obejmuje analizę szerokiej gamy embrionów ludzkich w celu zidentyfikowania genów związanych z określonymi chorobami i cechami oraz wybranie zarodków o pożądanym składzie genetycznym; proces znany jako preimplantacyjna diagnostyka genetyczna . Powszechnie stosuje się badania przesiewowe pojedynczych genów, a kilka firm oferuje badania przesiewowe poligeniczne. Inne metody, za pomocą których można zmienić informację genetyczną dziecka, obejmują bezpośrednią edycję genomu przed urodzeniem, co nie jest rutynowo wykonywane i wiadomo, że tylko jeden taki przypadek miał miejsce w 2019 r., Kiedy chińskie bliźniaki Lulu i Nana były edytowane jako embriony, wywołując powszechną krytykę.

Genetycznie zmienione zarodki można uzyskać poprzez wprowadzenie pożądanego materiału genetycznego do samego zarodka lub do plemników i/lub komórek jajowych rodziców; albo poprzez dostarczanie pożądanych genów bezpośrednio do komórki , albo przy użyciu technologii edycji genów. Proces ten jest znany jako inżynieria germinalna i przeprowadzanie go na embrionach, które zostaną doprowadzone do terminu porodu, jest zwykle prawnie zabronione. Edytowanie zarodków w ten sposób oznacza, że zmiany genetyczne mogą być przenoszone na przyszłe pokolenia , a ponieważ technologia dotyczy edycji genów nienarodzonego dziecka, jest uważana za kontrowersyjną i podlega debacie etycznej. Podczas gdy niektórzy naukowcy akceptują stosowanie tej technologii w leczeniu chorób, pojawiły się obawy, że może to przełożyć się na wykorzystanie technologii do celów kosmetycznych i poprawy cech ludzkich .

Diagnostyka preimplantacyjna

Preimplantacyjna diagnostyka genetyczna (PGD lub PIGD) to procedura, w której zarodki są badane przed implantacją . Technikę tę stosuje się wraz z zapłodnieniem in vitro (IVF) w celu uzyskania zarodków do oceny genomu – alternatywnie przed zapłodnieniem można zbadać komórki jajowe . Technika ta została po raz pierwszy zastosowana w 1989 roku.

PGD służy przede wszystkim do selekcji zarodków do implantacji w przypadku ewentualnych wad genetycznych , umożliwiając identyfikację zmutowanych lub związanych z chorobą alleli i selekcję przeciwko nim. Jest to szczególnie przydatne w przypadku zarodków pochodzących od rodziców, u których jedno lub oboje nosicieli choroby dziedzicznej . PGD można również wykorzystać do selekcji zarodków określonej płci, najczęściej wtedy, gdy choroba jest silniej związana z jedną płcią niż z drugą (jak w przypadku zaburzeń sprzężonych z chromosomem X , które występują częściej u mężczyzn, takich jak hemofilia ). . Niemowlęta urodzone z cechami wybranymi po PGD są czasami uważane za dzieci projektantów.

Jednym z zastosowań PGD jest selekcja „ rodzeństwa zbawiciela ”, czyli dzieci, które rodzą się w celu przeszczepienia ( narządu lub grupy komórek) rodzeństwu cierpiącemu na zwykle zagrażającą życiu chorobę. Rodzeństwo Savior zostaje poczęte poprzez zapłodnienie in vitro, a następnie poddane badaniu przesiewowemu za pomocą PGD w celu analizy podobieństwa genetycznego do dziecka potrzebującego przeszczepu, aby zmniejszyć ryzyko odrzucenia .

Proces

Proces preimplantacyjnej diagnostyki genetycznej. Zapłodnienie in vitro polega na wspólnej inkubacji plemników i komórki jajowej lub wstrzyknięciu plemnika bezpośrednio do komórki jajowej. PCR - reakcja łańcuchowa polimerazy, FISH - fluorescencyjna hybrydyzacja in situ .

Zarodki do PGD uzyskuje się z procedur IVF, w których komórka jajowa jest sztucznie zapładniana plemnikiem. Oocyty od kobiety są zbierane po kontrolowanej hiperstymulacji jajników (COH), która obejmuje leczenie bezpłodności w celu wywołania produkcji wielu oocytów. Po pobraniu oocytów są one zapładniane in vitro , albo podczas inkubacji z wieloma plemnikami w hodowli, albo przez intracytoplazmatyczne wstrzyknięcie plemnika (ICSI), gdzie plemnik jest wstrzykiwany bezpośrednio do komórki jajowej. Powstałe zarodki są zwykle hodowane przez 3–6 dni, co pozwala im osiągnąć blastomeru lub blastocysty .

Gdy zarodki osiągną pożądany etap rozwoju, komórki są poddawane biopsji i badaniom genetycznym. Procedura przesiewowa różni się w zależności od charakteru badanego zaburzenia.

Reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR) to proces, w którym sekwencje DNA są amplifikowane w celu wytworzenia znacznie większej liczby kopii tego samego segmentu, co umożliwia badanie przesiewowe dużych próbek i identyfikację określonych genów. Proces ten jest często stosowany podczas badań przesiewowych w kierunku chorób monogenowych , takich jak mukowiscydoza .

Inna technika przesiewowa, fluorescencyjna hybrydyzacja in situ (FISH), wykorzystuje sondy fluorescencyjne, które specyficznie wiążą się z wysoce komplementarnymi sekwencjami na chromosomach , które można następnie zidentyfikować za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej . Metoda FISH jest często stosowana w badaniach przesiewowych pod kątem nieprawidłowości chromosomalnych, takich jak aneuploidia , co czyni ją użytecznym narzędziem w badaniach przesiewowych w kierunku zaburzeń, takich jak zespół Downa .

macicy matki , a następnie pozostawiane do naturalnego rozwoju .

Rozporządzenie

Regulacja PGD jest określana przez rządy poszczególnych krajów, a niektóre całkowicie zabraniają jej stosowania, w tym w Austrii , Chinach i Irlandii .

W wielu krajach PGD jest dozwolone pod bardzo rygorystycznymi warunkami wyłącznie do użytku medycznego, tak jak ma to miejsce we Francji , Szwajcarii , Włoszech i Wielkiej Brytanii . Podczas gdy PGD we Włoszech i Szwajcarii jest dozwolona tylko w pewnych okolicznościach, nie ma jasnego zestawu specyfikacji, zgodnie z którymi można przeprowadzić PGD, a selekcja zarodków na podstawie płci jest niedozwolona. We Francji i Wielkiej Brytanii przepisy są znacznie bardziej szczegółowe, a specjalne agencje określają ramy dla PGD. Selekcja ze względu na płeć jest dozwolona w pewnych okolicznościach, a choroby genetyczne, w przypadku których dozwolona jest PGD, są wyszczególnione przez odpowiednie agencje krajowe.

W przeciwieństwie do tego, prawo federalne Stanów Zjednoczonych nie reguluje PGD, a żadne wyspecjalizowane agencje nie określają ram regulacyjnych, których muszą przestrzegać pracownicy służby zdrowia. Dozwolona jest elektywna selekcja płci, stanowiąca około 9% wszystkich przypadków PGD w USA, podobnie jak selekcja pod kątem pożądanych schorzeń, takich jak głuchota lub karłowatość .

Inżynieria linii płciowej człowieka

Inżynieria linii zarodkowej człowieka to proces, w którym ludzki genom jest edytowany w komórce rozrodczej , takiej jak plemnik lub oocyt (powodując zmiany dziedziczne) lub w zygocie lub zarodku po zapłodnieniu. Inżynieria linii zarodkowej skutkuje włączeniem zmian w genomie do każdej komórki w ciele potomstwa (lub osobnika po inżynierii linii zarodkowej). Proces ten różni się od somatycznej inżynierii komórkowej, która nie powoduje zmian dziedzicznych. Większość edycji ludzkiej linii zarodkowej przeprowadza się na pojedynczych komórkach i niezdolnych do życia zarodkach, które są niszczone na bardzo wczesnym etapie rozwoju. Jednak w listopadzie 2018 roku chiński naukowiec, He Jiankui , ogłosił, że stworzył pierwsze genetycznie zmodyfikowane dzieci ludzkiej linii zarodkowej.

Inżynieria genetyczna opiera się na wiedzy o ludzkiej informacji genetycznej, możliwej dzięki badaniom takim jak Human Genome Project , w ramach którego zidentyfikowano pozycję i funkcję wszystkich genów w ludzkim genomie. Od 2019 r. Wysokowydajne metody sekwencjonowania umożliwiają bardzo szybkie sekwencjonowanie genomu , dzięki czemu technologia jest szeroko dostępna dla naukowców.

Modyfikację linii zarodkowej zwykle przeprowadza się za pomocą technik, które włączają nowy gen do genomu zarodka lub komórki rozrodczej w określonej lokalizacji. Można to osiągnąć przez wprowadzenie pożądanego DNA bezpośrednio do komórki w celu jego włączenia lub przez zastąpienie genu interesującym go genem. Techniki te można również stosować do usuwania lub zakłócania niepożądanych genów, takich jak te zawierające zmutowane sekwencje.

Podczas gdy inżynierię linii zarodkowej przeprowadzano głównie na ssakach i innych zwierzętach, badania in vitro na ludzkich komórkach stają się coraz bardziej powszechne. Najczęściej stosowane w komórkach ludzkich są terapia genowa linii zarodkowej i zmodyfikowany system nukleaz CRISPR/Cas9 .

Modyfikacja genu linii zarodkowej

Terapia genowa to dostarczanie kwasu nukleinowego (zwykle DNA lub RNA ) do komórki jako środka farmaceutycznego do leczenia choroby. Najczęściej przeprowadza się go za pomocą wektora , który transportuje kwas nukleinowy (najczęściej DNA kodujący gen terapeutyczny) do komórki docelowej. Wektor może transdukować pożądaną kopię genu do określonej lokalizacji w celu ekspresji zgodnie z wymaganiami. Alternatywnie, transgen można wstawić w celu celowego przerwania niepożądanego lub zmutowanego genu, zapobiegając transkrypcji i translacji produktów wadliwego genu, aby uniknąć fenotypu choroby .

Terapia genowa u pacjentów jest zwykle przeprowadzana na komórkach somatycznych w celu leczenia schorzeń, takich jak niektóre białaczki i choroby naczyniowe . W przeciwieństwie do tego terapia genowa ludzkiej linii zarodkowej jest ograniczona do in vitro w niektórych krajach, podczas gdy inne całkowicie jej zabraniają, w tym w Australii , Kanadzie , Niemczech i Szwajcarii.

Podczas gdy National Institutes of Health w USA nie zezwala obecnie na badania kliniczne transferu genów linii zarodkowej in utero , dozwolone są badania in vitro . Wytyczne NIH stwierdzają, że wymagane są dalsze badania dotyczące bezpieczeństwa protokołów transferu genów przed rozważeniem badań in utero , co wymaga aktualnych badań w celu zapewnienia możliwej do wykazania skuteczności technik w laboratorium. Badania tego rodzaju wykorzystują obecnie niezdolne do życia zarodki do badania skuteczności terapii genowej linii zarodkowej w leczeniu zaburzeń, takich jak dziedziczne choroby mitochondrialne .

Transfer genów do komórek odbywa się zwykle przez dostarczenie wektora. Wektory są zazwyczaj podzielone na dwie klasy – wirusowe i niewirusowe .

Wektory wirusowe

Wirusy infekują komórki poprzez transdukcję ich materiału genetycznego do komórki gospodarza, wykorzystując maszynerię komórkową gospodarza do generowania białek wirusowych potrzebnych do replikacji i proliferacji. Modyfikując wirusy i ładując je terapeutycznym DNA lub RNA będącym przedmiotem zainteresowania, możliwe jest użycie ich jako wektora zapewniającego dostarczenie pożądanego genu do komórki.

Retrowirusy to jedne z najczęściej używanych wektorów wirusowych, ponieważ nie tylko wprowadzają swój materiał genetyczny do komórki gospodarza, ale także kopiują go do genomu gospodarza. W kontekście terapii genowej pozwala to na trwałą integrację interesującego genu z własnym DNA pacjenta, zapewniając trwalsze efekty.

Wektory wirusowe działają skutecznie i są w większości bezpieczne, ale wiążą się z pewnymi komplikacjami, co przyczynia się do surowości przepisów dotyczących terapii genowej. Pomimo częściowej inaktywacji wektorów wirusowych w badaniach nad terapią genową, nadal mogą one być immunogenne i wywoływać odpowiedź immunologiczną . Może to utrudniać wirusowe dostarczanie interesującego genu, a także powodować komplikacje dla samego pacjenta, gdy jest stosowane klinicznie, zwłaszcza u tych, którzy już cierpią na poważną chorobę genetyczną. Inną trudnością jest możliwość, że niektóre wirusy będą losowo integrować swoje kwasy nukleinowe z genomem, co może zakłócać funkcję genów i generować nowe mutacje. Jest to poważny problem przy rozważaniu terapii genowej linii zarodkowej, ze względu na możliwość generowania nowych mutacji w zarodku lub potomstwie.

Wektory niewirusowe

Niewirusowe metody transfekcji kwasu nukleinowego polegały na wstrzyknięciu nagiego plazmidu DNA do komórki w celu włączenia do genomu. Ta metoda była kiedyś stosunkowo nieskuteczna przy niskiej częstotliwości integracji, jednak od tego czasu wydajność znacznie się poprawiła, stosując metody zwiększające dostarczanie interesującego genu do komórek. Ponadto wektory niewirusowe są łatwe do wytworzenia na dużą skalę i nie są wysoce immunogenne.

Niektóre metody niewirusowe są szczegółowo opisane poniżej:

Elektroporacja to technika, w której wykorzystuje się impulsy wysokiego napięcia do przenoszenia DNA do komórki docelowej przez błonę . Uważa się, że metoda działa dzięki tworzeniu się porów w poprzek błony, ale chociaż są one tymczasowe, elektroporacja powoduje wysoki wskaźnik śmierci komórek , co ogranicza jej zastosowanie. Od tego czasu opracowano ulepszoną wersję tej technologii, transfekcję elektronowo-lawinową, która obejmuje krótsze (mikrosekundowe) impulsy wysokiego napięcia, co skutkuje skuteczniejszą integracją DNA i mniejszymi uszkodzeniami komórkowymi.
Pistolet genowy to fizyczna metoda transfekcji DNA, w której plazmid DNA jest ładowany na cząsteczkę metalu ciężkiego (zwykle złota ) i ładowany na „działo”. Urządzenie generuje siłę penetrującą błonę komórkową, umożliwiając wejście DNA przy jednoczesnym zatrzymaniu cząsteczki metalu.
Oligonukleotydy są używane jako wektory chemiczne w terapii genowej, często używane do rozrywania zmutowanych sekwencji DNA, aby zapobiec ich ekspresji. Zakłócenie w ten sposób można osiągnąć poprzez wprowadzenie małych cząsteczek RNA, zwanych siRNA , które sygnalizują maszynerii komórkowej rozszczepienie niepożądanych sekwencji mRNA , aby zapobiec ich transkrypcji. Inna metoda wykorzystuje dwuniciowe oligonukleotydy, które wiążą czynniki transkrypcyjne wymagane do transkrypcji docelowego genu. Wiążąc kompetycyjnie te czynniki transkrypcyjne, oligonukleotydy mogą zapobiegać ekspresji genu.

ZFN

Nukleazy palca cynkowego (ZFN) to enzymy generowane przez fuzję domeny wiążącej DNA palca cynkowego z domeną rozszczepiającą DNA. Palec cynkowy rozpoznaje od 9 do 18 zasad sekwencji. W ten sposób mieszając te moduły, łatwiej jest celować w dowolną sekwencję, którą badacze chcą idealnie zmienić w złożonych genomach. ZFN to makrocząsteczkowy kompleks utworzony przez monomery, w których każda podjednostka zawiera domenę cynku i domenę endonukleazy FokI. Domeny FokI muszą dimeryzować dla aktywności, zawężając w ten sposób obszar docelowy, zapewniając wystąpienie dwóch bliskich zdarzeń wiązania DNA.

Wynikające z tego zdarzenie rozszczepiania umożliwia działanie większości technologii edycji genomu. Po utworzeniu przerwy komórka stara się ją naprawić.

Metodą jest NHEJ , w której komórka poleruje dwa końce uszkodzonego DNA i łączy je z powrotem, często powodując przesunięcie ramki.
Alternatywną metodą są naprawy ukierunkowane na homologię . Komórka próbuje naprawić szkody, używając kopii sekwencji jako kopii zapasowej. Dostarczając własny szablon, badacz może wstawić zamiast tego żądaną sekwencję.

Powodzenie wykorzystania ZFN w terapii genowej zależy od wprowadzenia genów do docelowego obszaru chromosomalnego bez powodowania uszkodzenia komórki. Niestandardowe ZFN oferują opcję w ludzkich komórkach do korekcji genów.

TALENy

Istnieje metoda zwana TALEN , która celuje w pojedyncze nukleotydy. TALEN oznaczają nukleazy efektorowe podobne do aktywatorów transkrypcji. TALENy są tworzone przez efektorową domenę wiążącą DNA TAL z domeną cięcia DNA. Wszystkie te metody działają, gdy TALENy są ustawione. TALEN są „zbudowane z macierzy modułów składających się z 33-35 aminokwasów… poprzez złożenie tych macierzy… badacze mogą celować w dowolną sekwencję”. Zdarzenie to jest określane jako Repeat Variable Diresidue (RVD). Zależność między aminokwasami umożliwia naukowcom skonstruowanie określonej domeny DNA. Enzymy TALEN są przeznaczone do usuwania określonych części nici DNA i zastępowania sekcji; co umożliwia edycję. TALEN można wykorzystać do edycji genomów przy użyciu niehomologicznego łączenia końców (NHEJ) i naprawy ukierunkowanej na homologię .

CRISPR/Cas9

CRISPR-Cas9. PAM (Protospacer Adjacent Motif) jest wymagany do wiązania celu.

System CRISPR/Cas9 ( CRISPR – Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, Cas9 – CRISPR-associated protein 9) to technologia edycji genomu oparta na bakteryjnym antywirusowym systemie CRISPR/Cas. System bakteryjny ewoluował, aby rozpoznawać sekwencje wirusowych kwasów nukleinowych i ciąć te sekwencje po rozpoznaniu, uszkadzając infekujące wirusy. Technologia edycji genów wykorzystuje uproszczoną wersję tego procesu, manipulując składnikami systemu bakteryjnego, aby umożliwić edycję genów specyficzną dla lokalizacji.

nukleazy Cas9 i przewodnika RNA (gRNA). GRNA zawiera sekwencję wiążącą Cas i ~20- nukleotydową sekwencję rozdzielającą, która jest specyficzna i komplementarna do docelowej sekwencji DNA będącego przedmiotem zainteresowania. Specyficzność edycji można zatem zmienić, modyfikując tę sekwencję rozdzielającą.

Naprawa DNA po pęknięciu podwójnej nici

Po dostarczeniu systemu do komórki Cas9 i gRNA wiążą się, tworząc kompleks rybonukleoproteinowy . Powoduje to zmianę konformacyjną w Cas9, umożliwiając mu rozszczepienie DNA, jeśli sekwencja rozdzielająca gRNA wiąże się z wystarczającą homologią z określoną sekwencją w genomie gospodarza. Kiedy gRNA wiąże się z sekwencją docelową, Cas rozszczepi locus , powodując pęknięcie podwójnej nici (DSB).

Powstały DSB można naprawić za pomocą jednego z dwóch mechanizmów –

Non-Homologous End Joining (NHEJ) - wydajny, ale podatny na błędy mechanizm, który często wprowadza insercje i delecje ( indele ) w miejscu DSB. Oznacza to, że jest często używany w z nokautem w celu zakłócenia genów i wprowadzenia mutacji powodujących utratę funkcji.
Homology Directed Repair (HDR) - mniej wydajny, ale wysoce wierny proces, który służy do wprowadzania precyzyjnych modyfikacji w docelowej sekwencji. Proces ten wymaga dodania szablonu naprawy DNA zawierającego pożądaną sekwencję, którą maszyneria komórki wykorzystuje do naprawy DSB, włączając sekwencję będącą przedmiotem zainteresowania do genomu.

Ponieważ NHEJ jest bardziej wydajny niż HDR, większość DSB zostanie naprawiona przez NHEJ, wprowadzając nokauty genów. W celu zwiększenia częstotliwości HDR wydaje się skuteczne hamowanie genów związanych z NHEJ i przeprowadzanie tego procesu w poszczególnych cyklu komórkowego (głównie S i G2 ).

CRISPR/Cas9 to skuteczny sposób manipulowania genomem in vivo u zwierząt, jak również w komórkach ludzkich in vitro , ale pewne problemy z wydajnością dostarczania i edytowania oznaczają, że nie jest on uważany za bezpieczny do stosowania w żywotnych embrionach ludzkich lub w organizmie komórki rozrodcze. Oprócz wyższej wydajności NHEJ, która może powodować nieumyślne nokauty, CRISPR może wprowadzać DSB do niezamierzonych części genomu, zwanych efektami poza celem. Powstają one z powodu sekwencji rozdzielającej gRNA nadającej wystarczającą homologię sekwencji losowym loci w genomie, które mogą wprowadzać losowe mutacje w całym tekście. Jeśli przeprowadzono go w komórkach płciowych, mutacje można wprowadzić do wszystkich komórek rozwijającego się zarodka.

Istnieją rozwiązania mające na celu zapobieganie niezamierzonym konsekwencjom znanym również jako efekty poza celem spowodowane edycją genów. Trwa wyścig w celu opracowania nowych technologii edycji genów, które zapobiegają występowaniu efektów poza celem, przy czym niektóre technologie są znane jako tendencyjne wykrywanie poza celem i białka anty-CRISPR. Istnieje kilka narzędzi służących do przewidywania miejsc, w których mogą wystąpić efekty poza celem, do wykrywania tendencyjnych efektów poza celem. W ramach technologii wykrywania tendencyjnych efektów poza celem istnieją dwa główne modele, modele oparte na dopasowaniu, które obejmują dopasowanie sekwencji gRNA do sekwencji genomu, po czym przewidywane są lokalizacje poza celem. Drugi model jest znany jako model oparty na punktacji, w którym każdy fragment gRNA jest oceniany pod kątem efektów poza celem zgodnie z ich pozycją.

Rozporządzenie w sprawie stosowania CRISPR

Waszyngtonie odbył się Międzynarodowy Szczyt Edycji Genów Człowieka , którego gospodarzami byli naukowcy z Chin, Wielkiej Brytanii i USA. Szczyt zakończył się wnioskiem, że edycja genomu komórek somatycznych przy użyciu CRISPR i innych narzędzi do edycji genomu byłaby dozwolona zgodnie z FDA , ale inżynieria linii zarodkowej człowieka nie byłaby kontynuowana.

W lutym 2016 r. naukowcy z Francis Crick Institute w Londynie otrzymali licencję pozwalającą im na edytowanie ludzkich embrionów za pomocą CRISPR w celu zbadania wczesnego rozwoju. Wprowadzono przepisy, aby uniemożliwić naukowcom implantację zarodków i zapewnić zatrzymanie eksperymentów i zniszczenie zarodków po siedmiu dniach.

W listopadzie 2018 roku chiński naukowiec He Jiankui ogłosił, że przeprowadził pierwszą inżynierię linii zarodkowej na żywych embrionach ludzkich, które od tego czasu zostały doprowadzone do terminu porodu. Twierdzenia badawcze spotkały się z poważną krytyką, a chińskie władze zawiesiły działalność badawczą He. Po tym wydarzeniu naukowcy i organy rządowe wezwali do nałożenia bardziej rygorystycznych przepisów dotyczących stosowania technologii CRISPR w embrionach, a niektórzy wzywali do globalnego moratorium na inżynierię genetyczną linii zarodkowej. Chińskie władze ogłosiły, że zostaną nałożone surowsze kontrole, a sekretarz generalny partii komunistycznej Xi Jinping i premier rządu Li Keqiang wezwali do wprowadzenia nowych przepisów dotyczących edycji genów.

Od stycznia 2020 r. zmiany genetyczne linii zarodkowej są prawnie zabronione w 24 krajach, a także w 9 innych krajach przez ich wytyczne. Konwencja Rady Europy o prawach człowieka i biomedycynie, znana również jako konwencja z Oviedo, w artykule 13 „Interwencje w genomie ludzkim” stanowi, co następuje: „Interwencja mająca na celu modyfikację ludzkiego genomu może być podjęta wyłącznie w celu zapobiegawczych, diagnostycznych lub terapeutycznych i tylko wtedy, gdy jej celem nie jest wprowadzanie modyfikacji do genomu jakichkolwiek potomków”. Niemniej jednak pojawiła się szeroka debata publiczna, której celem było ponowne rozpatrzenie i odnowienie art. Inżynieria.

Kontrowersje Lulu i Nany

He Jiankui przemawia na Drugim Międzynarodowym Szczycie na temat Edycji Genomu Człowieka, listopad 2018 r

Kontrowersje dotyczące Lulu i Nany dotyczą dwóch chińskich bliźniaczek urodzonych w listopadzie 2018 r., które zostały genetycznie zmodyfikowane jako embriony przez chińskiego naukowca He Jiankui. Uważa się, że bliźniaki są pierwszymi genetycznie zmodyfikowanymi dziećmi. Rodzice dziewcząt brali udział w projekcie klinicznym prowadzonym przez He, który obejmował procedury IVF, PGD i edycji genomu w celu edycji genu CCR5 . CCR5 koduje białko wykorzystywane przez HIV do wnikania do komórek gospodarza, więc poprzez wprowadzenie specyficznej mutacji do genu CCR5 Δ32 twierdził, że proces ten nadawałby wrodzoną oporność na HIV .

Projekt prowadzony przez He rekrutował pary pragnące dzieci, w których mężczyzna był nosicielem wirusa HIV , a kobieta niezakażona. W ramach projektu wykonał IVF z nasieniem i komórką jajową od par, a następnie wprowadził mutację CCR5 Δ32 do genomów zarodków za pomocą CRISPR/Cas9. Następnie użył PGD na edytowanych zarodkach, podczas których zsekwencjonował komórki poddane biopsji, aby określić, czy mutacja została pomyślnie wprowadzona. Zgłosił pewien mozaicyzm w embrionach, w wyniku którego mutacja zintegrowała się z niektórymi komórkami, ale nie wszystkimi, co sugeruje, że potomstwo nie będzie całkowicie chronione przed HIV. Twierdził, że podczas PGD i przez cały okres ciąży DNA płodu było sekwencjonowane w celu sprawdzenia błędów poza celem wprowadzonych przez technologię CRISPR/Cas9, jednak NIH wydał oświadczenie, w którym ogłosił, że „możliwość uszkodzenia efektów poza celem ma nie zostały w zadowalający sposób zbadane”. Dziewczynki urodziły się na początku listopada 2018 roku i zostały uznane przez He za zdrowe.

Jego badania były prowadzone w tajemnicy do listopada 2018 r., kiedy dokumenty trafiły do chińskiego rejestru badań klinicznych, a MIT Technology Review opublikował artykuł o projekcie. Następnie udzielił wywiadu Associated Press i przedstawił swoją pracę 27 listopada oraz podczas Drugiego Międzynarodowego Szczytu Edycji Genomu Człowieka, który odbył się w Hongkongu .

Chociaż dostępne informacje na temat tego eksperymentu są stosunkowo ograniczone, uważa się, że podczas przeprowadzania tego badania naukowiec naruszył wiele zasad etycznych, społecznych i moralnych, ale także chińskie wytyczne i przepisy, które zabraniały modyfikacji genetycznych linii zarodkowej ludzkich embrionów. Z technologicznego punktu widzenia technika CRISPR/Cas9 do dziś jest jedną z najdokładniejszych i najtańszych metod modyfikacji genów, jednak wciąż istnieje szereg ograniczeń, które sprawiają, że technika ta nie jest uznawana za bezpieczną i wydajną. Podczas Pierwszego Międzynarodowego Szczytu na temat Edycji Genów Człowieka w 2015 r. uczestnicy zgodzili się, że należy powstrzymać zmiany genetyczne linii płciowej w warunkach klinicznych, chyba że i do czasu: „(1) odpowiednie kwestie dotyczące bezpieczeństwa i skuteczności zostaną rozwiązane w oparciu o odpowiednie zrozumienie i wyważenie ryzyka, potencjalnych korzyści i alternatyw oraz (2) istnieje szeroki konsensus społeczny co do stosowności proponowanego wniosku”. Jednak podczas drugiego międzynarodowego szczytu w 2018 r. temat ten został ponownie podjęty, stwierdzając: „Postęp w ciągu ostatnich trzech lat i dyskusje na obecnym szczycie sugerują jednak, że nadszedł czas na zdefiniowanie rygorystycznej, odpowiedzialnej translacyjnej ścieżki prowadzącej do takie próby". Podżegając do ponownego rozważenia aspektów etycznych i prawnych, G. Daley, przedstawiciel kierownictwa szczytu i dziekan Harvard Medical School, przedstawił eksperyment dr He jako „zły zwrot na właściwą ścieżkę”.

Eksperyment spotkał się z powszechną krytyką i był bardzo kontrowersyjny, zarówno na świecie, jak iw Chinach. Kilku bioetyków , badaczy i lekarzy wydało oświadczenia potępiające badania, w tym laureat Nagrody Nobla David Baltimore , który uznał tę pracę za „nieodpowiedzialną” oraz pionier technologii CRISPR/Cas9, biochemik Jennifer Doudna z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley . Dyrektor NIH, Francis S. Collins, stwierdził, że „medyczna konieczność inaktywacji CCR5 u tych niemowląt jest całkowicie nieprzekonująca” i potępił He Jiankui i jego zespół badawczy za „nieodpowiedzialną pracę”. Inni naukowcy, w tym genetyk George Church z Uniwersytetu Harvarda, sugerowali, że edycja genów pod kątem odporności na choroby jest „uzasadniona”, ale wyrazili zastrzeżenia co do przebiegu pracy He.

Program Bezpieczne geny DARPA ma na celu ochronę żołnierzy przed taktykami wojennymi polegającymi na edycji genów. Otrzymują informacje od ekspertów etycznych, aby lepiej przewidywać i rozumieć przyszłe i obecne potencjalne problemy związane z edycją genów. ^{[ potrzebne inne niż podstawowe źródło ]}

Światowa Organizacja Zdrowia uruchomiła globalny rejestr do śledzenia badań nad edycją ludzkiego genomu, po wezwaniu do wstrzymania wszelkich prac nad edycją genomu.

Chińska Akademia Nauk Medycznych odpowiedziała na kontrowersje w czasopiśmie Lancet , potępiając He za naruszenie wytycznych etycznych udokumentowanych przez rząd i podkreślając, że inżynieria zarodkowa nie powinna być przeprowadzana w celach reprodukcyjnych. Akademia zapewniła, że „jak najszybciej wyda dalsze wytyczne operacyjne, techniczne i etyczne”, aby nałożyć surowsze przepisy dotyczące edycji embrionów ludzkich.

Względy etyczne

Edytowanie embrionów, komórek rozrodczych i generowanie dzieci projektantów jest przedmiotem debaty etycznej w wyniku implikacji modyfikowania informacji genomowych w sposób dziedziczny. Obejmuje to argumenty dotyczące niezrównoważonego doboru płci i doboru gamet.

Pomimo przepisów ustanowionych przez organy zarządzające poszczególnych krajów, brak znormalizowanych ram regulacyjnych prowadzi do częstych dyskusji na temat inżynierii zarodkowej wśród naukowców, etyków i ogółu społeczeństwa. Arthur Caplan , kierownik Wydziału Bioetyki na Uniwersytecie Nowojorskim, sugeruje, że utworzenie międzynarodowej grupy w celu ustalenia wytycznych w tym temacie przyniosłoby ogromne korzyści globalnej dyskusji i proponuje ustanowienie „przywódców religijnych, etycznych i prawnych”, aby narzucili dobrze poinformowane przepisy.

W wielu krajach edytowanie embrionów i modyfikowanie linii zarodkowych do celów reprodukcyjnych jest nielegalne. Od 2017 roku Stany Zjednoczone ograniczają stosowanie modyfikacji linii płciowej, a procedura ta podlega surowym regulacjom FDA i NIH. Amerykańska Narodowa Akademia Nauk i Narodowa Akademia Medycyny wskazały, że zapewnią wykwalifikowane wsparcie w edycji ludzkiej linii zarodkowej „w poważnych warunkach pod ścisłym nadzorem”, jeśli zostaną rozwiązane problemy z bezpieczeństwem i wydajnością. W 2019 roku Światowa Organizacja Zdrowia nazwała edycję genomu ludzkiej linii zarodkowej „nieodpowiedzialną”.

Ponieważ modyfikacja genetyczna stanowi zagrożenie dla każdego organizmu , badacze i pracownicy służby zdrowia muszą dokładnie rozważyć perspektywę inżynierii linii zarodkowej. Głównym problemem etycznym jest to, że tego rodzaju terapie spowodują zmianę, która może zostać przekazana przyszłym pokoleniom, a zatem każdy błąd, znany lub nieznany, zostanie również przekazany i wpłynie na potomstwo. Niektórzy bioetycy, w tym Ronald Green z Dartmouth College , wyrażają obawy, że może to skutkować przypadkowym wprowadzeniem nowych chorób w przyszłości.

Rozważając wsparcie badań nad inżynierią linii zarodkowych, etycy często sugerowali, że nieetyczne może być nierozważanie technologii, która mogłaby poprawić życie dzieci, które urodziłyby się z wadami wrodzonymi . Genetyk George Church twierdzi, że nie spodziewa się, że inżynieria linii zarodkowych zwiększy niekorzystną sytuację społeczną i zaleca obniżenie kosztów i poprawę edukacji związanej z tym tematem, aby rozwiać te poglądy. Podkreśla, że umożliwienie inżynierii linii zarodkowej u dzieci, które w przeciwnym razie urodziłyby się z wadami wrodzonymi, może uratować około 5% dzieci przed życiem z potencjalnie możliwymi do uniknięcia chorobami. Jackie Leach Scully, profesor nauk społecznych i bioetyki na Uniwersytecie w Newcastle , przyznaje, że perspektywa projektowania dzieci może sprawić, że osoby żyjące z chorobami i nie mogące pozwolić sobie na to, by technologia czuła się zmarginalizowana i pozbawiona wsparcia medycznego. Jednak profesor Leach Scully sugeruje również, że edycja linii zarodkowej daje rodzicom możliwość „spróbowania zabezpieczenia tego, co ich zdaniem jest najlepszym startem w życiu” i nie uważa, że należy to wykluczyć. Podobnie Nick Bostrom , filozof z Oksfordu , znany ze swojej pracy nad zagrożeniami związanymi ze sztuczną inteligencją , zaproponował, że „super ulepszone” jednostki mogą „zmieniać świat dzięki swojej kreatywności i odkryciom oraz innowacjom, z których wszyscy inni by korzystali”, podkreślając, że nie tylko korzyść osobista, ale społeczna.

Wielu bioetyków podkreśla, że inżynieria linii zarodkowej jest zwykle brana pod uwagę w najlepszym interesie dziecka, dlatego należy ją wspierać. Dr James Hughes , bioetyk z Trinity College w Connecticut , sugeruje, że decyzja może nie różnić się znacznie od innych decyzji podejmowanych przez rodziców, którzy są dobrze akceptowani – wybierają, z kim chcą mieć dziecko i używają antykoncepcji do określenia, kiedy dziecko zostanie poczęte. Julian Savulescu , bioetyk i filozof z Uniwersytetu Oksfordzkiego , uważa, że rodzice „powinni zezwolić na selekcję genów niezwiązanych z chorobą, nawet jeśli utrzymuje to lub zwiększa nierówności społeczne” . należy wybrać ". Rada ds. Bioetyki w Nuffield stwierdziła w 2017 r., że „nie ma powodu, aby wykluczyć” zmianę DNA ludzkiego embrionu, jeśli jest przeprowadzana w interesie dziecka, ale podkreśliła, że jest to możliwe tylko pod warunkiem, że nie przyczyni się to do nierówności społecznych. Ponadto Rada Nuffield w 2018 r. wyszczególniła wnioski, które zachowałyby równość i przyniosłyby korzyści ludzkości, takie jak eliminacja chorób dziedzicznych i przystosowanie się do cieplejszego klimatu. Filozof i dyrektor ds. bioetyki w organizacji non-profit Invincible Wellbeing, David Pearce, twierdzi, że „kwestia [projektowanych dzieci] sprowadza się do analizy stosunku ryzyka do nagrody – i naszych podstawowych wartości etycznych, które same zostały ukształtowane przez naszą ewolucyjną przeszłość”. Według Pearce'a „warto przypomnieć, że każdy akt staromodnej reprodukcji płciowej jest sam w sobie niesprawdzonym eksperymentem genetycznym”, często zagrażającym dobremu samopoczuciu dziecka i zdolnościom prospołecznym, nawet jeśli dziecko dorasta w zdrowym środowisku. Pearce uważa, że w miarę dojrzewania technologii coraz więcej osób może uznać za niedopuszczalne poleganie na „genetycznej ruletce selekcji naturalnej”.

I odwrotnie, zgłoszono kilka obaw dotyczących możliwości generowania designerskich dzieci, zwłaszcza w odniesieniu do nieefektywności obecnie prezentowanej przez technologie. Bioetyk Ronald Green stwierdził, że chociaż technologia ta jest „nieuchronnie w naszej przyszłości”, przewidział „poważne błędy i problemy zdrowotne, ponieważ pojawią się nieznane genetyczne skutki uboczne u„ edytowanych ”dzieci”. Ponadto Green ostrzegł przed możliwością, że „zamożni” mogliby łatwiej uzyskać dostęp do technologii, „… które czynią ich jeszcze lepszymi”. Ta obawa dotycząca edycji linii płciowej, pogłębiającej społeczne i finansowe podziały, jest podzielana przez innych badaczy, a przewodnicząca Rady Bioetyki Nuffield, profesor Karen Yeung, podkreśla, że gdyby finansowanie procedur „miało pogłębiać niesprawiedliwość społeczną, naszym zdaniem nie byłoby to podejście etyczne”.

Pojawiają się również obawy społeczne i religijne dotyczące możliwości edytowania embrionów ludzkich. W ankiecie przeprowadzonej przez Pew Research Center stwierdzono, że tylko jedna trzecia ankietowanych Amerykanów, którzy identyfikowali się jako silnie chrześcijanie , aprobowała edycję linii zarodkowych. Przywódcy katoliccy są pośrodku. Takie stanowisko wynika z tego, że według katolicyzmu dziecko jest darem od Boga, a katolicy wierzą, że ludzie są stworzeni, aby być doskonałymi w oczach Boga. Zatem zmiana składu genetycznego niemowlęcia jest nienaturalna. W 1984 roku papież Jan Paweł II zwrócił uwagę, że manipulacja genetyczna w celu leczenia chorób jest akceptowana w Kościele. Stwierdził, że „zostanie ona uznana w zasadzie za pożądaną pod warunkiem, że będzie zmierzać do rzeczywistego wspierania osobistego dobra człowieka, nie naruszając jego integralności ani nie pogarszając warunków jego życia”. Jednak niedopuszczalne jest wykorzystywanie zaprojektowanych dzieci do tworzenia super/wyższej rasy, w tym klonowania ludzi. Kościół katolicki odrzuca klonowanie ludzi, nawet jeśli jego celem jest produkcja narządów do użytku terapeutycznego. Watykan stwierdził, że „podstawowymi wartościami związanymi z technikami sztucznej prokreacji ludzkiej są dwie: życie istoty ludzkiej powołanej do istnienia i szczególna natura przekazywania życia ludzkiego w małżeństwie”. Według nich narusza godność jednostki i jest moralnie niegodziwa.

Ankieta przeprowadzona przez Mayo Clinic w środkowo-zachodnich Stanach Zjednoczonych w 2017 roku wykazała, że większość uczestników zgodziła się z tworzeniem designerskich dzieci, a niektórzy zwrócili uwagę na eugeniczne podteksty. Uczestnicy uważali również, że edycja genów może mieć niezamierzone konsekwencje, które mogą objawiać się w późniejszym życiu osób, które przechodzą edycję genów. Niektórzy biorący udział w ankiecie obawiali się, że edycja genów może prowadzić do zmniejszenia różnorodności genetycznej populacji w społeczeństwach. W ankiecie zauważono również, jak uczestnicy martwili się potencjalnymi skutkami społeczno-ekonomicznymi, jakie mogą zaostrzyć dzieci projektantów. Autorzy ankiety zauważyli, że wyniki ankiety pokazały, że istnieje większa potrzeba interakcji między opinią publiczną a środowiskiem naukowym w sprawie możliwych implikacji i zalecanej regulacji edycji genów, ponieważ nie było dla nich jasne, ile osób, które wzięły udział wiedziało o edycji genów i jej skutkach przed przystąpieniem do ankiety.

W islamie pozytywne nastawienie do inżynierii genetycznej opiera się na ogólnej zasadzie, że celem islamu jest ułatwienie życia ludzkiego. Jednak negatywny pogląd pochodzi z procesu użytego do stworzenia dziecka projektanta. Często wiąże się to ze zniszczeniem niektórych zarodków. Muzułmanie wierzą, że „zarodek ma już duszę” w chwili poczęcia. Tak więc niszczenie embrionów jest sprzeczne z nauczaniem Koranu, hadisów i prawa szariatu, które uczy nas odpowiedzialności za ochronę ludzkiego życia. Aby to wyjaśnić, procedura byłaby postrzegana jako „zachowywanie się jak Bóg/Allah”. Z ideą, że rodzice mogą wybrać płeć swojego dziecka, islam wierzy, że ludzie nie mają decyzji o wyborze płci i że „wybór płci zależy tylko od Boga”.

W 2020 roku toczyła się dyskusja na temat amerykańskich badań, w których wykorzystano embriony bez implantacji embrionalnej techniką CRISPR/Cas9, które zostały zmodyfikowane za pomocą HDR (naprawa ukierunkowana na homologię), a wnioski z wyników były takie, że technologie edycji genów nie są obecnie wystarczająco dojrzałe do użytku w świecie rzeczywistym i że istnieje potrzeba przeprowadzenia większej liczby badań, które przyniosą bezpieczne wyniki w dłuższym okresie czasu.

W artykule w czasopiśmie Bioscience Reports omówiono, że zdrowie pod względem genetycznym nie jest proste, dlatego należy szeroko rozważyć operacje obejmujące edycję genów, gdy technologia stanie się wystarczająco dojrzała do użytku w świecie rzeczywistym, gdzie wszystkie potencjalne skutki są znane na indywidualnie dla każdego przypadku, aby zapobiec niepożądanym skutkom u podmiotu lub pacjenta poddawanego operacji.

Aspekty społeczne również budzą niepokój, jak podkreśliła Josephine Quintavelle, dyrektorka Comment on Reproductive Ethics na Queen Mary University of London , która twierdzi, że wybieranie cech dzieci „zmienia rodzicielstwo w niezdrowy model samozadowolenia, a nie w związek”.

Jednym z głównych zmartwień naukowców, w tym Marcy Darnovsky z Centrum Genetyki i Społeczeństwa w Kalifornii , jest to, że zezwolenie na inżynierię linii zarodkowej w celu korekcji fenotypów chorób prawdopodobnie doprowadzi do wykorzystania jej do celów kosmetycznych i ulepszeń. Tymczasem Henry Greely , bioetyk z Uniwersytetu Stanforda w Kalifornii, stwierdza, że „prawie wszystko, co można osiągnąć poprzez edycję genów, można osiągnąć poprzez selekcję zarodków”, sugerując, że ryzyko podejmowane przez inżynierię linii zarodkowej może nie być konieczne. Oprócz tego Greely podkreśla, że przekonania, że inżynieria genetyczna doprowadzi do ulepszeń, są bezpodstawne, a twierdzenia, że poprawimy inteligencję i osobowość, są dalekie – „po prostu nie wiemy wystarczająco dużo i jest mało prawdopodobne, że będziemy to robić przez długi czas – lub może na zawsze".

Zobacz też

Bioszczęście
Kierowana ewolucja (transhumanizm)
Epidemiologia zaburzeń genetycznych
Eugenika
Eugenika w Stanach Zjednoczonych
Genetycznie zmodyfikowany organizm
Wzmocnienie człowieka
Inżynieria genetyczna człowieka
Inżynieria linii płciowej człowieka
Liberalna eugenika
Lulu i Nana (dzieci poddane edycji genetycznej w Chinach 2018)
Wzmocnienie moralne
Reprogenetyka
Transhumanizm

Dalsza lektura

Bonsor K (10 maja 2001). „Jak będą działać dzieci projektantów” . Jak działa .
Buchanan A (2011). „Beyond Humanity: The Ethics of Biomedical Enhancement” . Cambridge Quarterly of Healthcare Ethics . Oxford University Press. 28 (1): 9–19. doi : 10.1017/S0963180118000336 . PMID 30570459 . S2CID 58195676 .
Savulescu J. „Designerskie dzieci” .
Stevens T, Newman S (2019). Biotech Juggernaut: nadzieja, szum i ukryte plany przedsiębiorczej biologii . Nowy Jork, NY: Routledge .
Strongin L. „Ratując Henry'ego” . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2019-05-10. Niefikcjonalna relacja o pionierskim zastosowaniu przez Strongina zapłodnienia in vitro i PGD, aby mieć zdrowe dziecko, którego krew pępowinowa może uratować życie jej syna Henry'ego