Eugenetica 2.0: siamo all'alba della scelta degli embrioni in base a salute, altezza e altro

Squadra di terra

A Nathan Treff è stato diagnosticato il diabete di tipo 1 a 24 anni. È una malattia familiare, ma ha cause complesse. È coinvolto più di un gene. E anche l'ambiente gioca un ruolo.

Quindi non sai chi lo riceverà. Il nonno di Treff ce l'aveva e perse una gamba. Ma i tre ragazzini di Treff stanno bene, finora. Sta incrociando le dita, non lo svilupperanno più tardi.

Ora Treff, uno specialista della fecondazione in vitro, sta lavorando su un modo radicale per cambiare le probabilità. Utilizzando una combinazione di modelli computerizzati e test del DNA, la startup con cui lavora, Previsione genomica , pensa di avere un modo per prevedere quali embrioni IVF in una piastra di laboratorio avrebbero maggiori probabilità di sviluppare il diabete di tipo 1 o altre malattie complesse. Armati di tali scorecard statistiche, medici e genitori potrebbero rannicchiarsi e scegliere di evitare gli embrioni con voti negativi.

Le cliniche di fecondazione in vitro già testano il DNA degli embrioni per individuare malattie rare, come la fibrosi cistica, causate da difetti in un singolo gene. Ma questi test preimpianto sono pronti per un drammatico balzo in avanti poiché diventa possibile scrutare più in profondità il genoma di un embrione e creare ampie previsioni statistiche sulla persona che diventerebbe.

Il progresso sta avvenendo, affermano gli scienziati, grazie a un flusso crescente di dati genetici raccolti da studi di grandi dimensioni sulla popolazione. Man mano che i modelli statistici noti come predittori divorano il DNA e le informazioni sulla salute di centinaia di migliaia di persone, stanno diventando più accurati nell'individuare i modelli genetici che prefigurano il rischio di malattie. Ma hanno un lato controverso, dal momento che le stesse tecniche possono essere utilizzate per proiettare l'eventuale altezza, peso, tono della pelle e persino intelligenza di un embrione IVF.

Oltre a Treff, che è il direttore scientifico dell'azienda, i fondatori di Genomic Prediction sono Stephen Hsu, fisico vicepresidente per la ricerca presso la Michigan State University, e Laurent Tellier, bioinformatico danese che è amministratore delegato. Sia Hsu che Tellier sono stati strettamente coinvolti in un progetto in Cina che mira a sequenziare i genomi di geni matematici, sperando di far luce sulle basi genetiche del QI.

Individuazione dei valori anomali

I piani dell'azienda si basano su un'ondata di nuove conoscenze che mostrano come piccole differenze genetiche possono sommarsi per mettere una persona, ma non un'altra, ad alte probabilità di diabete, una personalità nevrotica o un'altezza più alta o più bassa. Tali punteggi di rischio poligenico sono già utilizzati nei test genetici diretti al consumatore, come i rapporti di 23andMe che indicano ai clienti la loro possibilità genetica di essere in sovrappeso.

Per gli adulti, i punteggi di rischio sono poco più di una novità o una fonte di consigli sulla salute che possono ignorare. Ma se le stesse informazioni vengono generate su un embrione, potrebbero portare a conseguenze esistenziali: chi nascerà e chi resta in un congelatore da laboratorio.

Ricordo ai miei partner: 'Sai, se i miei genitori avessero fatto questo test, non sarei qui', afferma Treff, un esperto pluripremiato di tecnologia diagnostica che è autore di oltre 90 articoli scientifici.

Genomic Prediction è stata fondata quest'anno e ha raccolto fondi da venture capitalist nella Silicon Valley, anche se rifiuta di dire chi sono. Tellier, la cui ispirazione è il film di fantascienza Gatta , afferma che la società prevede di offrire rapporti a medici e genitori di fecondazione in vitro per identificare i valori anomali: quegli embrioni i cui punteggi genetici li mettono all'estremità sbagliata di una curva statistica per disturbi come diabete, osteoporosi tardiva, schizofrenia e nanismo, a seconda che i modelli per questi problemi si dimostrano accurati.

Un embrione umano di pochi giorni in una clinica di fecondazione in vitro. Alcune cellule possono essere rimosse per eseguire test del DNA. dallasfertility.com

Il concetto dell'azienda, che chiama test genetici preimpianto ampliati, o ePGT, aggiungerebbe effettivamente una serie di rischi di malattie comuni al menu di quelli rari già disponibili, per i quali prevede anche di testare. Il suo materiale promozionale utilizza l'immagine di un iceberg per lo più sommerso per far passare l'idea. Crediamo che diventerà una parte standard del processo di fecondazione in vitro, afferma Tellier, proprio come un test per la sindrome di Down è una parte standard della gravidanza.

Alcuni esperti contattati da CON Revisione della tecnologia hanno affermato di ritenere che sia prematuro introdurre la tecnologia di punteggio poligenico nelle cliniche di fecondazione in vitro, anche se forse non di molto. Matthew Rabinowitz, CEO della società di test prenatali nata , con sede in California, afferma di pensare che le previsioni ottenute oggi potrebbero essere in gran parte fuorvianti perché i modelli di DNA non funzionano abbastanza bene. Ma Rabinowitz concorda sul fatto che la tecnologia sta arrivando.

Non fermerai la modellazione genetica e non impedirai alle persone di accedervi, dice. Andrà sempre meglio.

Domande taglienti

Testare gli embrioni per i rischi di malattie, compresi i rischi per le malattie che si sviluppano solo in tarda età, è considerato eticamente accettabile dai medici della fertilità degli Stati Uniti. Ma i nuovi modelli di punteggio del DNA significano che i genitori potrebbero essere in grado di scegliere i propri figli sulla base di tratti come il QI o il peso degli adulti. Questo perché, proprio come il diabete di tipo 1, questi tratti sono il risultato di complesse influenze genetiche che gli algoritmi predittori sono progettati per trovare.

Il modello prevedeva l'altezza delle persone dai dati del loro DNA entro tre o quattro centimetri.

È il naso del cammello sotto la tenda. Perché se lo fai per qualcosa di più serio, allora è banalmente facile cercare qualcos'altro, dice Michelle Mayer , un bioeticista del Geisinger Health System che analizza i problemi della genetica riproduttiva. Ecco il dossier genomico su ogni embrione. E sfogli il libro. Immagina di scegliere l'embrione che ha maggiori probabilità di entrare ad Harvard come mamma, o di essere alto come papà.

Per Genomic Prediction, una piccola startup con sede in un incubatore tecnologico nel New Jersey, tali domande saranno particolarmente nitide. Ciò è dovuto all'interesse di lunga data di Hsu per la selezione genetica per un'intelligenza superiore.

Nel 2014, Hsu ha scritto un tema intitolato Super-Intelligent Humans Are Coming, in cui ha affermato che la selezione di embrioni per l'intelligenza potrebbe aumentare il QI del bambino risultante di 15 punti.

Genomic Prediction dice che riporterà solo malattie, cioè identificherà quegli embrioni che pensa si svilupperanno in persone con gravi problemi medici. Anche così, via il suo blog e nelle dichiarazioni pubbliche, Hsu ha sviluppato per anni una visione che va ben oltre.

Supponiamo che io possa dirvi che l'embrione quattro sarà il più alto, l'embrione tre sarà il più intelligente, l'embrione due sarà molto antisociale. Supponiamo che il livello di granularità fosse disponibile nei rapporti, disse la radio conservatrice e la personalità di YouTube Stefan Molyneux questa primavera. Questo è il futuro a breve termine che noi come civiltà dobbiamo affrontare. Questo sarà qui.

Lo specialista della fecondazione in vitro Nathan Treff è un cofondatore di Genomic Prediction, che mira a valutare gli embrioni per malattie come il diabete di tipo 1. genomicprediction.com

Misurare l'altezza

Il carburante per i modelli predittivi è un diluvio di nuovi dati, più recentemente letture genetiche e cartelle cliniche per 500.000 britannici di mezza età che sono stati rilasciati a luglio dal Biobanca britannica , un progetto nazionale di medicina di precisione in quel paese.

I dati raccolti includevano, per ogni volontario, una mappa di circa 800.000 polimorfismi a singolo nucleotide, o SNP, punti in cui il loro DNA differisce leggermente da quello di un'altra persona. Il rilascio ha causato una corsa alla rinfusa da parte dei genetisti per aggiornare i loro calcoli su quante malattie umane, o anche comportamenti di routine come il consumo di pane, potrebbero spiegare queste differenze genetiche.

Armati dei dati del Regno Unito, Hsu e Tellier hanno rivendicato una svolta. Per un tratto facilmente misurabile, l'altezza, hanno utilizzato tecniche di apprendimento automatico per creare un predittore che si comportava in modo impeccabile. Essi segnalato che il modello potrebbe, per la maggior parte, prevedere l'altezza delle persone dai dati del loro DNA entro tre o quattro centimetri.

L'altezza è attualmente il tratto più facile da prevedere. È determinato principalmente dai geni ed è sempre registrato nei database della popolazione. Ma Tellier afferma che i database genetici si stanno rapidamente avvicinando alle dimensioni necessarie per fare previsioni accurate su altre caratteristiche umane, incluso il rischio di malattie le cui vere cause non sono nemmeno note.

Tellier afferma che la previsione genomica si concentrerà sui tratti della malattia per i quali i predittori si comportano già abbastanza bene, o lo faranno presto. Questi includono malattie autoimmuni come la malattia di cui soffre Treff. In quelle condizioni, un insieme più piccolo di geni domina le previsioni, rendendole a volte più affidabili.

Un rapporto della Germania nel 2014, ad esempio, ha scoperto che era possibile distinguere in modo abbastanza accurato, da un solo punteggio del DNA poligenico, tra una persona con diabete di tipo 1 e una persona senza di esso. Sebbene i punteggi non siano perfettamente accurati, considera come potrebbero influenzare un potenziale genitore. In media, i figli di un uomo con diabete di tipo 1 hanno una possibilità su 17 di sviluppare la malattia. Scegliere il meglio di diversi embrioni realizzati in una clinica di fecondazione in vitro, anche con un predittore soggetto a errori, potrebbe ridurre le probabilità.

Nel caso dell'altezza, Genomic Prediction spera di utilizzare il modello per aiutare a identificare gli embrioni che diventerebbero adulti più bassi di 4'10', la definizione medica di nanismo, dice Tellier. Ci sono molti svantaggi fisici e psicologici nell'essere così bassi. Alla fine l'azienda potrebbe anche avere la capacità di identificare problemi intellettuali, come embrioni con un QI previsto inferiore a 70.

L'azienda non intende fornire ai genitori punteggi grezzi dei tratti, ma solo segnalare gli embrioni che potrebbero essere anormali. Questo perché il prodotto deve essere eticamente difendibile, afferma Hsu: Riveleremo solo lo stato anomalo negativo. Non riportiamo: 'Questo ragazzo sarà nella NBA'.

Alcuni scienziati dubitano che i punteggi si riveleranno utili per selezionare persone migliori dai piatti IVF. Anche se sono in media accurati, per gli individui non c'è garanzia di precisione assoluta. Inoltre, l'ambiente ha un impatto sulla maggior parte dei tratti tanto quanto i geni. C'è un'alta probabilità che sbaglierai: questa sarebbe la mia preoccupazione, dice Manuel Rivas, professore alla Stanford University che studia la genetica del morbo di Crohn. Se qualcuno sta usando queste informazioni per prendere decisioni sugli embrioni, non so cosa farne.

Abbiamo assistito a un cambiamento così folle nel numero di persone che siamo in grado di studiare.

Gli sforzi per introdurre questo tipo di punteggio statistico nella riproduzione hanno, in passato, suscitato critiche. Nel 2013, 23andMe ha provocato indignazione quando ha vinto un brevetto su l'idea di menu a discesa che i genitori potrebbero utilizzare per raccogliere sperma o donatori di ovociti, ad esempio per cercare di ottenere un colore degli occhi specifico. La società, finanziata da Google, ha rapidamente fatto marcia indietro.

Ma da allora, i punteggi poligenici sono diventati un aspetto di routine dei nuovi test del DNA. Una società ha chiamato Codice Umano vende online un test da $ 199 che utilizza i punteggi SNP per dire a due persone quanto potrebbero essere alti i loro figli. Nell'industria dei bovini da latte, i test poligenici sono ampiamente utilizzati per valutare i giovani animali in base alla quantità di latte che produrranno.

A un livello più ampio, la nostra comprensione dei tratti complessi si è evoluta. Non è che ci siano alcuni geni che contribuiscono a tratti complessi; sono decine, migliaia, o anche tutti i geni, dice Meyer, il professore di Geisinger. Ciò ha portato a punteggi di rischio poligenico. Sono molte varianti, ognuna con piccoli contributi propri, ma che insieme hanno un contributo significativo. Li aggiungi tu. Nel suo predittore dell'altezza, Hsu alla fine ha utilizzato 20.000 varianti per indovinare quanto fosse alta ogni persona.

Misurare gli embrioni

In tutto il mondo, un milione di coppie si sottopone ogni anno alla fecondazione in vitro; negli Stati Uniti, i bambini in provetta rappresentano l'1% delle nascite. La diagnosi genetica preimpianto, o PGD, fa parte della tecnologia dagli anni '90. In quella procedura, alcune cellule vengono prelevate da un embrione di giorni che cresce in un laboratorio in modo che possano essere testate.

Finora, i medici hanno utilizzato la PGD per rilevare embrioni con gravi anomalie, come cromosomi mancanti, e quelli con difetti di un singolo gene. I genitori che portano il gene difettoso che causa la malattia di Huntington, ad esempio, possono utilizzare i test sugli embrioni per evitare di avere un figlio con la malattia cerebrale fatale.

Il fisico Stephen Hsu ha sviluppato un predittore genetico che utilizza l'apprendimento automatico per stimare l'altezza, entro tre centimetri, dal DNA di una persona. Michigan State University

L'ostacolo ai test poligenici è stato che con così poche cellule è stato difficile ottenere una visione ampia e accurata del genoma di un embrione necessaria per eseguire i calcoli necessari. È molto difficile effettuare misurazioni affidabili su quel piccolo DNA, afferma Rabinowitz, CEO di Natera.

Tellier afferma che Genomic Prediction ha sviluppato un metodo migliorato per l'analisi del DNA embrionale, che secondo lui verrà utilizzato per la prima volta per migliorare la PGD tradizionale, combinando molti test su un singolo gene in uno solo. Tellier afferma che la stessa tecnica è ciò che consentirà di raccogliere punteggi poligenici sugli embrioni, sebbene la società non abbia descritto il metodo in dettaglio. Ma altri scienziati hanno già dimostrato come superare la barriera dell'accuratezza.

Nel 2015, un team guidato da Rabinowitz e Jay Shendure dell'Università di Washington fatto sequenziando in dettaglio i genomi di due genitori sottoposti a fecondazione in vitro. Ciò ha permesso loro di dedurre la sequenza del genoma dell'embrione, anche se il test dell'embrione stesso non era più accurato di prima. Quando i bambini sono nati, hanno scoperto di aver avuto ragione.

Abbiamo la tecnologia per ricostruire il genoma di un embrione e creare un modello poligenico, dice Rabinowitz, la cui società quotata in borsa vale circa 600 milioni di dollari, e che dice di aver riflettuto sull'opportunità di entrare nel business del punteggio di embrioni. Il problema è che i modelli non sono ancora pronti per la prima serata.

Questo perché, nonostante il successo di Hsu con l'altezza, gli algoritmi di punteggio hanno limitazioni significative. Uno è che sono costruiti utilizzando dati principalmente da nord europei. Ciò significa che potrebbero non essere utili per le persone provenienti dall'Asia o dall'Africa, dove lo schema degli SNP è diverso, o per le persone di origini miste. Anche le loro prestazioni per famiglie specifiche di origine europea non possono essere date per scontate a meno che la procedura non sia attentamente testata in uno studio clinico, qualcosa che non è mai stato fatto, afferma Akash Kumar, un medico residente a Stanford che è stato l'autore principale dello studio Natera.

Kumar, che cura i giovani pazienti con malattie rare, afferma che i predittori genetici sollevano grandi problemi. Uno è che l'enorme quantità di dati genetici disponibili potrebbe rendere allettantemente facile valutare i tratti non medici. Abbiamo assistito a un cambiamento così folle nel numero di persone che possiamo studiare, dice. Non molti hanno la schizofrenia, ma tutti hanno un'altezza e un indice di massa corporea. Quindi il numero di persone che puoi usare per costruire i modelli dei tratti è molto più grande. È un posto davvero unico dove stare, pensando a cosa dovremmo fare con questa tecnologia.

Ragazzi più intelligenti

Questa settimana, Genomic Prediction ha presidiato uno stand alla riunione annuale dell'American Society for Reproductive Medicine. Quell'organizzazione, che rappresenta i medici e gli scienziati della fertilità, ha precedentemente affermato che pensa che testare gli embrioni per condizioni di tarda vita, come l'Alzheimer, sarebbe eticamente giustificato . Ha citato, tra le altre ragioni, la libertà riproduttiva dei genitori.

Ci sarà un dibattito futuro sul fatto che questo debba essere legale o reso illegale. I paesi faranno referendum su di esso.

La società è stata più ambivalente sulla scelta del sesso degli embrioni (qualcosa che consente la PGD convenzionale), lasciandolo alla discrezione dei medici. Insieme, le posizioni della società sembrano aprire la porta a qualsiasi tipo di misurazione, forse fintanto che il test è giustificato da un motivo medico.

Hsu ha detto in precedenza che pensa che l'intelligenza sia il fenotipo o il tratto più interessante di tutti. Ma quando ha provato il suo predittore per vedere cosa poteva dire su quanto lontano a scuola erano arrivati ​​i 500.000 soggetti britannici della biobanca britannica (anni di scuola sono un proxy per il QI), ha scoperto che il DNA non poteva prevederlo quasi come così come potrebbe prevedere l'altezza.

Eppure il DNA ha spiegato alcune delle differenze. Daniel Benjamin, un geno-economista presso l'Università della California del Sud, afferma che per grandi popolazioni, i punteggi genetici sono già predittivi del livello di istruzione come se qualcuno sia cresciuto in una famiglia ricca o povera. Aggiunge che la precisione dei punteggi è in costante miglioramento. Punteggiare gli embrioni per un QI elevato, tuttavia, sarebbe prematuro ed eticamente controverso, dice.

La previsione di Hsu è che i miliardari e i tipi della Silicon Valley saranno i primi ad adottare la tecnologia di selezione degli embrioni, diventando tra i primi a fare la fecondazione in vitro anche se non hanno bisogno della fecondazione in vitro. Quando iniziano a produrre meno bambini malati e più eccezionali, il resto della società potrebbe seguire l'esempio.

Prevedo pienamente che sarà possibile, dice Hsu di selezionare embrioni con punteggi di QI più alti. Ma abbiamo detto che noi come azienda non lo faremo. È un problema difficile, come le armi nucleari o l'editing genetico. Ci sarà un dibattito futuro sul fatto che questo debba essere legale o reso illegale. I paesi faranno referendum su di esso.

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