Etiska frågor skymtar över ansträngningar att skapa ett mänskligt genom från grunden

Den största mottagaren av en plan för att tillverka ett mänskligt genom från grunden kan vara en startup i Massachusetts som heter Gen9 som har nära band till författarna till det fortfarande hemliga förslaget.

För två veckor sedan, mer än 130 vetenskapsmän, etiker och statliga finansiärer möttes bakom stängda dörrar vid Harvard University för att diskutera en uppföljning av Human Genome Project – en som skulle skriva ett genom istället för att läsa det. Evenemanget, som fick namnet HGP Write, var tänkt att samla intresse kring idén att syntetisera alla sex miljarder DNA-bokstäver i ett mänskligt genom och använda resultaten för att starta upp en cell.

Det stora målet kommer att kräva ny teknik såväl som massor av DNA. Vi kommer att vara ett av företagen som kommer att göra detta möjligt, säger Kevin Munnelly, VD för Gen9, som startades 2009 för att tillverka DNA-strängar och vars grundare inkluderar George Church, den visionära genetikern från Harvard Medical School vid centrum för genomskrivningsplanerna. Jag tror inte att någon kan göra så mycket DNA som vi kan med sex tekniker på 15 000 kvadratfot. Att konstruera ett mänskligt genom, säger analytiker , skulle ta tre gånger så många konstgjorda gener som för närvarande produceras globalt varje år och kräva minst 90 miljoner dollar i DNA.

En robot flyttar vätskor vid Gen9:s laboratorium i Cambridge, Massachusetts. Startupen tillverkar DNA för bioteknikföretag.

En besökare som går in på Gen9s Cambridge-anläggning står omedelbart inför en affisch i naturlig storlek av Church över ett citat som lyder: Det bästa sättet att förutsäga framtiden är att ändra den. Det är mer eller mindre vad Gen9 skapades för att göra. Genom att kommersialisera teknik för att göra DNA billigare, har Church sagt, hoppas han kunna göra för biologin vad Intel har gjort för elektronik.

För närvarande är det mestadels läkemedelsföretag och jordbruksjättar som Syngenta som beställer exakta, beställda gensekvenser. De används för att genetiskt modifiera växter eller bakterier för ändamål inklusive produktion av läkemedel som humant insulin. Men dessa strängar av genetiska As, Gs, Cs och Ts är vanligtvis bara tusen bokstäver långa.

Vill du ha en mikroorganisation som äter koldioxid och gör bränsle? Någon gång kanske du kan peka och klicka och få en levererad.

Bättre och billigare sätt att skriva DNA skulle kunna göra det möjligt att skriva ut hela genom. Vill du ha en mikroorganisation som äter koldioxid och gör bränsle? Någon gång kanske du kan peka och klicka och få en levererad. Förutom Church är företagets andra vetenskapliga grundare (som har sina egna porträtt i naturlig storlek) ingenjör Joe Jacobson från MIT och syntetisk biolog Drew Endy från Stanford University. Gen9 är deras bebis. Det här är deras idé. Det här har de velat göra länge, säger Munnelly om de tre grundarna. Grundprincipen är att sprida syntetisk biologi genom att göra det lättare att adoptera.

Delvis tack vare innovationer på Gen9 kommer mycket storskalig DNA-tillverkning närmare. År 2001 kostade det 12 dollar för varje extra par DNA-bokstäver kemiskt uppträdda på en gen i ett labb. Men priserna har sjunkit stadigt. I mars började Gen9 erbjuda så låga priser som bara tre cent per par .

Hastigheten med vilken priset på DNA faller är jämförbar med den stadiga förbättring som ses i datorer under Moores lag, tumregeln att processorkraften fördubblas vartannat år. Ändå krävs radikalt snabbare framsteg om kostnaden för att skriva ett mänskligt genom någonsin ska matcha priset för att läsa ett, som har sjunkit till bara $1 000 tack vare en rad stora förbättringar av sekvenseringstekniker. I dagens takt skulle det inte hända förrän 2066. Det är alldeles för länge för den gråskäggiga kyrkan, vilket hjälper till att förklara hans självbeskrivna fanatiska ansträngningar att förbättra tekniken.

Men fallande priser utgör också ett ekonomiskt dilemma om efterfrågan på DNA inte ökar snabbt. Munnelly leder mig genom kontor utrustade med daterade kontorsmöbler och säger att mycket av företagets kapacitet förblir ledig. Faktum är att ett föregångare företag, Codon Devices, stängde sina dörrar efter att ha sålt DNA så billigt att det förlorade pengar.

Hemligt möte

Det är därför ett ambitiöst, möjligen regeringsstödt projekt för att skapa ett mänskligt genom kan hjälpa. Det skulle skapa mer efterfrågan på DNA och uppmuntra den ännu inte uppfunna tekniken som kommer att behövas för att forma det DNA till komplexa mänskliga kromosomer. Det här kommer att öppna upp många människors ögon för vad marknaden kan eller inte kan göra, säger Munnelly. Jag tror att de teknologierna kan få ett stort uppsving om ett projekt som detta tillkännages.

Ett förslag som beskriver skälen för att syntetisera ett genom har troligen skickats till en tidskrift Vetenskap , av kyrkan och flera andra. Den väntande publiceringen, säger Church, var anledningen till försöket att hålla HGP Write-mötet privat och hindra pressen från att rapportera om det.

Det beslutet fick dock skarp kritik från Gen9-medgrundaren Endy, som avslöjade förfarandet i en kritisk tweet . Även om Endy äger aktier i företaget och håller med om att det behövs bättre DNA-konstruktionsverktyg, skrev han en ledare ifrågasätter om en enorm moralisk gest som att skapa ett mänskligt genom är en lämplig drivkraft för efterfrågan på billigare DNA-metoder. Han föreslog att forskarna istället skulle fokusera på att skriva ut bakteriella kromosomer.

En oro är att framställning av ett mänskligt genom kan ha tunga religiösa och etiska konsekvenser. Även om utsikterna förblir avlägsna, skulle människor i teorin kunna designas på datorer och födas utan föräldrar. Andra kritiker sa att arrangörerna gjorde ett otillräckligt jobb med att lägga ut sina band till startups. De företagen skulle ha en mycket stor vinstmöjlighet; de kommer att gynnas enormt, säger Peter Carr, en syntetisk biolog vid MIT:s Lincoln Lab.

Gen9 har redan sålt stora mängder rabatterat DNA till medförfattarna till det kommande förslaget, inklusive Jef Boeke, en forskare vid NYU School of Medicine i New York. Boeke leder ett internationellt konsortium som nu försöker ersätta kromosomerna i en jästcell med konstgjorda. För sin del har kyrkans labb på Harvards medicinska skolområde beställt miljontals DNA-brev i ett försök att revidera den genetiska koden för E coli , arbete som också väntar på publicering.

En tredje arrangör av HGP Write, Andrew Hessel, är en futurist på Autodesk, ett CAD-programvaruföretag som deltagare sa att de betalade för Harvard-mötet. Företaget, som har spridit finansiering runt syntetiska biologilabb och utvecklar mjukvara för biologisk design, samarbetar också med Gen9 och hämtar DNA från det. Jag är upp till mina ögon i sekretessavtal med Autodesk, säger Munnelly.

DNA-renässans

Även utan ett megaprojekt har möjligheten att DNA-syntes kommer att bli en stor ny industri lockat investerare. Ett företag i Kalifornien, Twist Bioscience , har samlat in mer än 140 miljoner USD under de senaste 18 månaderna. Church säger att han också är aktieägare i det företaget.

Gen9 och Twist har banat mark genom att använda tekniker från datorindustrin för att massproducera miljarder korta bitar av DNA. Twist, till exempel, gör dem i små brunnar mikrobearbetade på ett kiselchip. Gen9 förlitar sig på en process för att mikroprinta DNA-strängar på objektglas. Dessa klyvs av och kombineras för att bilda gener så långa som 10 000 bokstäver.

Automatisering har fått priset på DNA att falla snabbt. I april började Gen9 sälja stora beställningar av DNA för $0,03 per par genetiska bokstäver.

De nya massproduktionsmetoderna ersätter ett äldre och dyrare sätt att tillverka gener, som först utvecklades på 1970-talet. Syntesindustrin får en renässans för tillfället, och det är väldigt spännande, säger Jason Kelly, en av grundarna av Ginkgo Bioworks, som i år lade en beställning på cirka 100 000 gener från Twist, det största köpet i sitt slag.

Ginkgo letar efter nya sätt att tillverka värdefulla dofter och andra kemikalier. För att göra det behöver den kopior av växtgener som den kan infoga i jästceller för att testa, ofta med tusentals varianter. Det är därför priset på DNA fortfarande är ett problem, säger han. Tänk dig att datorprogrammerare, som arbetar med ett s och 0 s, fick betala 10 cent varje gång de skickade en instruktion. Det skulle begränsa antalet program de skulle testa. Det vi verkligen behöver är förmågan att göra många, många fler individuella gener billigt, säger Kelly. Det är smärtpunkten; det är vad alla vill ha.

Vad som är mindre tydligt är varför någon skulle vilja ha ett helt syntetiskt genom. Alla syntetiska mänskliga genomprojekt kommer att ta många år, om inte decennier, och all kommersiell avkastning är långt, långt borta i framtiden, säger Rob Carlson , en konsult som studerar branschen. Utan ett ekonomiskt motiv är han inte säker på att det kommer att bli överkomligt att skriva genom när som helst snart. Den kommersiella biotekniska användningen av syntetiskt DNA kommer aldrig, någonsin att ge tillräcklig efterfrågan för att skala upp produktionen för att bygga många syntetiska mänskliga genom, säger han.

Church tror att den synpunkten kan missa målet. Människor har fastnat i ett hjulspår på samma sätt som vi fastnade i ett hjulspår när vi tänkte på datorer på 1960-talet, säger han. Du skulle fråga folk om de vill ha en och de sa 'Vad är en dator?' Den fyller ett helt rum och gör ingenting. De kunde inte föreställa sig att transistorer skulle leda till mördande applikationer som Angry Birds eller Facebook.

Kyrkan säger att ingenjörer från naturen vet att det finns stort utrymme för förbättringar. Medan kemister tar tre minuter att utöka DNA med en enda bokstav, skriver molekyler inuti celler DNA med 1 000 bokstäver i sekunden. En mänsklig cell som delar sig skapar ett nytt genom på 24 timmar, i princip gratis.

Det finns en tillväxtväg här, säger Church. För varje ny innovation kommer vi närmare.

Dölj