一對名為露露和娜娜的基因編輯嬰兒已經(jīng)于11 月在中國健康誕生。這對雙胞胎的一個基因經(jīng)過修改,使她們出生后就可以抵抗艾滋病。
人民網(wǎng)在報道這一消息時使用了“歷史性突破”一詞,之后,在全世界引發(fā)了關(guān)于科學(xué)研究倫理的討論。
那么這件事到底會對人類本身有什么影響?潘多拉魔盒是否會打開?人類之后能否隨心所欲?
此前,《紐約時報》邀請了一位遺傳學(xué)家,一位腫瘤學(xué)家,一位機(jī)器人專家,一位小說家和一位人工智能研究員,一起就醫(yī)學(xué)、醫(yī)療保健和人類的未來做了座談,所提及的觀點,十分引人深思。
AI銳見就正在熱議的基因編輯一事,對該文章做了相關(guān)精彩觀點的翻譯,歡迎大家閱讀。以下為原文的精彩部分:
一、我們會設(shè)計我們的孩子和我們自己嗎?
Catherine Mohr:我懷女兒的時候,我丈夫和我開玩笑說:“如果她能得到我們兩個人的最好的基因,她將成為超級英雄,如果她得到了我們兩個人中最糟糕的基因,她就上不了一年級了。”
這是我們在投擲基因骰子,當(dāng)你選擇要一個孩子的時候,就得這樣做。當(dāng)然,這不是完全隨機(jī)的。
你的伴侶有很多優(yōu)點,這就是你選擇他的原因,希望你也有一些優(yōu)點。但是,當(dāng)我們變得更有能力做到這一點時,那種把你所認(rèn)為的最佳組合設(shè)計出來的誘惑,我認(rèn)為這對許多人來說是不可抗拒的。
我們已經(jīng)在篩查疾病以避免傳遞我們的“壞”基因,但同樣的技術(shù)將讓我們開始篩選我們的“最佳”基因,也就是我們真正想傳遞的基因。
隨著篩選變得更便宜,更容易和更可靠,更多的人正在使用以輔助生殖技術(shù),每一對夫妻都在努力為他們希望生下的孩子做最好的事情。
George Church:或者我們可以求助于基因編輯。例如,如果您患有顯性等位基因疾病,如亨廷頓舞蹈病或馬凡氏綜合癥,并且你想要孩子,那么,你可以編輯精子,改變等位基因以使所有精子都健康,你的后代也會很好。
所有精子都來自男性睪丸中的精原干細(xì)胞。您可以使用編輯工具并在培養(yǎng)皿中處理干細(xì)胞,這樣您就可以去除壞等位基因并將其替換為在計算機(jī)控制的機(jī)器上設(shè)計和合成的DNA。
然后你可以植入一個純種群,在這個種群中,你已經(jīng)檢查過并且編輯了你想要的,所有的細(xì)胞只有你想要的“目標(biāo)上”的變化。這已經(jīng)在老鼠身上做過實驗了。這是一個很好的機(jī)會,只有一次,而且原則上對生活有益。
Siddhartha Mukherjee:編輯基因有多難?令人驚訝的是,這非常簡單。雖然,仍然存在技術(shù)挑戰(zhàn),其中一些可能難以克服,但協(xié)議非常簡單。
我們最近在人類血液干細(xì)胞中編輯了一個基因,可以治療某些形式的白血病。我們已對已編輯細(xì)胞的基因組進(jìn)行了測序,到目前為止尚未發(fā)現(xiàn)單一的“脫靶”效應(yīng),盡管我們?nèi)栽趯ふ摇?/p>
George Church:文獻(xiàn)中沒有任何文章證明成功編輯人類精子干細(xì)胞—生殖系。但是如果你想編輯豬的DNA,那么使用Crispr是非常容易的,這是一套編輯工具,它使用酶和RNA和蛋白質(zhì)做引導(dǎo),在DNA的精確位置進(jìn)行改變。
在每個細(xì)胞中,每60億個堿基對中就有一個堿基對發(fā)生了微小的變化。所以這是非常精確的納米手術(shù),而且能同時自動地在許多細(xì)胞中進(jìn)行。
一些基因療法涉及添加缺失基因,其他涉及去除毒性基因,還有一些涉及精確編輯。 目前,已經(jīng)有一些基因療法被批準(zhǔn)用于人類。
Siddhartha Mukherjee:現(xiàn)在,至少有一種被批準(zhǔn)用于治療視網(wǎng)膜疾病。但是,這不是基因編輯,也并沒有改變基因組中天然基因,而是將新的遺傳物質(zhì)引入人體細(xì)胞。這是因為將攜帶新遺傳物質(zhì)的病毒引入眼睛更容易。
斯坦福大學(xué)有一個實驗室正在對鐮狀細(xì)胞病的血液干細(xì)胞進(jìn)行基因編輯。你可以移植那些血細(xì)胞并替換患病的細(xì)胞,鐮狀細(xì)胞病應(yīng)該就會治愈。
我們會適應(yīng)的,我所說的適應(yīng)不僅僅是指在技術(shù)上適應(yīng)它,而是意識到它不會突然導(dǎo)致可怕的癌癥,或者其他可怕的疾病,如果你問我,我認(rèn)為這是不太可能的。但在某些時候,決定權(quán)將落在FDA和其他組織身上。
George Church:更有可能的是,我們將首先在兒童疾病中使用基因療法,因為我們認(rèn)識到,許多疾病在孩子出生時都會造成永久性損害。
例如,就像失明一樣,如果你在生命的早期不糾正它,你就可以“治愈”失明,因為他們可以看到光子,但是他們不能真正地把光子處理成圖像。
Catherine Mohr:在這種情況下,失明是一個有趣的問題。它不像Sid所說的白血病那樣會危及生命,但又缺乏某些功能,從某些方面來說,這似乎沒有那么大的風(fēng)險。如果你試圖修復(fù)失敗了,你并沒有讓它變得更糟,但如果你成功了,也只有好處。
這些正是我們最渴望解決的問題,因為我們看待風(fēng)險的方式是:我們愿意冒事情會好轉(zhuǎn)的風(fēng)險,但在有可能變得更糟的時候,我們卻不太樂意這么做。
George Church:還有一些疾病要到晚年才會影響到人們,但是他們可以在生命早期接受基因治療。阿爾茨海默氏癥可能就是這種情況。
我們已經(jīng)知道,與阿爾茨海默病高度相關(guān)的等位基因是APP,用于早期阿爾茨海默病;以及ApoE e4,用于晚期阿爾茨海默病。
我們可以在精子細(xì)胞中把它們變成已經(jīng)存在于人群中的等位基因。你完全改變了它,因為它通過了單個干細(xì)胞的瓶頸。
你不會試圖把它變成一個從未有人測試過的基因,因為這種基因已經(jīng)在數(shù)百萬人體內(nèi)被“測試”了數(shù)百萬次了。
Catherine Mohr:所以,就像女性在懷孕前和懷孕期間服用葉酸以防止胎兒神經(jīng)管缺陷一樣,你也可以讓你的伴侶“服用”基因療法來做一些等位基因替換。
“OK,親愛的,我很喜歡你,但在我們開始考慮孩子之前,我們需要編輯掉你的囊性纖維化變種,調(diào)整你的阿爾茨海默氏癥等位基因”。
George Church:現(xiàn)在所有這些技術(shù)都在不斷變得越來越便宜,比如基因組測序成本,從我們第一次做到數(shù)十億美元到現(xiàn)在幾百美元。我認(rèn)為這些療法最終會與疫苗等預(yù)防性藥物相似。
相對于我們的祖先來說,疫苗是增強(qiáng)體質(zhì)的,而且它們已經(jīng)變得無處不在。我們的祖先生活在對所有這些疾病的致命恐懼中,我們只是理所當(dāng)然地認(rèn)為我們對它們免疫。
二、人工智能會改變醫(yī)學(xué)嗎?
Regina Barzilay:谷歌和Facebook這樣的公司會追蹤你在網(wǎng)上的每一個行動,并利用這些行動來建立你的偏好模型。然后他們使用這個模型來完善個性化的用戶體驗,你看到的內(nèi)容,他們推薦給你的產(chǎn)品,他們展示給你的廣告。在某些方面,他們比你更了解你自己。
43歲時,我做了一次常規(guī)乳房x光檢查,突然間我被診斷出患有乳腺癌。對我這個從事人工智能研究的計算機(jī)科學(xué)家來說,訓(xùn)練一臺機(jī)器做出這樣的預(yù)測似乎是顯而易見的。
人工智能系統(tǒng)已經(jīng)能夠識別出圖像之間非常細(xì)微的差別,其細(xì)節(jié)程度是人眼難以區(qū)分的。為什么在能夠完全解決這種情況的技術(shù)已經(jīng)存在的情況下,人們還需要經(jīng)歷不必要的程序并且存在數(shù)月的不確定性。
Catherine Mohr:這是一個真正影響醫(yī)療服務(wù)提供者的問題,患者的醫(yī)療數(shù)據(jù)保存在所有這些獨立的系統(tǒng)中,因此如果有多名醫(yī)生參與治療,很難獲得有關(guān)一名患者的所有數(shù)據(jù),更不用說是能夠比較許多不同患者的數(shù)據(jù)。
對Regina 這樣的病人和Regina 這樣的人工智能研究人員來說,在維護(hù)個人隱私的同時,改進(jìn)我們圍繞醫(yī)療數(shù)據(jù)的做法和規(guī)定將是必不可少的。它可能是緩慢的,但它正在開始。
Regina Barzilay:就我而言,當(dāng)我最終回到麻省理工學(xué)院的工作時,作為一名癌癥患者的經(jīng)歷徹底改變了我的觀點,我不能再回到原來的研究中去了。我現(xiàn)在想用數(shù)據(jù)來提供答案。
在我的核心研究領(lǐng)域,自然語言處理領(lǐng)域,我們已經(jīng)開發(fā)了很多工具,可以自動化這項任務(wù)。因此,我們運用這些工具,建立了一個數(shù)據(jù)庫,其中有來自馬薩諸塞州總醫(yī)院和其他合作醫(yī)院的超過10萬名乳腺癌患者。
我正在研究的另一件事涉及閱讀乳房X線照片。今天,臨床實踐中使用的風(fēng)險模型非常不精確。我們的想法是讓機(jī)器算法在原始乳房X線照片圖像中尋找模式:如果它觀察5年前一位女性的乳房x光圖像,她后來患上了癌癥,它能檢測出模式嗎?
我們訓(xùn)練機(jī)器看整個圖像,再輸入關(guān)于結(jié)果的所有數(shù)據(jù),然后我們說:這個人在一定時間內(nèi)患癌癥的可能性有多大?這個系統(tǒng)的工作方式,比目前臨床實踐中的任何風(fēng)險模型都要好得多。
我們現(xiàn)在正考慮擴(kuò)大我們的工作范圍,對肺癌和胰腺癌進(jìn)行預(yù)先篩查。想象一下,如果這些疾病能夠在早期被發(fā)現(xiàn),有多少生命可以被挽救?
這些疾病現(xiàn)在很晚才能被診斷,而它們在很大程度上是無法治愈的。這就是人工智能改變醫(yī)學(xué)的方式。它將識別出人類難以識別的細(xì)微模式。
Catherine Mohr: 在外科手術(shù)中,我們也開始使用Regina在放射學(xué)圖像和醫(yī)療記錄的自然語言分析中使用的工具,但我們用的是手術(shù)視頻和手術(shù)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)我們可以從手術(shù)機(jī)器人那里輕易獲得。
這些機(jī)器是作為外科醫(yī)生的助手來操作的,醫(yī)生可以通過微小的切口進(jìn)行極其精細(xì)的手術(shù),并通過視頻觀看病人體內(nèi)的情況。這樣的話,他們能比切開病人看得更清楚。
我們可以用機(jī)器學(xué)習(xí)和自然語言處理來訓(xùn)練AI以便能夠獲取所有這些相同的線索,并且能夠識別醫(yī)生可以識別事物,當(dāng)然,能夠幫助你做下一步是最理想的情況。這就像為每位外科醫(yī)生提供完美的外科住院醫(yī)生。
三、我們會知道的太多嗎?
George Church:我們已經(jīng)從2004年花費近30億美元購買臨床無法接受的基因組,到2015年花費不到1000美元購買高質(zhì)量的基因組,就可以精確分析你從父母那里繼承來的DNA。
Siddhartha Mukherjee:至于什么將推動未來的進(jìn)步,這是基因組的全部方面,然后是人們所稱的表型的全部方面——我們所做的事情,我們所表達(dá)的事情,發(fā)生在我們身上的環(huán)境事件,我們?nèi)绾闻c環(huán)境相互作用。
Catherine Mohr:我們有某種所謂的個人末日時鐘。我們所采取的每一個行動,要么是擴(kuò)大它,要么是縮小它。當(dāng)我吃不健康的食物時,我發(fā)現(xiàn)這讓我的末日時鐘慢了一點。我出去跑步,發(fā)現(xiàn)它把我的末日時鐘撥快了一點。
我能看到我所采取的所有行動的直接預(yù)期效果。如果我們能夠測量所有這些東西,人們就會隨身攜帶他們的末日時鐘算法。
Jennifer Egan:那么問題來了,隱私問題又該如何處理?如果我身體的每一個事實都可以被別人知道,如果我對這些事實的了解取決于企業(yè)幫助我追蹤和測量數(shù)據(jù),我將無法控制這些信息落入誰的手中。 最終,任何人都將能夠了解任何人的任何信息,這是一個弱點。
Catherine Mohr:隱私是我們之前談到的,用于訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)算法的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的可用性問題的核心。
我們這些研究數(shù)據(jù)并看到數(shù)據(jù)好處的人很難想象用同樣的數(shù)據(jù)傷害人們,然而存在這樣一種可能性,即教會我們?nèi)绾螏椭屑膊〉娜说氖虑榍∏试S別人因為這種疾病而歧視他們,或使他們受害。
這些都是很難解決的問題,但我們應(yīng)該試著找出如何從這些數(shù)據(jù)中獲得最大的社會效益,而又不讓那些捐贈者處于危險之中ーー對我們所有人來說,這種效益都可能非常巨大。
無論如何,我不認(rèn)為珍妮需要對她的數(shù)據(jù)感興趣才能在某些時候?qū)λ杏谩?我們不斷地監(jiān)測我們的用電情況,但你多久才看一次你的電度表?除非你收到一個異常的賬單,不然你從來都不會看它。
Siddhartha Mukherjee: 我希望那些身體健康的人不會看,但是身體不好的人會看。 病痛可能不僅僅是身體上的疾病;他們可能是焦慮的,可能是精神上的疾病,可能是我們這些對我們的孩子、我們的未來感到焦慮的人,可能是處于危險之中的社會。
Jennifer Egan:我們過分強(qiáng)調(diào)視覺效果、日常生活的策劃和展示、對他人的持續(xù)監(jiān)控,最后,技術(shù)滲透到了我們每個人的私人經(jīng)驗中。
所以當(dāng)我想到有人在體內(nèi)安裝設(shè)備來支付賬單時,我會感到震驚。但是作為一個小說家,我欣喜若狂。
四、我們會活得更長久、更快樂嗎?
George Church:說到如何改變老齡化現(xiàn)狀,有兩個主要策略: 一個是延長壽命,另一個是逆轉(zhuǎn)衰老。
延長壽命存在的問題是,如果你不小心,你延長了你生命中一些較弱的年齡,但這并不是我們想要的。
另一方面,逆轉(zhuǎn)衰老聽起來更具有推測性,但是在老鼠身上有幾個例子表明,你可以通過使用轉(zhuǎn)錄因子來調(diào)節(jié)特定的基因,將老的成年細(xì)胞恢復(fù)到胚胎階段。
要逆轉(zhuǎn)衰老而不是延長壽命的另一個原因是,很難獲得資金來進(jìn)行長期的長效藥物試驗,即使是獸藥也是如此,因為如果你說長效藥物將使狗的壽命延長10年,那就是10年的臨床試驗。
Siddhartha Mukherjee: 就壽命而言,最有可能奪去我們生命的疾病是神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心臟病和癌癥。而在其他一些國家,則是肺結(jié)核、瘧疾和其他傳染病,當(dāng)然還有慢性病。
那么,我們通常也會有三種方法來思考這些慢性疾病:一種是針對疾病的方式,把老年癡呆癥當(dāng)做一種疾病來治療。
一種是改變飲食、改變基因,改變?nèi)魏纹渌麞|西——我們可以稱之為"反式因子",這將簡單地推翻存在于個體疾病中的"順式因子"。
第三種選擇則是把基因和永恒的數(shù)字形式結(jié)合起來,你永遠(yuǎn)記錄你自己,克隆你自己,然后以某種方式傳遞那些記錄。也就是說,身體只是一個儲存記憶、圖像和時間的倉庫。
Jennifer Egan:我對長壽有兩種看法; 一方面,我希望活得非常、非常老,部分原因是我的孩子在晚年,我想了解他們的孩子,就像我的母親了解我一樣。
但是退一步來看,極端長壽的人還可能是自私的。我們對這個星球的掠奪是如此夸張,至少我們不能永遠(yuǎn)呆在這里!
在抗生素出現(xiàn)之前,我們面對的死亡人數(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于人類。但是減少這些損失真的能讓我們更快樂嗎?
Siddhartha Mukherjee:而且如果所有的工作都由機(jī)器來做,那么我們就什么都沒有了。 我們沒有掌控所有,我們沒有意義,我們也沒有自主權(quán)。
Catherine Mohr:但是我們有藝術(shù),比如學(xué)習(xí)樂器。
George Church:但我們未來的自己可能不會認(rèn)為這種回報ーー如果我們演奏樂器比機(jī)器人差,我們的國際象棋比機(jī)器的國際象棋差,那么能夠模仿一臺糟糕的機(jī)器意味著什么呢?
Jennifer Egan:也許機(jī)器人比人類更會演奏大提琴,但我們要去交響會現(xiàn)場聽馬友友。簡單明了的說,人類比機(jī)器更有趣。
Regina Barzilay:事實上,我相信機(jī)器能比我們自己更好地幫助我們實現(xiàn)我們的目標(biāo)。幸福對不同的人來說意味著不同的東西,但是它經(jīng)常和特定的行為聯(lián)系在一起。
機(jī)器有巨大的能力來記住我們的行為和預(yù)測我們未來的行為。這使他們有能力幫助我們改變我們的行為,使我們成為更好的自己。
以我為例,一個簡單的心臟監(jiān)測應(yīng)用程序改變了我跑步的頻率和強(qiáng)度。 這個應(yīng)用程序為達(dá)到某些健身目標(biāo)提供了積分。
當(dāng)我第一次看到它的時候,我只是笑著想,誰會被這些愚蠢的獎勵所激勵呢? 但是你猜怎么著? 每天早上5點,我都會跑步。我生活中的這種變化真的讓我更快樂。
Jennifer Egan:我認(rèn)為我們正在忘記一個關(guān)于人類生活的基本事實: 短暫使它變得珍貴。 死亡的不可避免性給我們的生活注入了意義和緊迫感。 很難想象在一個永遠(yuǎn)被上傳的意識中保持這些品質(zhì)。你只剩下感覺,我不確定這是否是最后的收獲。
背景:
這次對話由該雜志的故事編輯兼大眾科學(xué)的前主編Mark Jannot主持;
其中,Catherine Mohr是達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人制造商INTUITIVE SURGICAL的工程師,醫(yī)生和戰(zhàn)略副總裁,她也是INTUITIVE FOUNDATION的主席;
Siddhartha Mukherjee是一名醫(yī)生、生物學(xué)家、腫瘤學(xué)家,同時是《基因:親密歷史》和《所有疾病的皇帝:癌癥傳記》一書的作者,該獎獲得了2011年普利非小說普利策獎。他為該雜志撰寫了ON MEDICINE專欄。
Regina Barzilay是麻省理工學(xué)院的教授,也是麻省理工學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與人工智能實驗室的成員。她的研究方向包括自然語言處理和深度學(xué)習(xí)化學(xué)和腫瘤學(xué)的應(yīng)用。她在2017年獲得麥克阿瑟“天才”獎學(xué)金。
George Church是哈佛醫(yī)學(xué)院的遺傳學(xué)教授,也是PERSONALGENOMES.ORG的主任,PERSONALGENOMES.ORG是一個關(guān)于人類基因組,環(huán)境和特征數(shù)據(jù)的開放獲取信息資源。
Jennifer Egan是一位作家,他最近的小說《曼哈頓海灘》被授予2018年安德魯卡內(nèi)基小說杰出獎?wù)?。她之前的小說《來自GOON SQUAD的訪問》獲得了2011年普利策獎和全國圖書評論界獎。她也是該雜志的記者和撰稿人。