Eugenics 2.0: We're at the Dawn of Choosing Embryon by Health, Light and More

Land Team

Nathan Treff fick diagnosen typ 1-diabetes vid 24. Det är en sjukdom som finns i familjer, men den har komplexa orsaker. Mer än en gen är inblandad. Och miljön spelar också roll.

Så du vet inte vem som får det. Treffs farfar hade det och tappade ett ben. Men Treffs tre unga barn mår bra än så länge. Han håller tummarna för att de inte kommer att utveckla det senare.

Nu arbetar Treff, specialist på provrörsbefruktning, på ett radikalt sätt att förändra oddsen. Med hjälp av en kombination av datormodeller och DNA-tester, startupföretaget han arbetar med, Genomisk förutsägelse , tror att det har ett sätt att förutsäga vilka IVF-embryon i en laboratoriematrätt skulle vara mest benägna att utveckla typ 1-diabetes eller andra komplexa sjukdomar. Beväpnade med sådana statistiska styrkort kunde läkare och föräldrar krypa ihop sig och välja att undvika embryon med underkända betyg.

IVF-kliniker testar redan embryonens DNA för att upptäcka sällsynta sjukdomar, som cystisk fibros, orsakad av defekter i en enda gen. Men dessa preimplantationstester är redo för ett dramatiskt steg framåt när det blir möjligt att titta djupare på ett embryos genom och skapa breda statistiska prognoser om den person det skulle bli.

Framstegen sker, säger forskare, tack vare en växande flod av genetiska data som samlats in från stora befolkningsstudier. När statistiska modeller, kända som prediktorer, slukar DNA och hälsoinformation om hundratusentals människor, blir de mer exakta när det gäller att upptäcka de genetiska mönstren som förebådar sjukdomsrisk. Men de har en kontroversiell sida, eftersom samma tekniker kan användas för att projicera den eventuella längden, vikten, hudtonen och till och med intelligensen hos ett IVF-embryo.

Förutom Treff, som är företagets chief scientific officer, är grundarna av Genomic Prediction Stephen Hsu, en fysiker som är vicepresident för forskning vid Michigan State University, och Laurent Tellier, en dansk bioinformatiker som är VD. Både Hsu och Tellier har varit nära involverade i ett projekt i Kina som syftar till att sekvensera arvsmassan hos matematiska genier, i hopp om att belysa den genetiska grunden för IQ.

Upptäcka extremvärden

Företagets planer förlitar sig på en flodvåg av ny kunskap som visar hur små genetiska skillnader kan lägga till att en person, men inte en annan, får höga odds för diabetes, en neurotisk personlighet eller en längre eller kortare längd. Sådana polygena riskpoäng används redan i direkt-till-konsument-gentester, såsom rapporter från 23andMe som berättar för kunderna om deras genetiska chans att vara överviktig.

För vuxna är riskpoäng lite mer än en nyhet eller en källa till hälsoråd som de kan ignorera. Men om samma information genereras om ett embryo kan det leda till existentiella konsekvenser: vem som ska födas och vem som stannar i en laboratoriefrys.

Jag påminner mina partner: 'Du vet, om mina föräldrar hade det här testet, skulle jag inte vara här', säger Treff, en prisbelönt expert på diagnostisk teknik som är författare till mer än 90 vetenskapliga artiklar.

Genomic Prediction grundades i år och har samlat in pengar från riskkapitalister i Silicon Valley, även om det avböjer att säga vilka de är. Tellier, vars inspiration är science fiction-filmen Gattaca , säger att företaget planerar att erbjuda rapporter till IVF-läkare och föräldrar som identifierar extremvärden – de embryon vars genetiska poäng placerar dem i fel ände av en statistisk kurva för sjukdomar som diabetes, osteoporos i slutet av livet, schizofreni och dvärgväxt, beroende på om modeller för dessa problem visar sig vara korrekta.

Ett dagar gammalt mänskligt embryo på en IVF-klinik. Vissa celler kan tas bort för att utföra DNA-tester. dallasfertility.com

Företagets koncept, som det kallar utökad preimplantationsgenetisk testning, eller ePGT, skulle effektivt lägga till en rad vanliga sjukdomsrisker till menyn med sällsynta som redan finns tillgängliga, som man också planerar att testa för. Dess reklammaterial använder en bild av ett till största delen nedsänkt isberg för att få fram idén. Vi tror att det kommer att bli en standarddel av IVF-processen, säger Tellier, precis som ett test för Downs syndrom är en standarddel av graviditeten.

Några experter kontaktade av MED Teknikgranskning sa att de ansåg att det är för tidigt att introducera polygenisk poängteknologi i IVF-kliniker – men kanske inte särskilt mycket. Matthew Rabinowitz, VD för företaget som testar prenatalt natera , baserad i Kalifornien, säger att han tror att förutsägelser som erhålls idag till stor del kan vara vilseledande eftersom DNA-modeller inte fungerar tillräckligt bra. Men Rabinowitz håller med om att tekniken kommer.

Du kommer inte att stoppa modelleringen inom genetik, och du kommer inte att hindra människor från att komma åt det, säger han. Det kommer att bli bättre och bättre.

Skarpa frågor

Att testa embryon för sjukdomsrisker, inklusive risker för sjukdomar som utvecklas först sent i livet, anses vara etiskt acceptabelt av amerikanska fertilitetsläkare. Men de nya DNA-poängmodellerna innebär att föräldrar kanske kan välja sina barn utifrån egenskaper som IQ eller vuxenvikt. Det beror på att, precis som typ 1-diabetes, är dessa egenskaper resultatet av komplexa genetiska influenser som prediktoralgoritmerna är utformade för att hitta.

Modellen förutspådde människors längd från deras DNA-data till inom tre eller fyra centimeter.

Det är kamelens nos under tältet. För om du gör det för något mer seriöst, då är det trivialt lätt att leta efter något annat, säger Michelle Meyer , en bioetiker vid Geisinger Health System som analyserar problem inom reproduktiv genetik. Här är det genomiska underlaget för varje embryo. Och du bläddrar i boken. Föreställ dig att du väljer det embryo som mest sannolikt kommer att komma in på Harvard som mamma, eller att vara lång som pappa.

För Genomic Prediction, en liten startup baserad på en teknisk inkubator i New Jersey, kommer sådana frågor att dras särskilt skarpt. Det beror på Hsus långvariga intresse för genetiskt urval för överlägsen intelligens.

2014 skrev Hsu en uppsats med titeln Super-Intelligent Humans Are Coming, där han hävdade att val av embryon för intelligens skulle kunna öka det resulterande barnets IQ med 15 poäng.

Genomic Prediction säger att det bara kommer att rapportera sjukdomar - det vill säga identifiera de embryon som den tror skulle utvecklas till människor med allvarliga medicinska problem. Trots det, på hans blogg och i offentliga uttalanden har Hsu i åratal utvecklat en vision som går långt utöver det.

Anta att jag kunde berätta för dig att embryo fyra kommer att bli det högsta, embryo tre kommer att bli det smartaste, embryo två kommer att vara väldigt asocialt. Antag att granularitetsnivån var tillgänglig i rapporterna, han berättade den konservativa radio- och YouTube-personligheten Stefan Molyneux i våras. Det är den nära framtid som vi som civilisation står inför. Det här kommer att vara här.

IVF-specialisten Nathan Treff är en av grundarna av Genomic Prediction, som syftar till att bedöma embryon för sjukdomar som typ 1-diabetes. genomicprediction.com

Mätning av höjd

Bränslet för de prediktiva modellerna är en störtflod av ny data, senast genetiska avläsningar och medicinska register för 500 000 medelålders britter som släpptes i juli av U.K. Biobank , ett nationellt precisionsmedicinprojekt i det landet.

Databasen inkluderade, för varje frivillig, en karta över cirka 800 000 enkelnukleotidpolymorfismer, eller SNP-punkter där deras DNA skiljer sig något från en annan persons. Utgivningen orsakade en pell-mell rush av genetiker att uppdatera sina beräkningar om exakt hur mycket av mänsklig sjukdom, eller till och med rutinmässiga beteenden som brödkonsumtion, dessa genetiska skillnader kan förklara.

Beväpnade med U.K.-data hävdade Hsu och Tellier ett genombrott. För en lätt mätt egenskap, höjd, använde de maskininlärningstekniker för att skapa en prediktor som uppförde sig felfritt. De rapporterad att modellen för det mesta kunde förutsäga människors längd från deras DNA-data till inom tre eller fyra centimeter.

Höjden är för närvarande den enklaste egenskapen att förutse. Det bestäms mest av gener, och det registreras alltid i befolkningsdatabaser. Men Tellier säger att genetiska databaser snabbt närmar sig den storlek som behövs för att göra exakta förutsägelser om andra mänskliga egenskaper, inklusive risken för sjukdomar vars verkliga orsaker inte ens är kända.

Tellier säger att Genomic Prediction kommer att nollställa sjukdomsdrag för vilka prediktorerna redan presterar ganska bra, eller kommer snart. Dessa inkluderar autoimmuna sjukdomar som sjukdomen Treff lider av. Under dessa förhållanden dominerar en mindre uppsättning gener förutsägelserna, vilket ibland gör dem mer tillförlitliga.

En rapport från Tyskland 2014 fann till exempel att det var möjligt att särskilja ganska exakt, från enbart en polygen DNA-poäng, mellan en person med typ 1-diabetes och en person utan den. Även om poängen inte är helt korrekta, överväg hur de kan påverka en blivande förälder. I genomsnitt har barn till en man med typ 1-diabetes en chans på 1 på 17 att utveckla sjukdomen. Att välja det bästa av flera embryon gjorda på en IVF-klinik, även med en felbenägen prediktor, kan sänka oddsen.

När det gäller höjd hoppas Genomic Prediction kunna använda modellen för att hjälpa till att identifiera embryon som skulle växa till vuxna kortare än 4'10', den medicinska definitionen av dvärgväxt, säger Tellier. Det finns många fysiska och psykiska nackdelar med att vara så kort. Så småningom kan företaget också ha förmågan att identifiera intellektuella problem, såsom embryon med en förutspådd IQ på mindre än 70.

Företaget har inte för avsikt att ge ut råa egenskaper till föräldrar, bara för att flagga embryon som sannolikt är onormala. Det beror på att produkten måste vara etiskt försvarbar, säger Hsu: Vi skulle bara avslöja det negativa extremtillståndet. Vi rapporterar inte 'Den här killen kommer att vara i NBA.'

Vissa forskare tvivlar på att poängen kommer att visa sig vara användbara för att välja bättre människor från IVF-rätter. Även om de är korrekta i genomsnitt, finns det ingen garanti för exakt precision för individer. Dessutom har miljön lika stor inverkan på de flesta egenskaper som gener gör. Det finns en stor sannolikhet att du kommer att ha fel - det skulle vara min oro, säger Manuel Rivas, professor vid Stanford University som studerar genetiken för Crohns sjukdom. Om någon använder den informationen för att fatta beslut om embryon, vet jag inte vad jag ska göra av det.

Vi har sett en så galen förändring i antalet människor vi kan studera.

Ansträngningar att införa denna typ av statistisk poängsättning i reproduktionen har tidigare väckt kritik. Under 2013, 23andMe väckte upprördhet när det vann patent på idén med rullgardinsmenyer som föräldrar kan använda för att plocka spermier eller äggdonatorer – till exempel för att försöka få en specifik ögonfärg. Företaget, finansierat av Google, backade snabbt.

Men sedan dess har polygena poäng blivit en rutinmässig aspekt av nya DNA-tester. Ett företag ringde HumanCode säljer ett test för $199 online som använder SNP-poäng för att berätta för två personer om hur långa deras barn kan vara. Inom mjölkboskapsindustrin används polygena test i stor utsträckning för att betygsätta unga djur för hur mycket mjölk de kommer att producera.

På en bred nivå har vår förståelse för komplexa egenskaper utvecklats. Det är inte så att det finns några få gener som bidrar till komplexa egenskaper; det är tiotals, eller tusentals, eller till och med alla gener, säger Meyer, Geisinger-professorn. Det har lett till polygena riskpoäng. Det är många varianter, var och en med små egna bidrag, men som har ett betydande bidrag tillsammans. Du lägger ihop dem. I sin prediktor för längd använde Hsu så småningom 20 000 varianter för att gissa hur lång varje person var.

Mätning av embryon

Runt om i världen genomgår en miljon par IVF varje år; i USA står provrörsbebisar för 1 procent av födslarna. Preimplantationsgenetisk diagnos, eller PGD, har varit en del av tekniken sedan 1990-talet. I det förfarandet plockas några celler från ett dagar gammalt embryo som växer i ett laboratorium så att de kan testas.

Hittills har läkare använt PGD för att upptäcka embryon med stora avvikelser, såsom saknade kromosomer, såväl som de med enstaka gendefekter. Föräldrar som bär på den defekta genen som orsakar Huntingtons sjukdom, till exempel, kan använda embryotester för att undvika att få ett barn med den dödliga hjärnsjukdomen.

Fysikern Stephen Hsu utvecklade en genetisk prediktor som använder maskininlärning för att uppskatta höjden, till inom tre centimeter, från en persons DNA. Michigan State University

Hindret för polygena tester har varit att med så få celler har det varit svårt att få den breda, exakta bild av ett embryos genom som krävs för att utföra de nödvändiga beräkningarna. Det är väldigt svårt att göra tillförlitliga mätningar på det lilla DNA:t, säger Rabinowitz, Nateras VD.

Tellier säger att Genomic Prediction har utvecklat en förbättrad metod för att analysera embryonalt DNA, som han säger först kommer att användas för att förbättra traditionell PGD, genom att kombinera många engen-tester till ett. Tellier säger att samma teknik är vad som gör det möjligt för den att samla in polygena poäng på embryon, även om företaget inte beskrev metoden i detalj. Men andra forskare har redan visat sätt att övervinna noggrannhetsbarriären.

2015, ett team ledd av Rabinowitz och Jay Shendure från University of Washington gjorde det genom att i detalj sekvensera arvsmassan hos två föräldrar som genomgår IVF. Det lät dem sluta sig till embryots genomsekvens, även om själva embryotestet inte var mer exakt än tidigare. När bebisarna föddes upptäckte de att de hade rätt.

Vi har teknologin för att rekonstruera genomet av ett embryo och skapa en polygen modell, säger Rabinowitz, vars börsnoterade företag är värt cirka 600 miljoner dollar, och som säger att han har funderat på om han ska gå in i embryo-poängbranschen. Problemet är att modellerna inte riktigt har varit redo för bästa sändningstid.

Det beror på att trots Hsu framgångar med höjden har poängalgoritmerna betydande begränsningar. En är att de är byggda med hjälp av data mestadels från nordeuropéer. Det betyder att de kanske inte är användbara för människor från Asien eller Afrika, där mönstret för SNP:er är annorlunda, eller för människor av blandad härkomst. Inte ens deras prestation för specifika familjer med europeisk bakgrund kan tas för givna om inte proceduren testas noggrant i en klinisk studie, något som aldrig har gjorts, säger Akash Kumar, en Stanfordbosatt läkare som var huvudförfattare till Natera-studien.

Kumar, som behandlar unga patienter med sällsynta sjukdomar, säger att de genetiska prediktorerna väcker några stora problem. En är att den stora mängden genetisk data som blir tillgänglig kan göra det frestande lätt att bedöma icke-medicinska egenskaper. Vi har sett en så galen förändring i antalet människor vi kan studera, säger han. Det är inte många som har schizofreni, men de har alla en längd och ett kroppsmassaindex. Så antalet personer du kan använda för att bygga egenskapsmodellerna är mycket större. Det är en väldigt unik plats att vara på, att tänka på vad vi ska göra med den här tekniken.

Smartare barn

Den här veckan bemannade Genomic Prediction en monter vid årsmötet för American Society for Reproductive Medicine. Den organisationen, som representerar fertilitetsläkare och forskare, har tidigare sagt att den tror att testning av embryon för tillstånd i sena livet, som Alzheimers, skulle vara etiskt motiverad . Den citerade bland annat föräldrarnas reproduktiva frihet.

Det kommer att finnas en framtida debatt om huruvida detta ska vara lagligt eller olagligt. Länder kommer att ha folkomröstningar om det.

Samhället har varit mer ambivalent när det gäller att välja kön på embryon (något som konventionell PGD tillåter), och lämnat det till läkares bedömning. Tillsammans verkar samhällets ståndpunkter öppna dörren för alla slags mätningar, kanske så länge testet är motiverat av medicinska skäl.

Hsu har tidigare sagt att han tycker att intelligens är den mest intressanta fenotypen, eller egenskapen, av alla. Men när han försökte sin prediktor för att se vad den kunde säga om hur långt i skolan de 500 000 brittiska försökspersonerna från den brittiska biobanken hade kommit (år av skolgång är en proxy för IQ), fann han att DNA inte kunde förutsäga det nästan som bra som den kunde förutsäga höjden.

Ändå förklarade DNA en del av skillnaden. Daniel Benjamin, en genoekonom vid University of Southern California, säger att för stora populationer är genpoäng redan lika förutsägande för utbildningsnivå som om någon växt upp i en rik eller fattig familj. Han tillägger att noggrannheten i poängen har förbättrats stadigt. Att poängsätta embryon för hög IQ skulle dock vara för tidigt och etiskt kontroversiellt, säger han.

Hsus förutsägelse är att miljardärer och Silicon Valley-typer kommer att vara de tidiga anhängarna av embryoselektionsteknologi, och bli bland de första att göra IVF även om de inte behöver IVF. När de börjar producera färre ohälsosamma barn, och fler exceptionella, kan resten av samhället följa efter.

Jag förutspår fullt ut att det kommer att vara möjligt, säger Hsu om att välja embryon med högre IQ-poäng. Men vi har sagt att vi som företag inte kommer att göra det. Det är en svår fråga, som kärnvapen eller genredigering. Det kommer att finnas en framtida debatt om huruvida detta ska vara lagligt eller olagligt. Länder kommer att ha folkomröstningar om det.

Dölj