Vaikka tekniikka yksinään ei ole kehittynyt niin nopeasti kuin halusimme, olemme nyt tienhaarassa, jossa meidän on tutkittava tekniikan lähentymistä. Kuinka robottiikan tapahtuu 3D-tulostuksen alalla? Mitä voidaan saavuttaa soveltamalla uusimpia kvanttilaskennan edistyksiä nanoteknologiaan? Kaikkien näiden linjojen joukossa on yksi erityisen utelias leikkauskohta: tekoäly ja genomiikka. Jokainen näistä alueista etenee tasaisesti, mutta Jamie Metzel uskoo, että niiden lähentyminen tuo meidät lähemmäksi tutkimatta alueita, joista unelmoimme tieteiskirjallisuuden lukemista. "Sodan hinaus alkaa, ja se on kilpailu biologiamme todellisuuksien välillä, sisäänrakennettujen rajoitusten ja pyrkimyksidemme laajuuden kanssa", hän sanoo.
Metzel on vanhempi jäsentä Atlantin neuvostossa. Viime viikolla hän kertoi ajatuksistaan genomiikasta ja AI: stä ja siitä, missä niiden lähentyminen vie meidät.
Elämä, johon olemme tottuneet
Metzel selittää, että genomiikka kentällä on kehittynyt hitaasti - mutta sai nopeasti vauhtia. Vuonna 1953 James Watson ja Francis Crick tunnistivat DNA-kaksoiskierukan rakenteen ja ymmärsivät, että emäsparimääräys sisältää geneettisen informaation aarreaitta. Se oli elämän kirja, löysimme sen.
Vuonna 2003, kun ihmisgenomiprojekti valmistui (13 vuoden kuluttua ja 2,7 miljardia dollaria käytettiin), opimme, että genomi koostuu 3 miljardista emäsparista ja tiettyjen geenien sijainnista kromosomeissamme. Elämän kirjaa ei vain olemassa - se voitiin lukea.
Viisitoista vuotta myöhemmin - vuonna 2018 - olemme jo oppineet taitoja muokata tarkasti kasvien, eläinten ja ihmisten geenejä. Kaikki muuttuu nopeasti ja ajaa meidät uusiin rajoihin. Unohda elämäkirjan lukeminen - opimme kirjoittamaan sen.
"Lukeminen, kirjoittaminen ja hakkerointi - on selvää, että ihmiset ovat vain yksi tietotekniikan muoto, ja koska tietotekniikkamme on mennyt eksponentiaaliseen löysökäyrään, niin menemme myös itse", Metzel sanoo. "Ja se leikkaa AI-vallankumouksen."
Mainosvideo:
Life Science Plus koneoppiminen
Vuonna 2016 DeepMindin AlphaGo-ohjelma voitti maailman parhaan pelaajan. Vuonna 2017 AlphaGo Zero ilmestyi: toisin kuin AlphaGo, AlphaGo Zero ei oppinut aikaisemmista mennä peleistä, vaan oppinut yksinkertaisesti menemän pelin säännöt - ja voittanut AlphaGo-ohjelman neljässä päivässä.
Oma biologiamme on varmasti paljon monimutkaisempi kuin Go-peli, ja siitä meidän pitäisi aloittaa. "Oman biologiamme järjestelmä, jota yritämme ymmärtää, on valtava, mutta mikä tärkeintä, ymmärrettävä."
Ota biologian, genomitietojen vakiosäännöt - ja lopulta saatat jopa ylittää itse luonnon.
Monet maat ovat jo alkaneet tuottaa tällaisia tietoja. Britannian kansallinen terveysvirasto ilmoitti äskettäin suunnitelmasta viiden miljoonan britin genomien järjestämiseksi seuraavan viiden vuoden aikana. Yhdysvalloissa All of Us-tutkimusohjelma järjestää miljoonaa amerikkalaista. Kiina on vielä aggressiivisempi sekvensoimaan väestönsä, ja sen tavoitteena on sekvensoida puolet kaikista vastasyntyneistä vuoteen 2020 mennessä.
"Meillä on valtavia sekvensoidun genomitietojen ryhmiä", Metzel sanoo. "Todellinen löytö tulee vertaamalla ihmisten sekvensoituja genomeja heidän sähköisiin sairauskertomuksiinsa ja viime kädessä heidän elämäntietueisiinsa."
Toinen asia on saada ihmiset jakamaan tietoja vapaaehtoisesti. Mutta täällä Kiinan vahvan yksityisyyden suojan puute voi olla merkittävä etu.
Genotyyppien ja fenotyyppien vertaamiseksi mittakaavassa - ensin miljoonia, sitten satoja miljoonia, sitten miljardeja - Metzelin mukaan tarvitsemme tekoälyä ja big data -analyysityökaluja sekä algoritmeja, jotka ovat paljon parempia kuin tiedämme. Näiden työkalujen avulla voimme siirtyä tarkkuuslääketieteestä ennustavaan lääketieteeseen, jotta tiedämme tarkalleen missä ja milloin erilaiset sairaudet ovat valmiita esiintymään, ja lopettaa niiden esiintyminen.
Mutta kun vapautamme oman genetiikkamme, se ei ole vain ja ei niin paljon terveydenhuoltoa. Viime kädessä kysymys on siitä, kuka ja mitä olemme - ihmisistä. Kyse on identiteetistä.
Suunnittelijalapset ja heidän lapsensa
Metzelin mukaan genomitietomme vakavin sovellus on alkioiden jalostuksessa.
Tällä hetkellä in vitro -hedelmöitysmenetelmien (IVF) avulla voit uuttaa noin 15 munaa, hedelmöittää niitä ja suorittaa sitten geenitestauksen ennen istutusta; tällä hetkellä voit selvittää, mitkä yhden geenin mutaatioihin liittyvät sairaudet näyttävät, ja yksinkertaiset piirteet, kuten hiusten tai silmien väri. Kun saamme miljoonia ja sitten miljardeja ihmisiä, joilla on sekvensoidut genomit, saamme käsityksen mittakaavan genetiikan toimivuudesta ja voimme tehdä tietoisempia valintoja.
Kuvittele, että vierailet hedelmällisyysklinikalla vuonna 2023. Anat ihon tai verinäytteen, ja in vitro gametogeneesin (IVG) avulla ihosta tai verisoluista tulee munia tai siittiöitä, vaikka olisitkin hedelmättömiä, jotka voidaan myöhemmin yhdistää alkioiksi. Kymmeniä satoja keinosoluista luotuja alkioita luovuttaa useita soluja, minkä jälkeen nämä solut sekvensoidaan. Geenisekvenssit kertovat tiettyjen piirteiden ja sairauksien todennäköisyydestä. "Kun geneettinen perusta on kaikkialla, pystymme ymmärtämään entistä paremmalla tarkkuudella, kuinka terve lapsi kasvaa."
Tämä hänen mielestään voi johtaa villiin ja pelottaviin seurauksiin: jos otat 1000 munaa ja valitset sellaisen, jolla on optimaaliset geneettiset sekvenssit, voit sitten "naimisiin" alkion jonkun muun kanssa, joka on tehnyt samanlaisia asioita eri geneettisellä linjalla. "5 päivän vanha alkiosi ja muukalainen 5 päivän ikäinen alkio saavat lapsen IVG-prosessissa", Metzel sanoo. "Sitten tuo vauva saa vauvan, jolla on toinen viiden päivän ikäinen alkio eri geneettisestä linjasta, ja voit jatkaa."
Kuulostaa hulluilta, eikö niin? Mutta odota, se ei ole kaikki. Kuten Jason Pontin kertoi Wiredille tänä vuonna,”geeninkäsittelytekniikat, kuten CRISPR-Cas9, tekevät geenien suhteellisen helpon korjaamisen, lisäämisen tai poistamisen IVG: n aikana eliminoimalla sairauksia tai tekemällä parannuksia, jotka leviävät koko lapsen genomiin. Kaikki tämä voi kuulostaa tieteiskirjallisuudelta, mutta tutkimusta seuraaville geenien muokkauksen ja IVG: n yhdistelmä näyttää olevan enemmän kuin pelkkä todennäköisyys - väistämätön kehitys."
Kaikki hullu on yksinkertaista
Astuessamme liukkaalle geenien muokkauksen ja alkioiden parittamisen rinnalle, aloitamme dystopian rodun luodaksemme täydellisen ihmisen. Jos joku vie niin paljon aikaa ja vaivaa alkioidensa valitsemiseksi, Metzel kysyy, miten hän valitsee avioliiton kumppanin lapsilleen? IVG antaa hänelle mahdollisuuden kiihdyttää evoluutiota.
"Meidän kaikkien on oltava osa osallistavaa, integroitua, maailmanlaajuista vuoropuhelua lajimme tulevaisuudesta", Metzel sanoo. "Terveydenhuollon ammattilaiset ovat tärkeitä solmuja tässä." Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, tämä vuoropuhelu saattaa herättää kysymyksen pääsystä tekniikoihin, kuten IVG; Pitäisikö meidän ryhtyä toimiin, jotta IVG ei siirry vauraan vähemmistön työkalusta rikkaamman ja enemmän vähemmistön työkaluun, mikä epätasa-arvoa ja polarisoi edelleen yhteiskuntaa?
Kuten Pontin toteaa, 40 vuotta sitten IVG aiheutti myös pelkoa, sekaannusta ja vastarintaa - ja nykyään in vitro -hedelmöitys on yhtä normaalia ja laajalle levinnyttä kuin miljoonat terveet vauvat, jotka on luotu tällä tekniikalla.
Ilja Khel