Während sich die Technologie allein nicht so schnell entwickelt hat, wie wir es wollten, befinden wir uns jetzt an einem Scheideweg, an dem wir die Konvergenz der Technologie untersuchen müssen. Wie wird das, was in der Robotik passiert, von dem bestimmt, was im Bereich des 3D-Drucks passiert? Was kann erreicht werden, wenn die neuesten Fortschritte im Quantencomputer auf die Nanotechnologie angewendet werden? Unter all diesen Linien gibt es einen besonders merkwürdigen Schnittpunkt: künstliche Intelligenz und Genomik. In jedem dieser Bereiche gibt es ständige Fortschritte, aber Jamie Metzel glaubt, dass es ihre Konvergenz ist, die uns den unerforschten Gebieten näher bringt, von denen wir beim Lesen von Science-Fiction geträumt haben. "Das Tauziehen wird beginnen und es wird ein Wettbewerb zwischen den Realitäten unserer Biologie mit ihren eingebauten Grenzen und dem Umfang unserer Bestrebungen sein", sagt er.
Metzel ist Senior Fellow beim Atlantic Council. Letzte Woche sprach er über seine Gedanken zu Genomik und KI und darüber, wohin uns ihre Konvergenz führen wird.
Das Leben, an das wir gewöhnt sind
Metzel erklärt, dass sich die Genomik als Feld langsam entwickelt hat - aber schnell an Dynamik gewonnen hat. 1953 identifizierten James Watson und Francis Crick die Struktur der DNA-Doppelhelix und stellten fest, dass die Reihenfolge der Basenpaare eine Fundgrube genetischer Informationen enthält. Es war das Buch des Lebens, wir haben es gefunden.
Im Jahr 2003, als das Humangenomprojekt abgeschlossen war (nach 13 Jahren und 2,7 Milliarden US-Dollar), erfuhren wir, dass das Genom aus 3 Milliarden Basenpaaren besteht und dass sich bestimmte Gene auf unseren Chromosomen befinden. Das Buch des Lebens existierte nicht nur - es konnte gelesen werden.
Fünfzehn Jahre später - im Jahr 2018 - haben wir bereits die Fähigkeiten beherrscht, die Gene von Pflanzen, Tieren und Menschen genau zu bearbeiten. Alles ändert sich schnell und bringt uns an neue Grenzen. Vergessen Sie das Buch des Lebens zu lesen - wir lernen es zu schreiben.
"Lesen, schreiben und hacken - es ist offensichtlich, dass Menschen nur eine andere Form der Informationstechnologie sind, und da unsere Informationstechnologie in eine exponentielle Entdeckungskurve eingetreten ist, werden wir auch in uns selbst eintreten", sagt Metzel. "Und das überschneidet sich mit der KI-Revolution."
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Life Science Plus Maschinelles Lernen
Im Jahr 2016 schlug das AlphaGo-Programm von DeepMind den weltbesten Go-Spieler. 2017 erschien AlphaGo Zero: Im Gegensatz zu AlphaGo lernte AlphaGo Zero nicht aus früheren Go-Spielen, sondern lernte einfach die Regeln des Go-Spiels - und schlug das AlphaGo-Programm in vier Tagen.
Unsere eigene Biologie ist sicherlich viel komplexer als das Go-Spiel, und hier sollten wir beginnen. "Das System unserer eigenen Biologie, das wir zu verstehen versuchen, ist massiv, aber vor allem verständlich."
Nehmen Sie die Standardregeln unserer Biologie, die Daten des Genoms - und am Ende können Sie sogar die Natur selbst übertreffen.
Viele Länder beginnen bereits mit der Erstellung solcher Daten. Der British National Health Service hat kürzlich einen Plan angekündigt, das Genom von fünf Millionen Briten in den nächsten fünf Jahren zu sequenzieren. In den Vereinigten Staaten sequenziert das All of Us-Forschungsprogramm eine Million Amerikaner. China ist noch aggressiver bei der Sequenzierung seiner Bevölkerung und hat das Ziel, bis 2020 die Hälfte aller Neugeborenen zu sequenzieren.
"Wir werden riesige Pools sequenzierter Genomdaten haben", sagt Metzel. "Die wahre Entdeckung wird aus dem Vergleich der sequenzierten Genome von Menschen mit ihren elektronischen Krankenakten und letztendlich mit ihren Lebensakten stammen."
Es ist eine andere Sache, Menschen dazu zu bringen, ihre Daten freiwillig weiterzugeben. Hier kann jedoch das Fehlen eines starken Schutzes der Privatsphäre in China von erheblichem Vorteil sein.
Um Genotypen und Phänotypen in großem Maßstab zu vergleichen - zuerst Millionen, dann Hunderte von Millionen, dann Milliarden -, benötigen wir laut Metzel künstliche Intelligenz und Big-Data-Analysewerkzeuge sowie Algorithmen, die denen, die wir kennen, weit überlegen sind. Mit diesen Tools können wir von der Präzisionsmedizin zur prädiktiven Medizin übergehen, sodass wir genau wissen, wo und wann verschiedene Krankheiten auftreten können, und deren Auftreten stoppen können.
Aber wenn wir unsere eigene Genetik freischalten, wird es nicht nur und nicht so sehr um die Gesundheitsversorgung gehen. Letztendlich geht es darum, wer und was wir sind - Menschen. Es geht um Identität.
Designer Kinder und ihre Kinder
Laut Metzel wird die ernsthafteste Anwendung unseres genomischen Wissens in der Embryozüchtung liegen.
Derzeit können Sie mit In-vitro-Fertilisationsverfahren (IVF) etwa 15 Eier extrahieren, befruchten und dann vor der Implantation Gentests durchführen. Im Moment können Sie herausfinden, wie Krankheiten aussehen, die mit einer Mutation eines Gens verbunden sind, und einfache Merkmale wie Haar- oder Augenfarbe. Wenn wir Millionen und dann Milliarden von Menschen mit sequenzierten Genomen erreichen, erhalten wir Einblick in die Funktionsweise der Skalengenetik und können fundiertere Entscheidungen treffen.
Stellen Sie sich vor, Sie besuchen 2023 eine Fruchtbarkeitsklinik. Sie geben ein Stück Haut oder eine Blutprobe und durch In-vitro-Gametogenese (IVG) werden Ihre Haut oder Blutzellen zu Eiern oder Spermien, auch wenn Sie unfruchtbar sind, die später zu Embryonen kombiniert werden können. Dutzende Hunderte von Embryonen, die aus künstlichen Gameten hergestellt wurden, spenden mehrere Zellen, wonach diese Zellen sequenziert werden. Die Gensequenzen geben Auskunft über die Wahrscheinlichkeit bestimmter Merkmale und Krankheiten. "Wenn die genetische Basis überall ist, können wir immer genauer verstehen, wie gesund ein Kind aufwachsen wird."
Dies kann seiner Meinung nach zu wilden und beängstigenden Konsequenzen führen: Wenn Sie 1000 Eier nehmen und eines mit den optimalen genetischen Sequenzen auswählen, können Sie Ihren Embryo mit jemand anderem „heiraten“, der ähnliche Dinge auf einer anderen genetischen Linie getan hat. "Ihr 5 Tage alter Embryo und der außerirdische 5 Tage alte Embryo bekommen ein Baby im IVG-Prozess", sagt Metzel. "Dann bekommt dieses Baby ein Baby mit einem weiteren fünf Tage alten Embryo aus einer anderen genetischen Linie, und Sie können weiter und weiter machen."
Klingt verrückt, nicht wahr? Aber warte, das ist noch nicht alles. Jason Pontin sagte gegenüber Wired in diesem Jahr: „Mit Gen-Editing-Technologien wie CRISPR-Cas9 können Gene während der IVG relativ einfach repariert, hinzugefügt oder entfernt werden, wodurch Krankheiten beseitigt oder Verbesserungen vorgenommen werden, die das Genom eines Kindes durchdringen. All dies mag nach Science-Fiction klingen, aber für diejenigen, die der Forschung folgen, scheint die Kombination von Gen-Editing und IVG mehr als nur eine wahrscheinliche - eine unvermeidliche Entwicklung zu sein."
Alles Verrückte ist einfach
Nachdem wir den rutschigen Hang der Geneditierung und Embryonenpaarung betreten haben, werden wir uns auf eine dystopische Rasse begeben, um den perfekten Menschen zu erschaffen. Wenn jemand so viel Zeit und Mühe in die Auswahl seiner Embryonen steckt, fragt Metzel, wie er einen Ehepartner für seine Kinder auswählen soll. IVG wird es ihm ermöglichen, die Evolution zu beschleunigen.
„Wir alle müssen Teil eines integrativen, integrierten, globalen Dialogs über die Zukunft unserer Spezies sein“, sagt Metzel. "Angehörige der Gesundheitsberufe werden dabei wichtige Knotenpunkte sein." Last but not least kann dieser Dialog das Problem des Zugangs zu Technologien wie IVG aufwerfen. Sollten wir einige Schritte unternehmen, damit die IVG nicht von einem Werkzeug für eine wohlhabende Minderheit zu einem Werkzeug für eine noch reichere und mehr Minderheit wird, wodurch die Ungleichheit erschüttert und die Gesellschaft weiter polarisiert wird?
Wie Pontin feststellt, verursachte IVG vor 40 Jahren auch Angst, Verwirrung und Resistenz - und heute ist die In-vitro-Fertilisation so normal und weit verbreitet wie die Millionen gesunder Babys, die mit dieser Technologie hergestellt wurden.
Ilya Khel
