He Jiankui väitti 28. marraskuuta Hongkongissa järjestetyn ihmisen geenimuuntelua käsittelevän toisen kansainvälisen huippukokouksen täpötäydessä kokoushuoneessa muokanneensa kahden Kiinassa syntyneen kaksostytön, Lulun ja Nanan, genomia.
Kiinan Guangdongissa sijaitsevan Eteläisen tiede- ja teknologiayliopiston tiedemiehet tuomitsivat He:n tutkimuksen väittäen, että hän ”on vakavasti rikkonut akateemista etiikkaa ja käytännesääntöjä”, ja filosofit ja bioeetikot sukelsivat nopeasti ihmisen genomien muokkaamisen suohon. En siis aio käsitellä tätä aluetta. Haluan käsitellä sitä, mitä opimme: miten hän teki nämä vauvat.
Olen teoriassa eläkkeellä oleva professori Coloradon osavaltionyliopiston biolääketieteen laitokselta. Olen yli 50 vuoden ajan tutkinut lukuisia avustetun lisääntymisteknologian näkökohtia, mukaan lukien kloonausta ja geneettisten muutosten tekemistä nisäkkäiden alkioihin, joten olen kiinnostunut melkein kaikesta tutkimuksesta, joka koskee ”design-vauvoja” ja niistä mahdollisesti aiheutuvia terveysongelmia.
Ensimmäinen?
Konferenssissa hän antoi yleiskatsauksen tieteestä. Vaikka tämänkaltainen tutkimus yleensä esiteltäisiin tiedeyhteisölle julkaisemalla se vertaisarvioidussa lehdessä, minkä hän väittää aikovansa tehdä, voimme saada karkean käsityksen siitä, miten hän loi nämä muunnellut vauvat. Tämä on tehty onnistuneesti muilla lajeilla ja vasta viime vuonna ihmisalkioilla – mutta jälkimmäisiä ei istutettu naisiin. Hän kertoo testanneensa menettelyä kolme vuotta hiirillä ja apinoilla ennen kuin hän siirtyi työskentelemään ihmisalkioiden parissa.
Ei ole epäilystäkään siitä, että ihmisen siittiöihin, munasoluihin, alkioihin ja jopa joihinkin aikuisten soluihin voidaan tehdä tarkkoja geneettisiä muutoksia. Tällaisia muutoksia on tehty loputtomiin hiirillä, sioilla ja useilla muilla nisäkkäillä. Näin ollen kaltaisilleni tiedemiehille on selvää, että samoja geneettisiä muutoksia voidaan tehdä ja tullaan tekemään ihmisiin. Helpoin tapa tehdä geneettisiä muutoksia alkaa alkiosta.
Työkalupakki
Trendikkäin strategia DNA:n muokkaamiseksi on nykyään CRISPR/Cas-9-geeninmuokkaustyökalu, jolla voidaan tehdä tarkkoja geneettisiä muutoksia elävissä soluissa. Vaikka muita työkaluja on ollut saatavilla jo vuosia, CRISPR/Cas-9-menetelmä on yksinkertaisempi, helpompi, tarkempi ja edullisempi.
Toimintatapa on konseptiltaan yksinkertainen. Cas-9-komponentti on molekyylisakset, jotka leikkaavat DNA:ta pienen RNA-pätkän, niin sanotun ”CRISPR-mallin”, määrittelemässä paikassa. Kun DNA on leikattu, geeniä voidaan muuttaa kyseisessä kohdassa. Leikkaus korjataan sitten soluissa jo olevien entsyymien avulla.
Tässä tapauksessa hän kohdistui geeniin, joka tuottaa solujen pinnalla CCR5-nimistä proteiinia. HIV-virus käyttää tätä proteiinia kiinnittyäkseen soluun ja tartuttaakseen sen. Hänen ideansa oli muuttaa CCR5:tä geneettisesti niin, että HIV ei voi enää tartuttaa soluja, mikä tekee tytöistä vastustuskykyisiä virusta vastaan.
Tässä vaiheessa Hän ei ole antanut selkeää selitystä siitä, miten tarkalleen ottaen hän teki CCR5:n toimintakyvyttömäksi ja minkälainen geneettinen muutos oli. Mutta tällaista ”lamauttamista” käytetään rutiininomaisesti tutkimuksessa.
Miten hän teki sen
He:n esittämästä kaaviosta käy ilmi, että He ruiskutti CRISPR/Cas-9-järjestelmän munasoluun samaan aikaan, kun hän ruiskutti siittiöitä hedelmöittämään munasolun. Tämän jälkeen munasolu jakautui ja muodosti kymmenien solujen pallon – alkion. Tässä vaiheessa hän poisti jokaisesta alkiosta muutaman solun määrittääkseen, oliko haluttu geneettinen muutos tapahtunut. Kokemukseni perusteella alkiot todennäköisesti pakastettiin tässä vaiheessa. Kun analyysi oli valmis, hän luultavasti sulatti muutetut alkiot ja siirsi parhaat niistä takaisin äidin kohtuun raskauden päättymistä varten. Alkiot, joissa ei ole muokkauksia tai joissa on virheellisiä muokkauksia, joko hävitettäisiin tai käytettäisiin tutkimukseen.
Monien sovellusten kannalta on ihanteellista tehdä kaikki muutokset geeneihin yhden solun vaiheessa. Kun alkio sitten monistaa DNA:nsa ja jakautuu tehdäkseen kaksisoluisen alkion, myös geneettinen muutos monistuu. Tämä jatkuu siten, että tuloksena syntyvän vauvan jokaisessa solussa on geneettinen muutos.
Näyttää kuitenkin siltä, että geneettinen muutos tapahtui tässä tapauksessa vasta kahden solun vaiheessa tai myöhemmin, koska joissakin vauvojen soluissa oli muutos, kun taas toisissa ei. Tätä tilannetta kutsutaan mosaiikiksi, koska lapsi on mosaiikki normaaleista ja muokatuista soluista.
Alkiomuokkauksen vaarat?
Mitä voi mennä pieleen geenimuunnellussa alkiossa? Paljon.
Ensimmäinen vika on se, että muunnosta ei ole tehty, mitä tapahtuu usein. Vaihtoehto on, että muutos tapahtuu joissakin alkion soluissa, mutta ei kaikissa soluissa, kuten näissä vauvoissa tapahtui.
Yleisin huolenaihe ovat niin sanotut ei-kohdevaikutukset, joissa geneettinen muutos on tehty, mutta muissa kohdissa perimässä tapahtuu muita tahattomia muokkauksia. Muokkauksen joutuminen väärään paikkaan voi aiheuttaa kaikenlaisia kehitysongelmia, kuten epänormaalia elinten kehitystä, keskenmenoja ja jopa syöpää.
Hänen diastaan käy ilmi, että hän sekvensoi genomit – jokaisen lapsen täydellisen geneettisen pohjapiirroksen – raskauden useissa eri vaiheissa selvittääkseen, oliko niissä ei-toivottuja muutoksia, vaikka niitä ei aina olekaan helppo löytää. Mutta ennen kuin riippumattomat tutkijat voivat tutkia näiden kahden tyttövauvan DNA:ta, emme tiedä tuloksia. Hänen tähän mennessä jakamistaan tuloksista ei myöskään selviä, voiko tämä geneettinen muutos siirtyä seuraavaan sukupolveen.
Toinen yleinen ongelma, johon jo viitattiin, on mosaiikisuus, joka näyttää tapahtuneen toisella näistä kaksosista. Jos osa soluista muokataan ja osa ei, vauvalla saattaa olla esimerkiksi maksasoluja, jotka sisältävät muokatun geenin, ja sydänsoluja, joissa on normaali versio. Tämä voi johtaa vakaviin ongelmiin tai sitten ei.
Toiseksi ongelmaksi muodostuu myös se, että alkioiden manipulointi in vitro – niiden normaalin lisääntymisympäristön ulkopuolella – jossa emme voi tarkasti jäljitellä normaalia ravitsemusta, happipitoisuutta, hormoneja ja kasvutekijöitä – voi johtaa kehityshäiriöihin, kuten ylisuuriin sikiöihin, aineenvaihduntaongelmiin ja niin edelleen. Näin tapahtuu joskus rutiinitoimenpiteissä, kuten koeputkihedelmöityksessä, kun geneettisiä muutoksia ei yritetä tehdä.
Luonto on onneksi varsin hyvä karsimaan epänormaalit alkiot pois alkion kuoleman ja spontaanin abortin kautta. Jopa terveissä ihmispopulaatioissa, jotka lisääntyvät normaalisti, lähes puolet alkioista kuolee ennen kuin nainen edes tietää olevansa raskaana.
Me suunnittelemme jo nyt vauvoja – ja siitä on hyötyä
Vaikka olen korostanut sitä, mikä voi mennä pieleen, uskon, että tiede kehittyy niin, että geneettisesti muunnetut vauvat ovat terveempiä kuin muuntamattomat. Ja nämä parannukset siirtyvät tuleville sukupolville. Vakavasti heikentävät geneettiset poikkeavuudet, kuten Tay-Sachsin oireyhtymä, voitaisiin poistaa perheestä geenimuuntelun avulla.
Välttämättä design-vauvoja syntyy jo nyt käyttäen tekniikkaa, jota kutsutaan istutusta edeltäväksi geneettiseksi diagnoosiksi (PGD). Muutama alkion solu seulotaan kymmenien ja mahdollisesti satojen geneettisten poikkeavuuksien, kuten Downin oireyhtymän, kystisen fibroosin ja Tay-Sachsin oireyhtymän, varalta, muutamia mainitakseni. Vanhemmat voivat myös valita halutun sukupuolen alkiot. Mielestäni se, että valitaan, mitkä alkiot istutetaan, on selvästikin design-vauvojen tekemistä.
Kun mennään askeleen pidemmälle, PID ei rajoitu vain sairauksien poistamiseen. Tuleva vanhempi voi valita myös muita ominaisuuksia. Kun toinen tulevista vanhemmista on hedelmätön, on olemassa luetteloita, jotka tarjoavat siittiö- tai munasolunluovuttajan rodun, pituuden ja painon ja jopa koulutustason, joka on myös määritetty vapaaksi suurista geenivirheistä ja vapaaksi AIDSista ja muista sukupuolitaudeista.
Mielipiteeni on, että jos menettelyjä pidetään eettisesti ja moraalisesti hyväksyttävinä, suurin osa geneettisistä muutoksista, joita todennäköisesti tehdään alkioita muokkaamalla, kuten hän sanoo tehneensä, merkitsee pikemminkin haitallisten ominaisuuksien poistamista kuin toivottavien ominaisuuksien lisäämistä. Koska muutokset ovat kohdennettuja, ne ovat täsmällisempiä ja vähemmän haitallisia kuin mutaatiot, joita tapahtuu satunnaisesti lähes kaikkien siittiöiden ja munasolujen DNA:ssa luonnollisesti.
Kaiken tämän lisääntymisteknologian kohdalla on vielä yksi näkökohta: kuvattujen menettelyjen valtavat kustannukset. Missä määrin yhteiskunnan pitäisi sijoittaa niukkoja lääketieteellisiä resursseja tällaisten tekniikoiden soveltamiseen, varsinkin kun mahdolliset hyödyt koituvat todennäköisesti lähinnä varakkaammille perheille?
Nämä näkökulmat on pidettävä mielessä, kun arvioidaan mahdollisia ihmisiin kohdistuvia geneettisiä manipulaatioita.
Nämä näkökulmat on pidettävä mielessä, kun arvioidaan mahdollisia ihmisiin kohdistuvia geneettisiä manipulaatioita.