Di truyền học hiện đại sẽ cải thiện sức khỏe và mở ra những đứa trẻ thiết kế

0
20


STIẾNG VIỆT Năm, nếu tất cả đi theo kế hoạch, một cặp đồng tính nam ở California sẽ có một đứa con. Đứa trẻ trong câu hỏi sẽ được thụ thai bởi trong ống nghiệm thụ tinh. Trong trường hợp này, một nhóm trứng của một nhà tài trợ nữ hiện đang được thụ tinh bởi tinh trùng từ cả hai người cha (một nửa từ một, một nửa từ người kia). Trong số các phôi kết quả, cặp vợ chồng sẽ chọn một để được cấy ghép trong một người mẹ thay thế. Một câu chuyện thăng hoa của thời đại, sau đó, nhưng hầu như không phải là một sự kiện đáng chú ý. Ngoại trừ đó là.

Nơi câu chuyện trở nên đáng chú ý là xung quanh chữ "Hãy chọn". Đối với các bậc cha mẹ, kết hợp với một công ty có tên là Dự đoán gen, sẽ chọn phôi may mắn dựa trên nguy cơ mắc bệnh ước tính di truyền. Thử nghiệm tiền cấy ghép như vậy đã được sử dụng ở một số nơi, trong trường hợp cha mẹ có thể mắc bệnh, như bệnh Tay-Sachs, do một gen bị lỗi. Dự đoán bộ gen, tuy nhiên, cung cấp một cái gì đó rộng hơn. Đó là sàng lọc phôi cho đa hình đơn nucleotide gần 1 m (SNPS). Đây là những nơi mà các bộ gen riêng lẻ thường khác nhau ở cấp độ của một chữ cái di truyền riêng lẻ. Cá nhân SNP sự khác biệt giữa những người hiếm khi có nhiều tác dụng. Nhưng thêm chúng lên và chúng có thể tăng hoặc giảm khá nhiều khả năng ai đó mắc một căn bệnh cụ thể. Tạo một số phôi và SNPSau đó, hãy kiểm tra chúng và bạn có thể chọn ra những thứ mà bạn nghĩ sẽ lớn lên để khỏe mạnh nhất.

Kỳ vọng lớn

Năm ngoái, ông Jiankui, người đã chỉnh sửa bộ gen của hai phôi người để cố gắng làm cho chúng trở nên miễn dịch. HIV, virus gây ra AIDS. Những gì dự đoán Genomic đề xuất là khác nhau. Không chỉnh sửa được tham gia. Do đó, không có nguy cơ làm hại một đứa trẻ bằng cách đưa nó qua một quy trình thử nghiệm rủi ro. Liệu kỹ thuật cụ thể của Genomic Dự đoán có thực sự mang lại những đứa trẻ siêu khỏe mạnh hay không vẫn còn được nhìn thấy. Các nguyên tắc có vẻ hợp lý, mặc dù. Do đó, lịch sử có thể nhìn lại khoảnh khắc này như là khởi đầu thực sự của các em bé nhà thiết kế thành công. Và công cụ đã làm được điều đó có thể được gọi là GWAS.

GWAS là viết tắt của nghiên cứu hiệp hội trên toàn bộ gen. Đó là điểm cuối của một quá trình lịch sử bắt đầu vào giữa thế kỷ 19 với Gregor Mendel, một trụ trì người Moravian và nhà thực vật học nghiệp dư. Mendel đã xây dựng bộ quy tắc di truyền đầu tiên. Điều này dẫn đến ý tưởng về một gen. Và rằng, khi liên minh với việc phát hiện ra rằng vật liệu di truyền là một hóa chất gọi là DNA, mã hóa thông tin di truyền theo thứ tự các đơn vị thành phần của nó, được gọi là nucleotide, dẫn đến ý tưởng về một gen là một phần cụ thể của DNA mang trong mình các nucleotide bản thiết kế của một loại protein cụ thể. Protein này tiếp tục đóng góp, kết hợp với các tác động môi trường như dinh dưỡng, đến một đặc điểm cơ thể hoặc hành vi cụ thể, được gọi là một đặc điểm kiểu hình.

Từ những năm 1950, các nhà nghiên cứu đã cố gắng định lượng sự đóng góp tương đối của gen và môi trường cho những đặc điểm đó. Hầu hết, đây là trong bối cảnh của bệnh. Nhưng đặc điểm hành vi, tính cách và khả năng nhận thức cũng là vấn đề được quan tâm. GWAs mở rộng quá trình này bằng cách không chỉ nhìn vào tác động của từng gen riêng lẻ mà trên toàn bộ bộ gen của gen đối với các gen mã hóa protein chỉ chiếm khoảng 2% của một người. DNA.

So sánh, qua nhiều thế hệ của một gia đình, về mức độ phổ biến của một ước tính năng suất đặc điểm về khả năng di truyền của nó, một thước đo về sự khác biệt di truyền của từng cá thể giải thích cho sự thay đổi tính trạng đó trong một quần thể nhất định. Khả năng di truyền 100% chỉ ra rằng bất kỳ sự khác biệt nào về tính trạng giữa các cá thể trong quần thể đó chỉ được tính bởi yếu tố di truyền, trong khi 0% cho thấy môi trường chỉ có trách nhiệm. Cụm từ dân số được đưa ra dân số rất quan trọng. Một số quần thể có thể được tiếp xúc với các biến môi trường có liên quan mà những người khác không biết. Ngược lại, các yếu tố di truyền có trong một nhóm (phản ứng tốt hơn với sự khan hiếm oxy ở những người tiến hóa để sống ở độ cao lớn chẳng hạn) có thể vắng mặt ở một nhóm khác.

Một phân tích được công bố vào năm 2015 với hơn 2.700 nghiên cứu về khả năng di truyền cho thấy giá trị trung bình của nó, đối với tất cả các đặc điểm được xem xét trong các nghiên cứu đó, là khoảng 50%. Điều đó bao gồm các đặc điểm thể chất như mẫn cảm với bệnh tim (44%) và rối loạn mắt (71%) và tâm thần, bao gồm các chức năng nhận thức của cấp độ cao (47%) như giải quyết vấn đề và suy nghĩ trừu tượng.

Khác, những đặc điểm ít rõ ràng là di truyền, quá. Lượng thời gian một đứa trẻ dành để xem tivi đã được giả định trong nhiều năm để có khả năng di truyền gần bằng không. Tuy nhiên, vào năm 1990, một nghiên cứu do Robert Plomin dẫn đầu, hiện tại Đại học King, London, đã so sánh thói quen của những đứa trẻ được nhận nuôi với những người mẹ ruột của họ. Nó tìm thấy xem truyền hình có khả năng di truyền khoảng 45%. Những đặc điểm đáng ngạc nhiên tương tự bao gồm một xu hướng trẻ con bị bắt nạt ở trường (hơn 70%) hoặc dễ bị tai nạn (51%). Ngay cả một người nào đó có khả năng tôn giáo (30-40%) hoặc ly dị (13%) là có thể.

Năm 1989, James Watson, người đứng đầu Dự án bộ gen người, đã tóm tắt tâm trạng của nhiều người bằng cách tuyên bố rằng chúng tôi đã từng nghĩ rằng số phận của chúng tôi là ở những ngôi sao của chúng tôi. Bây giờ chúng ta đã biết, với số lượng lớn, số phận của chúng ta nằm trong gen của chúng ta. Có một hy vọng rằng dự án bộ gen sẽ xác định vị trí của các gen đó. Không ai đủ ngây thơ để nghĩ rằng có tồn tại, ví dụ như một gen để xem truyền hình. Nhưng thật hợp lý khi tin rằng có thể có một số gen kết hợp để khuyến khích việc xem truyền hình một cách gián tiếp. Quan trọng hơn, có một kỳ vọng rằng các nguyên nhân có thể gây ra của những thứ như bệnh tim có thể được ghim xuống với số ít các gen như vậy. Những thứ này sau đó có thể được điều tra như là mục tiêu ma túy. Tuy nhiên, với tất cả mọi người, sự thất vọng của họ rất ít. Và trong hầu hết các trường hợp, những đóng góp của họ cho một điều kiện có khả năng di truyền là rất nhỏ. Ở đâu, sau đó, là di truyền mất tích?

Ẩn dấu trong một dấu hiệu rõ ràng

Với nhận thức muộn, câu trả lời là rõ ràng. Số lượng các biến thể có vai trò trong nguy cơ mắc bệnh cao hơn nhiều so với các nhà nghiên cứu mù Mendel đã tưởng tượng. Mặc dù con người giống nhau về mặt di truyền hơn 99,9%, nhưng họ có 6 tỷ chữ cái di truyền trong bộ gen của họ. Đây là nơi SNPs bị ẩn, vì sự đa dạng dưới 0,1% vẫn còn chỗ cho hàng triệu người trong số họ. Và khi SNPsự đóng góp của người dân được kết hợp, hiệu ứng của họ có thể là đáng kể. Đối với chiều cao, ví dụ, số lượng có liên quan SNPs được cho là khoảng 100.000, mỗi lần cộng hoặc trừ, trung bình 0,14mm đến hoặc từ một người tầm vóc trưởng thành. Hơn nữa, hầu hết trong số này SNPs nằm trong các phần của bộ gen không mã hóa protein. Thay vào đó, họ điều chỉnh các hoạt động của các gen khác và thường không có mối liên hệ rõ ràng với đặc điểm được đề cập.

Công bằng mà nói, chủ yếu là các nhà di truyền học người đã bị quyến rũ bởi mô hình Mendel đơn giản của các gen đơn lẻ với hiệu ứng lớn. Theo Peter Visscher của Đại học Queensland, Úc, nhiều nhà khoa học thực vật và động vật đã biết về đặc điểm di truyền phức tạp từ lâu trước khi Dự án bộ gen người bắt đầu. Nhưng họ quan tâm đến việc nhân giống cây trồng hoặc vật nuôi tốt hơn là tìm hiểu sinh học đằng sau sự phức tạp như vậy.

Tiến sĩ Visscher là một trong những người đầu tiên nhận ra rằng nghiên cứu của con người sẽ cần tuyển thêm người tham gia và sàng lọc thêm hàng ngàn người nữa SNPNếu họ nắm bắt được đầy đủ các thành phần di truyền của hầu hết các tính trạng. Năm 2007, anh và các đồng nghiệp đã sử dụng các mô hình để chỉ ra rằng đối với một tình trạng có tỷ lệ mắc 10% trong dân số nói chung, cần khoảng 10.000 tình nguyện viên để xác định SNPs đánh dấu 5% những người có nguy cơ cao mắc phải tình trạng đó. Các nghiên cứu trước đây, thường chỉ có vài trăm người tham gia, đơn giản là không đủ mạnh để xem điều gì đang xảy ra. Và như vậy là GWAS sinh ra.

Lý tưởng nhất là GWAS sẽ có được một chuỗi đầy đủ về bộ gen của mỗi cá nhân tham gia. Tuy nhiên, mặc dù chi phí cho các chuỗi như vậy đã giảm đáng kể kể từ khi hoàn thành dự án bộ gen, đến khoảng 1.000 đô la một lần bắn, điều này vẫn sẽ rất tốn kém. Thay vào đó, các nhà nghiên cứu sử dụng các thiết bị được gọi là SNP mảng. Chúng phát hiện hàng trăm ngàn phổ biến nhất SNPs với giá $ 50 trở lên.

Một sự kết hợp của SNP mảng, mẫu tình nguyện viên lớn hơn và phương pháp tính toán tốt hơn có nghĩa là giờ đây có thể tìm thấy hàng triệu biến thể góp phần tạo nên một đặc điểm. Một điểm số riêng lẻ từ các biến thể này, được gọi là điểm đa gen của anh ta, sau đó có thể được tính bằng cách cộng các đóng góp của họ để đưa ra, ví dụ, nguy cơ anh ta mắc một căn bệnh cụ thể trong cuộc sống sau này.

Chúng tôi có công nghệ

Một tiến bộ khác là một sự thay đổi trong cách tuyển dụng tình nguyện viên. Các tổ chức được gọi là biobanks đã ra đời. Chúng chứa cả các mẫu mô từ và một loạt dữ liệu y tế và các dữ liệu khác về, một số lượng lớn những người đã đồng ý cung cấp các dữ liệu đó cho các nhà nghiên cứu đáp ứng các tiêu chí được sử dụng bởi ngân hàng.

Trong số các kho lớn nhất là Anh Biobank, ở Anh. Điều này có 500.000 người gửi tiền. Một nghiên cứu đã thu hút nó, được xuất bản vào năm 2018 bởi Sekar Kathiresan của Bệnh viện Đa khoa Massachusetts ở Boston và các đồng nghiệp của ông, đã tìm ra điểm số rủi ro đa gen cho năm bệnh, bao gồm bệnh tim mạch vành và tiểu đường loại 2. Bằng cách ghi điểm từ hơn 6m biến thể di truyền, họ đã có thể làm sáng tỏ SNP mô hình xác định những người có nguy cơ cao gấp ba lần hoặc tệ hơn so với dân số Anh nói chung về việc phát triển một trong những bệnh này. Đối với bệnh tim, 8% dân số có nguy cơ như vậy. Đối với bệnh tiểu đường loại 2, 3,5%.

Nasim Mavaddat của Đại học Cambridge và các đồng nghiệp của cô đã tính toán điểm số rủi ro đa gen tương tự cho bệnh ung thư vú. Những điều này cho thấy một phụ nữ Anh có nguy cơ mắc ung thư vú trung bình mười năm ở tuổi 47 (sớm nhất là Dịch vụ Y tế Quốc gia Anh Lát bắt đầu sàng lọc căn bệnh này) là 2,6%. Nghiên cứu cũng cho thấy 19% phụ nữ có điểm số rủi ro cao nhất đạt đến mức rủi ro này ở tuổi 40. Ngược lại, 10% có nguy cơ thấp nhất không vượt qua ngưỡng cho đến khi họ 80 tuổi.

Sử dụng những nghiên cứu này và các nghiên cứu tương tự, có thể lập hồ sơ rủi ro suốt đời cho các tình trạng y tế khác nhau. Một công ty của Anh tên là Genomics đã thực hiện điều đó cho 16 bệnh (xem biểu đồ). Điều này sẽ giúp sàng lọc các chương trình để phân loại những người họ sàng lọc, bằng cách cung cấp dịch vụ của họ sớm hơn cho những người có nguy cơ cao mắc bệnh sớm trong đời. Nó cũng sẽ cho phép phân phát lời khuyên phù hợp với rủi ro về chế độ ăn uống và tập thể dục cho những người cần điều đó nhất, và cung cấp sớm cho những người có thể hưởng lợi từ những thứ như statin và thuốc hạ huyết áp. Trong bối cảnh tất cả các Dịch vụ Y tế Quốc gia Anh này đã công bố vào tháng 7 rằng 5 triệu người Anh khỏe mạnh sẽ được cung cấp các xét nghiệm gen miễn phí.

Một nghiên cứu thứ ba đã thu hút Anh Biobank khá khác biệt. Nó được xuất bản vào tháng 10 và chứng minh sức mạnh của GWAS để đạt được ngoài các vấn đề phi y tế. Nó đã kiểm tra các mô hình di cư nội bộ ở Anh, và cho thấy đã có một cuộc di cư ra bên ngoài từ các khu vực cũ của người dân với SNP mô hình liên quan đến trình độ học vấn cao, chính xác là các loại cá nhân thiếu thốn về kinh tế ít có khả năng để mất.

Trình độ học vấn cũng cho thấy khả năng di truyền thay đổi theo môi trường như thế nào. Ví dụ, ở Na Uy, khả năng đạt được trình độ học vấn tăng lên sau chiến tranh thế giới thứ hai khi tiếp cận giáo dục mở rộng. Vì tất cả trẻ em bây giờ đều có ít nhiều cơ hội giống nhau ở trường, sự thay đổi môi trường chủ yếu được giải quyết và hậu quả của sự khác biệt di truyền do đó đã được phóng đại.

Cả hai ví dụ này đều báo trước cách thức di truyền học được thực hiện bởi GWAS có thể có hậu quả chính trị. Ý nghĩa của nghiên cứu di cư nội bộ là về mặt địa lý, phía sau bên trái mờ hơn, trung bình hơn so với các máy chủ. Ý nghĩa của nghiên cứu Na Uy cũng có thể được một số người cho rằng những người học giỏi ở trường và do đó đã giành được những công việc tốt nhất (và được trả lương cao nhất) là một phần của tinh hoa di truyền xứng đáng với thành công của nó, thay vì may mắn người trúng xổ số di truyền.

Và đó chỉ là trong một quốc gia. Bắt đầu so sánh mọi người từ các nơi khác nhau trên thế giới và bạn bước vào một bãi mìn thực sự. Bởi vì hầu hết các dữ liệu di truyền hiện có đến từ các quần thể có nguồn gốc châu Âu, nên khả năng dự đoán của chúng kém hơn đối với những người từ nơi khác. Alicia Martin thuộc Viện Broad ở Massachusetts và các đồng nghiệp của cô đã ghi điểm cho người Tây Phi về chiều cao dựa trên SNPs rút ra từ các nghiên cứu về dân số có nguồn gốc châu Âu hoặc châu Âu. Điểm số dự đoán rằng người Tây Phi nên ngắn hơn người châu Âu. Thật ra, họ không như vậy.

Khi nhiều người có nguồn gốc ngoài châu Âu được giải trình tự, những vấn đề này có thể giảm bớt. Nhưng nếu sự khác biệt dựa trên nhóm xuất hiện hoặc tồn tại khi đối mặt với dữ liệu tốt hơn, đó sẽ là nguyên nhân gây lo ngại. Sự khác biệt giữa các nhóm trong những thứ như chiều cao hiếm khi gây ra định kiến ​​vượt quá mức độ hài hước. Đối với một cái gì đó như thành tựu giáo dục, ngược lại, có một rủi ro là các nhóm có động cơ chính trị sẽ cố gắng khai thác bất kỳ sự khác biệt nào được tìm thấy để hỗ trợ các lý thuyết mơ hồ về ưu thế chủng tộc.

Đối với một số nhà sử học, điều này trông quen thuộc khủng khiếp. Họ sợ rằng bóng ma cũ của nguy cơ ưu sinh học tăng lên trong một chiêu bài mới. Như Nathaniel Comfort của Đại học Johns Hopkins, ở Baltimore, quan sát, CHỈ SỐ THÔNG MINH bài kiểm tra đã được phát minh để xác định những học sinh cần trợ giúp thêm ở trường. Nhưng trong khoảng một thập kỷ, nó đã được sử dụng như một công cụ để loại bỏ cái gọi là 'yếu đuối', không chỉ từ trường học mà còn từ nhóm gen. Sự lo ngại về sự phân tầng di truyền sẽ trở nên đặc biệt nghiêm trọng nếu áp dụng đa gen Phôi cho mục đích chọn cái nào để cấy trong thời gian IVFDự đoán bộ gen củaasas sắp được thực hiện.

Thế giới mới dũng cảm

Dự đoán bộ gen và một công ty thứ hai, MyOme (vẫn chưa chấp nhận khách hàng), tuyên bố có thể xây dựng một bức tranh chính xác về bộ gen phôi phôi. Điều đó thật khó khăn vì việc giải trình tự phải được thực hiện bằng cách sử dụng số lượng nhỏ DNA trong một vài tế bào lấy từ phôi đó. Một chuỗi thu được thường sẽ có đầy lỗi. Hai công ty nói rằng họ có thể đối phó với điều này bằng cách so sánh trình tự phôi với những người cha mẹ ruột. Tất cả DNA trong phôi đã đến từ một hoặc cha mẹ khác, vì vậy các khối phôi DNA có thể phù hợp với trình tự được thiết lập tốt từ tổ tiên của cha mẹ và trình tự phôi chính xác được thiết lập. Điều đó làm cho ra phôi phôi SNP mô hình có thể.

Do đó, Dự đoán bộ gen cho biết có thể cung cấp cho các cặp vợ chồng đang trải qua IVF điểm số rủi ro đa gen cho mỗi phôi đối với nhiều loại bệnh bao gồm tiểu đường loại 1, tiểu đường loại 2, ung thư vú, ung thư tinh hoàn, ung thư tuyến tiền liệt, ung thư tế bào đáy, u ác tính, đau tim, rung tâm nhĩ, bệnh mạch vành, tăng huyết áp và bệnh động mạch vành cholesterol cao. Hiện tại, nó không cung cấp điểm số cho các đặc điểm phi y tế như chiều cao hoặc trình độ học vấn. Nhưng không có gì để ngăn chặn nó làm như vậy nên nó muốn.

Tuy nhiên, ngay cả đối với các điểm có liên quan về mặt y tế, một số lo lắng về phương pháp này. Một mối quan tâm là pleiotropy, hiện tượng của cùng một mảnh DNA ảnh hưởng đến một số đặc điểm rõ ràng không liên quan. Chọn một phôi thai có nguy cơ mắc bệnh tim thấp có thể vô tình mang lại cho nó, khả năng mắc bệnh động kinh cao hơn. Do đó, tối đa hóa điểm số tối đa cho các đặc điểm tích cực như trí thông minh hoặc chiều cao có thể làm tăng nguy cơ rối loạn di truyền.

Stephen Hsu thuộc Đại học bang Michigan, một trong những người sáng lập Genomic Dự đoán, thừa nhận nguy cơ về mặt lý thuyết của việc này, nhưng lập luận rằng các hiệu ứng pleiotropic nghiêm trọng là không thể xảy ra. Nếu bạn nhìn vào một đám trẻ CHỈ SỐ THÔNG MINHNói về 160 hay 170, anh ấy nói, tôi nghi ngờ bạn đã thấy sai lầm nghiêm trọng với họ. Họ chỉ là một nhóm chuyên viên máy tính. Tiến sĩ Hsu, người vào năm 2014 đã dự đoán rằng các công nghệ sinh sản sẽ sớm được sử dụng để chọn ra những đứa con thông minh hơn, ước tính rằng CHỈ SỐ THÔNG MINH có thể đạt được từ 10 đến 15 điểm nếu các cặp vợ chồng được phép lựa chọn giữa mười phôi. Ông cũng nghĩ rằng những lợi ích xa hơn có thể sẽ tích lũy nếu những người được chọn theo cách này tiếp tục chọn con đẻ của họ trên cơ sở trí thông minh.

Điều này là hợp lý. Trước năm 2008, khi lần đầu tiên SNP khoai tây chiên cho gia súc đã có sẵn, sản lượng sữa hàng năm của bò sữa ở Mỹ đã tăng khoảng 50kg mỗi năm. Sau sáu năm lựa chọn đa gen dựa trên chip, tốc độ tăng đã tăng gấp đôi lên hơn 100kg mỗi năm. Điều này cho thấy kỹ thuật này rất mạnh mẽ ở bò. Mặc dù có sự lạc quan của Tiến sĩ Hsu, tuy nhiên, pleiotropism đã ngẩng cao đầu trong những con vật này. Chúng đã trở nên ít màu mỡ hơn và có hệ thống miễn dịch yếu hơn.

Cuối cùng, sau đó, nói chung là một ý tưởng tốt để nhớ rằng con người đã được tối ưu hóa bởi một tác nhân mạnh mẽ được gọi là chọn lọc tự nhiên. Sự đánh đổi giữa các mảnh sinh lý khác nhau, ngay cả ở động vật nuôi, sẽ được rèn trong lò luyện kim và nói chung sẽ là tối ưu, hoặc gần với nó. Thỉnh thoảng di truyền mày mò có thể cải thiện mọi thứ. Nhưng không có nghĩa là luôn luôn.



Nguồn The Economist

BÌNH LUẬN

Vui lòng nhập bình luận của bạn
Vui lòng nhập tên của bạn ở đây

Comment moderation is enabled. Your comment may take some time to appear.