Kaut arī tehnoloģija pati par sevi nav attīstījusies tik ātri, kā mēs gribējām, tagad mēs esam nonākuši krustcelēs, kur mums ir jāizpēta tehnoloģiju konverģence. Kā to, kas notiek robotikā, nosaka tas, kas notiek 3D drukāšanas jomā? Ko var sasniegt, piemērojot jaunākos sasniegumus kvantu skaitļošanā nanotehnoloģijās? Starp visām šīm līnijām ir viens īpaši kuriozs krustojums: mākslīgais intelekts un genomika. Katrā no šīm jomām notiek stabils progress, taču Džeimijs Metzels uzskata, ka tieši viņu konverģence tuvinās mūs vēl neizpētītām teritorijām, par kurām mēs sapņojām lasīt zinātnisko fantastiku. "Sāksies kara velkonis, un tā būs konkurence starp mūsu bioloģijas realitāti ar iebūvētiem ierobežojumiem un mūsu centienu apjomu," viņš saka.
Metzels ir vecākais kolēģis Atlantijas padomē. Pagājušajā nedēļā viņš runāja par savām domām par genomiku un AI, kā arī par to, kur mūs vedīs viņu konverģence.
Dzīve, pie kuras esam pieraduši
Metzel skaidro, ka genomika kā lauks ir attīstījusies lēni, bet ātri ieguvusi impulsu. 1953. gadā Džeimss Vatsons un Fransiss Kriks identificēja DNS dubultās spirāles struktūru un saprata, ka bāzes pāru secībā ir ģenētiskās informācijas dārgumu krātuve. Tā bija dzīves grāmata, mēs to atradām.
2003. gadā, kad tika pabeigts Cilvēka genoma projekts (pēc 13 gadiem un iztērētiem 2,7 miljardiem USD), mēs uzzinājām, ka genomu veido 3 miljardi bāzes pāru un noteiktu gēnu atrašanās mūsu hromosomās. Dzīves grāmata ne tikai pastāvēja - to varēja lasīt.
Pēc piecpadsmit gadiem - 2018. gadā - mēs jau esam apguvuši prasmes precīzi rediģēt augu, dzīvnieku un cilvēku gēnus. Viss strauji mainās un virzās uz jaunām robežām. Aizmirstiet par dzīves grāmatas lasīšanu - mēs mācāmies to rakstīt.
"Lasīt, rakstīt un kapāt - ir acīmredzami, ka cilvēki ir tikai vēl viens informācijas tehnoloģiju veids, un tāpat kā mūsu informācijas tehnoloģija ir nonākusi eksponenciālā atklājuma līknē, tāpat mēs ieiesim paši," saka Metzels. "Un tas krustojas ar AI revolūciju."
Reklāmas video:
Life Science Plus mašīnu apguve
2016. gadā DeepMind AlphaGo programma pārspēja pasaules labāko go spēlētāju. 2017. gadā parādījās AlphaGo Zero: atšķirībā no AlphaGo, AlphaGo Zero nemācījās no iepriekšējām izbraukuma spēlēm, bet vienkārši iemācījās iziet spēles noteikumus - un četrās dienās pārspēja AlphaGo programmu.
Mūsu pašu bioloģija noteikti ir daudz sarežģītāka nekā Go spēle, un tieši ar to mums vajadzētu sākt. "Mūsu pašu bioloģijas sistēma, kuru mēs cenšamies izprast, ir apjomīga, bet vēl svarīgāk - saprotama."
Ņemiet vērā mūsu bioloģijas noteikumu kopumu, genoma datus - un galu galā jūs pat varat pārspēt pašu dabu.
Daudzas valstis jau sāk ražot šādus datus. Lielbritānijas Nacionālais veselības dienests nesen paziņoja par plānu nākamo piecu gadu laikā secīgi sadalīt piecu miljonu britu genomus. Amerikas Savienotajās Valstīs pētniecības programma All of us secina miljonu amerikāņu. Ķīna ir vēl agresīvāka, secējot savus iedzīvotājus, un tās mērķis ir līdz 2020. gadam sekvencēt pusi no visiem jaundzimušajiem.
“Mums būs masveidīgi sekvencētu genomu datu kopumi,” saka Metzels. "Patiesais atklājums notiks, salīdzinot cilvēku secīgos genomus ar viņu elektroniskajiem medicīniskajiem ierakstiem un galu galā ar viņu dzīves ierakstiem."
Cita problēma ir panākt, lai cilvēki labprātīgi dalītos ar saviem datiem. Bet šajā gadījumā būtisku priekšrocību var radīt spēcīgas privātuma aizsardzības trūkums Ķīnā.
Lai salīdzinātu genotipus un fenotipus mērogā - vispirms miljoni, pēc tam simtiem miljonu, pēc tam miljardiem - saskaņā ar Metzel teikto, mums būs nepieciešams mākslīgais intelekts un lielo datu analīzes rīki un algoritmi, kas ir daudz pārāki par tiem, kurus mēs zinām. Šie rīki ļaus mums pāriet no precīzās medicīnas uz prediktīvo medicīnu, lai precīzi zinātu, kur un kad dažādas slimības ir gatavas, un apturētu to rašanos.
Bet, kad mēs atbloķēsim mūsu pašu ģenētiku, tā būs ne tikai un ne tik daudz veselības aprūpe. Galu galā ir runa par to, kas un kādi mēs esam - cilvēki. Tas ir par identitāti.
Dizaineru bērni un viņu bērni
Pēc Metzela teiktā, visnopietnākais mūsu genoma zināšanu pielietojums būs embriju selekcijā.
Pašlaik in vitro apaugļošanas (IVF) procedūras ļauj jums iegūt apmēram 15 olšūnas, apaugļot tās un pēc tam veikt ģenētisko pārbaudi pirms implantācijas; šobrīd jūs varat uzzināt, kādas slimības izskatās saistībā ar viena gēna mutāciju, un tādas vienkāršas pazīmes kā matu vai acu krāsa. Kad mēs nonākam pie miljoniem un pēc tam miljardiem cilvēku ar secīgiem genomiem, mēs gūstam ieskatu par to, kā darbojas mēroga ģenētika, un mēs varam izdarīt apzinātāku izvēli.
Iedomājieties, ka 2023. gadā apmeklēsit auglības klīniku. Jūs dodat ādas gabalu vai asins paraugu, un, izmantojot in vitro gametogenesis (IVG), jūsu āda vai asins šūnas kļūst par olām vai spermu, pat ja esat neauglīga, ko vēlāk var apvienot embrijos. Desmitiem simtu embriju, kas izveidoti no mākslīgajiem gametiem, tiek ziedotas vairākas šūnas, pēc kurām šīs šūnas tiek secētas. Gēnu sekvences stāsta par noteiktu pazīmju un slimību iespējamību. "Kad ģenētiskais pamats būs visur, mēs ar arvien lielāku precizitāti varēsim saprast, cik veselīgs bērns izaugs."
Tas, viņaprāt, var izraisīt mežonīgas un biedējošas sekas: ja jūs paņemat 1000 olšūnas un izvēlaties vienu ar optimālām ģenētiskajām sekvencēm, jūs varat “precēties” ar savu embriju ar kādu citu, kurš ir paveicis līdzīgas lietas citā ģenētiskajā līnijā. “Jūsu 5 dienu vecajam embrijam un svešajam 5 dienu vecajam embrijam būs bērniņš IVG procesā,” saka Metzels. "Tad tam bērniņam būs bērns ar vēl piecu dienu vecu embriju no citas ģenētiskās līnijas, un jūs varat turpināt un turpināt."
Izklausās traki, vai ne? Bet pagaidiet, tas vēl nav viss. Kā Jason Pontin pastāstīja Wired šogad, “gēnu rediģēšanas tehnoloģijas, piemēram, CRISPR-Cas9, padarīs salīdzinoši vieglu gēnu labošanu, pievienošanu vai noņemšanu IVG laikā, novēršot slimības vai veicot uzlabojumus, kas pulsē visā bērna genomā. Tas viss var izklausīties kā zinātniskā fantastika, bet tiem, kas seko pētījumiem, gēnu rediģēšanas un IVG kombinācija šķiet vairāk nekā tikai iespējama - neizbēgama attīstība."
Viss traki ir vienkārši
Pēc soli uz slidenās gēnu rediģēšanas un embriju pārošanās mēs uzsāksim distopijas sacīkstes, lai izveidotu perfektu cilvēku. Ja kāds pieliek tik daudz laika un pūles, lai izvēlētos savus embrijus, Metzels jautā, kā viņš izvēlēsies laulības partneri saviem bērniem? IVG ļaus viņam paātrināt evolūciju.
“Mums visiem jāpiedalās iekļaujošā, integrētā, globālā dialogā par mūsu sugas nākotni,” saka Metzels. "Šajā jomā nozīmīgi mezgli būs veselības aprūpes speciālisti." Visbeidzot, šis dialogs var aktualizēt jautājumu par piekļuvi tādām tehnoloģijām kā IVG; Vai mums būtu jāveic daži soļi, lai IVG nekļūtu par instrumentu turīgai minoritātei par instrumentu vēl bagātākai un vairāk minoritātei, tādējādi šūpojot nevienlīdzību un turpinot polarizēt sabiedrību?
Kā atzīmē Pontins, pirms 40 gadiem IVG izraisīja arī bailes, apjukumu un pretestību - un šodien mēslošana in vitro ir tikpat normāla un izplatīta kā miljoniem veselīgu mazuļu, kas izveidoti, izmantojot šo tehnoloģiju.
Iļja Khel