Генная инженерия и глобальное соперничество

В течение почти последнего десятилетия инструмент, известный как CRISPR, охватил весь научный мир. Аббревиатура означает процесс, я не буду пытаться объяснять, достаточно сказать, что он выполняет свою работу с достаточной точностью, чтобы мельчайшие генетические последовательности можно было удалить, вставить или преобразовать в желаемые комбинации. Последствия очевидны: все ведущие биохимики и микробиологи мира сейчас ведут гонку вооружений, чтобы найти лучшие методы и решения для использования этого метода.

CRISPR появился на сцене примерно в 1993 году и начал свою деятельность по редактированию генов в некоторых из крупнейших и наиболее хорошо финансируемых лабораторий. В частности, Китай был первым, кто применил этот метод на обезьянах макак, создав так называемых основателей мутантов. У зарождающейся сверхдержавы не потребовалось много времени, чтобы направить свой интерес на человеческие эмбрионы. Хотя маловероятно, что люди были доведены до срока в течение этого периода, всего несколько лет спустя мошенник генный инженер Хэ Цзянькуй сделал такое заявление. Представляя свое исследование как генетическую хирургию, его этический аргумент основывался на недоступности вакцин или лекарств от ВИЧ. Таким образом, его нацеливание на ген CCR5, который, как известно, помогает иммунодепрессивным вирусам, можно рассматривать как разумное вмешательство. Однако проблемы кроются в самой сложности биологии.

На протяжении всего известного существования генетический материал органической жизни случайно мутировал. Только при селективном давлении некоторые из этих мутаций попадают вниз по зародышевой линии к другим поколениям в других условиях, которые могут оказывать или не оказывать такое же давление. Наше грубое понимание этого процесса называется биологической эволюцией. Эволюция иногда занимает миллионы лет, претерпевая миллионы мутаций. В других случаях только несколько поколений могут внести изменения, необходимые для полного видообразования одной формы жизни в другую. CRISPR вполне может сделать все это в мгновение ока.

Революция CRISPR поразительна в относительном выражении. Никогда прежде жизнь не имела возможности редактировать свои генетические инструкции. Кроме того, ни один из известных организмов не имел доступа к такой невероятной вычислительной мощности. В статье 1965 года Гордона Мура, который был соучредителем одной из первых коммерческих компаний по производству транзисторов, а затем возглавил производителя микропроцессоров Intel, предсказывалось, что каждые несколько лет вычислительная мощность будет удваиваться. Он был прав. За последние пятьдесят с лишним лет микросхемы стали быстрее, меньше и эффективнее. Теперь любой может надеть себе на запястье аналог суперкомпьютера Cray-2 не для имитации ядерной войны, а для предупреждения о готовности лазаньи. Этот невероятный скачок в обработке данных теперь находит свое отражение в генетике.

Стоимость секвенирования всего генома человека составляет примерно 1300 долларов. Некоторые оценки выше или ниже в зависимости от используемого метода. Важно помнить, что стоимость мегабайта (МБ) падает до менее 1 цента за МБ. Четыре года назад это было 4 цента за МБ. Вы можете себе представить, к чему все это идет. Вероятно, в следующие десять лет произойдет такая же динамика затрат, в результате чего коммерческие цены на всю геномную последовательность снизятся почти до 50 долларов, что соответствует окладам Starbucks venti caramel macchiatos на зарплату. Не нужно быть ученым-ракетчиком, чтобы понять, что повсеместное распространение дешевых геномных тестов, скорее всего, приведет к их включению в плату за беременность в больницах. Какой родитель не захочет получить хоть какое-то представление о профиле риска для здоровья своего новорожденного? Список вновь обнаруживаемых и добавляемых к уже известным болезням обширен; почему бы не снизить возможные расходы на здравоохранение, решая их как можно раньше и чаще? Но есть еще один аспект этой лавины данных, который поможет в точности CRISPR, включая новые открытия в области генетической интерактивности.

Полногеномные исследования ассоциаций (GWAS) - это приложения, использующие преимущества увеличения скорости обработки данных и данных. Учитывая большую популяцию секвенированных геномных профилей, профессионалы начинают понимать отношения между конкретными генами относительно других генов, включая группы генов. По состоянию на этот месяц завершено около четырех тысяч исследований, на которые приходится сто тридцать восемь тысяч ассоциативных генетических свойств. Все, от психических заболеваний до остеопороза, гипертонии и даже соотношения талии и бедер, подлежит обширным вычислениям. Более того, алгоритмы машинного обучения теперь находят свое применение в биоинформатике. Те же виды эффективности, которые позволяют Tesla Motors автономно ездить по городу, теперь определяют вероятность сердечных заболеваний и алкоголизма. Большинство исследований GWAS ограничиваются только полными и частичными генетическими образцами, что может быть дорогостоящим. К концу следующего десятилетия не будет никаких препятствий для исследований генетических популяций размером с небольшую страну, с показателями точности и вероятностными метриками, соответствующими биометрическим идентификаторам, таким как сканирование радужной оболочки глаза и сопоставление отпечатков пальцев. Медицинские работники больше не будут угадывать возраст, в котором вы, скорее всего, умрете естественным образом, они будут знать в течение нескольких месяцев, если не недель.

Обнаружение данных GWAS имеет решающее значение для успеха инструментария CRISPR как законного медицинского вмешательства. Но над полем образуются темные тучи. Всего несколько дней назад российский микробиолог Денис Ребриков раскрыл свои планы по воспроизведению широко осуждаемой процедуры, проведенной Хэ Цзянькуй. В бывшем Советском Союзе сотни тысяч ВИЧ-инфицированных женщин, из которых несколько десятков не принимают антиретровирусные препараты. Ребриков снова намерен нацеливаться на ген CCR5, чтобы дать этим потенциальным матерям безопасность разума, зная, что их дети не унаследуют вирус во время беременности. Что делает эту историю, возможно, еще более дикой, так это то, что Ребриков не намерен ограничивать свою терапию CCR5, но готов предложить свое решение CRISPR для наследственности, включая карликовость, глухоту и слепоту. Несколько дней назад в интервью журналу Science Magazine Джону Коэну он пошел еще дальше, заявив, что такие улучшения, как скорость бега, IQ и цвет глаз, больше не будут оставаться в рамках божественного провидения, что даже те, кто верит в это атрибуты останутся неизменными: логово или глупо.

Китай не новичок в изучении изменчивых характеристик. Так же, как они раньше мутировали приматов с помощью CRISPR, они с тех пор передали макакам определенные человеческие гены, утверждая, что значительно повысили оценку интеллекта. Даже работа Цзянькуя могла повысить интеллект близнецов, подвергшихся операции. Работа нейробиолога Альцино Сильвы в исследовании CCR5 2016 года показала, что его подавление привело к увеличению способности к обучению и улучшению памяти у мышей. Ходят слухи, что Цзянькуй стремился улучшить человеческий интеллект под маской предотвращения вирусных инфекций. Поскольку исследование является настолько новым, и ни данные, ни исследования в настоящее время не могут окончательно определить какие-либо побочные эффекты, единственный этичный путь продвижения вперед - это наложение международных ограничений. Но никогда не бывает так просто.

После распада Советского Союза и медленного подъема Китая Соединенные Штаты свободно навязали свою волю мировому сообществу. Все, начиная с того, как Всемирный банк квалифицирует ссуды для Всемирной торговой организации, ничто не обязуется без участия США. Но за последние несколько лет, возможно, после избрания Трампа и его националистической кампании, такие страны, как Россия и Китай, укрепили отношения. Семь из десяти американцев относятся к России неблагосклонно, что разделяют россияне. Для сравнения, подавляющее большинство как русских, так и китайцев очень нравятся друг другу. Мы не только входим в мир, в котором становится популярным машинное генетическое декодирование, но и уменьшаем американское влияние. Эти две бывшие и набирающие силу сверхдержавы рассматривают генную инженерию не как этическое затруднение, а как конкурентное преимущество перед подрывом господства Запада.

По мере того, как мы вступаем в новое десятилетие достижений в области вычислительных возможностей, рост хранилищ геномных данных и генетических инструментов изменит общее понимание биологии. Более века западный гуманизм пытался бороться с двумя мировыми войнами, которые опустошили Европу и заставили Запад оценить, что значит быть другим. Расовые отношения, мультикультурализм, включая принятие всех слоев общества, сексуальности, религии и этнической принадлежности, доминировали как в политике, так и в культуре. Однако это особый культурный стиль сам по себе, а не универсализм, разделяемый большей частью Востока. Они, конечно, интегрируют некоторые элементы этого этоса, но повсюду не желают принимать постулаты, рассматриваемые как неуместные решения общей хронической западной патологии. Китай и Россия не будут симулировать возможности увеличить свое население, если и когда захотят. Они также не откажутся от инноваций в области генной инженерии в пользу западных университетов. Они отмечают территорию и продвигаются вперед в полном объеме, давая своим учреждениям полную власть находить улучшения, когда и где они происходят. Мы можем только молиться, чтобы они внедрили те же этические правила, которыми руководствовалась наука до сих пор, но что-то мне подсказывает, что мы вошли в дивный новый мир.