Człowiek - manipulacje genetyczne?

Transkrypt

1 Człowiek - manipulacje genetyczne?

2 Przepowiednie Rozwój medycyny doprowadzi do utraty naturalnej odporności człowieka? Pomaganie chorym na schorzenia genetyczne doprowadzi do pogorszenia puli genowej? eugenika - czy to może działać? Podziały społeczne doprowadzą do powstania dwóch gatunków człowieka?

3 Przepowiednie Rozwój medycyny doprowadzi do utraty naturalnej odporności człowieka? Nie. Gatunek ludzki, jak każdy inny, podlega ewolucji biologicznej. Tempo ewolucji biologicznej człowieka jest znacznie niższe, niż tempo przemian kulturowo - cywilizacyjnych.

4 Dlaczego? Cechy recesywne - aby się ujawniły, zmienione muszą być obie kopie (allele) genu. Jeżeli częstość allelu wynosi q, to w populacji osób mających oba takie allele to q 2. Przykład: mukowiscydoza chorzy (Europa północna) ~1/2000 urodzeń nosiciele (jeden z dwóch alleli z mutacją) ~ 1/23 osoby! Losy chorych (homozygot) nieistotne dla puli allelu zmutowanego

5 CCR5 i AIDS u człowieka Gen CCR5 koduje receptor cytokin (sygnały układu odpornościowego Białko CCR5 jest wykorzystywane przez wirusa HIV przy wnikaniu do komórki (w roli pomocniczej)

6 Allel CCR5-Δ32 Rzadko spotykany Homozygoty Δ32/Δ32 są oporne na infekcję HIV Allel najczęściej występuje w Europie, w Afryce jest rzadki

7 Allel CCR5-Δ32 Epidemia AIDS trwa zbyt krótko, by wpłynąć na częstości allelu (u człowieka 1 pokolenie to ~25 lat) Możliwe przyczyny takiego rozmieszczenia Allel pojawił się w Skandynawii i rozprzestrzeniał po Europie podczas najazdów Wikingów (VIII-X w.) Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost częstości allelu Δ32 u człowieka?

8 Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost częstości allelu Δ32 u człowieka? Wysoka częstość początkowa i silny dobór p = 0,2 (najwyższa notowana wartość) 25% osobników +/+ i +/Δ32 umiera na AIDS nie wydawszy na świat potomstwa A1A1: w11 = 1 A1A2: w12 = 0,75 A2A2: w22 = 0,75

9 Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost częstości allelu Δ32 u człowieka? p = 0,2 (najwyższa notowana wartość) 25% osobników +/+ i +/Δ32 umiera na AIDS nie wydawszy na świat potomstwa Wartości te nie są realistyczne p = 0,2 tylko w niektórych populacjach w Europie 25% śmiertelność tylko w niektórych rejonach Afryki (Botswana, Namibia, Zmimbabwe)

10 Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost częstości allelu Δ32 u człowieka? Wysoka częstość początkowa i słaby dobór p = 0,2 (najwyższa notowana wartość) 0,5% osobników +/+ i +/Δ32 umiera na AIDS nie wydawszy na świat potomstwa A1A1: w11 = 1 A1A2: w12 = 0,995 A2A2: w22 = 0,995

11 Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost częstości allelu Δ32 u człowieka? p = 0,2 (najwyższa notowana wartość) 0,5% osobników +/+ i +/Δ32 umiera na AIDS nie wydawszy na świat potomstwa Wartości te są realistyczne dla Europy

12 Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost częstości allelu Δ32 u człowieka? Niska częstość początkowa i silny dobór p = 0,01 25% osobników +/+ i +/Δ32 umiera na AIDS nie wydawszy na świat potomstwa A1A1: w11 = 1 A1A2: w12 = 0,75 A2A2: w22 = 0,75

13 Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost częstości allelu Δ32 u człowieka? p = 0,01 25% osobników +/+ i +/Δ32 umiera na AIDS nie wydawszy na świat potomstwa Wartości te są realistyczne dla niektórych części Afryki

14 Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost częstości allelu Δ32 u człowieka? Nie w czasie najbliższych kilkuset lat Ale może da się wprowadzać ten allel metodami inżynierii genetycznej?

15 Czy wyginą rudowłosi? Rude włosy, jasna nieopalająca się skóra - recesywny allel genu MC1R 4% populacji europejskiej (Szkocja - 13%) W 2007 r. artykuły w prasie codziennej sugerujące, że cecha w niedalekiej przyszłości zaginie Źródło Oxford Hair Foundation Fundacja stworzona przez producenta farb do włosów (Procter&Gamble)

16 Eugenika Poprawa jakości gatunku ludzkiego poprzez kierowanie rozrodczością pozytywna - kojarzenie ludzi o pożądanych cechach negatywna - redukcja rozrodczości ludzi o cechach niepożądanych Zastosowanie praktyk hodowli zwierząt gospodarskich do człowieka

17 Francis Galton Jako pierwszy zastosował statystykę w antropologii, badał odziedziczalność inteligencji Hereditary Genius (1869) Eugenics Education Society (1909)

18 Eugenika w Wielkiej Brytanii Nie była organizowana przez państwo, ale była wspierana przez wielu znanych ludzi: John Maynard Keynes George Bernard Shaw Herbert G. Wells Winston Churchill John B.S. Haldane Ustawa Mental Deficiency Act (1913) - przymusowa sterylizacja - nie wprowadzona w życie

19 Eugenika w USA ~1925

20 Eugenika w USA American Breeder s Association (1906) Eugenics Record Office (1911) Charles Davenport: ograniczenia imigracji przymusowa sterylizacja Musimy osuszyć źródła, zatamować napływ zdefektowanej, zdegenerowanej protoplazmy

21 Eugenika w USA Henry H. Goddard, 1914 Opóźnienie umysłowe 1% populacji Alexander G. Bell - proponował przymusową sterylizację głuchoniemych Na konferencji oftalmologów w latach 20. propozycja wyeliminowania wszystkich noszących okulary William Robinson (lekarz, urolog) w 1917 o dzieciach osób niepełnosprawnych Najlepiej byłoby te dzieci delikatnie uśpić chloroformem, albo podać im dawkę cyjanku potasu.

22 Eugenika w USA Przymusowe sterylizacje - w sumie ponad osób Ograniczenia imigracyjne! Carrie Buck z matką w domu opieki społecznej Przymusowa sterylizacja wyrokiem sądu w 1927

23 Szwecja Ustawa o sterylizacji, 1934 W latach : ponad osób w Europie więcej tylko w III Rzeszy

24 Eugenika Henry H. Goddard, 1914 Opóźnienie umysłowe 1% populacji, co daje q = 0,1

25 Eugenika Pomijając kwestie etyczne czy to ma sens? Przymusowe sterylizacje w USA opóźnienie umysłowe, ~1% populacji, q = 0,1 Po 10 pokoleniach q = 0,05 Po 40 pokoleniach q = 0,02

26 Eugenika? Opóźnienie umysłowe to nie jest jednolita, jednogenowa choroba Najczęstsza (w Europie) choroba jednogenowa mukowiscydoza: 1/2000 urodzeń Założenie, że wszyscy chorzy giną bezpotomnie, po 500 latach: 1/4400 urodzeń Nie bierze pod uwagę pojawiania się nowych mutacji Wniosek: dla rzadkich cech recesywnych sukces reprodukcyjny homozygot ma nieznaczny wpływ na pulę genową!!

27 Problemy eugeniki XX w. Etyczny - przymusowy, totalitarny charakter przymusowe sterylizacje certyfikaty zdolności małżeńskiej ograniczenia imigracyjne Biologiczny nieskuteczna

28 Dziedziczenie Mendlowskie - jeden gen = jedna cecha np. allele jednego genu decydują o barwie kwiatów groszku Bardziej złożone - interakcje kilku genów np. u człowieka barwa skóry, oczu i włosów (kilkanaście genów) Wieloczynnikowe - interakcje wielu genów i środowiska np. wzrost (>200 genów)

29 Cechy jednogenowe Prosty wzór dziedziczenia Przeważnie rzadkie choroby genetyczne Oprócz chorób nieliczne cechy o charakterze anegdotycznym zdolność do zwijania języka w trąbkę, odstający płatek uszny, smak PTC, itp. rude włosy (80% - recesywny allel genu MC1R)

30 Cechy wieloczynnikowe Na ich zmienność wpływają interakcje setek różnych genów i wpływów środowiska Obecnie nie potrafimy dobrze ich modelować i przewidywać Tak dziedziczy się większość zmienności prawidłowej cechy fizyczne, inteligencja, itp. Tak dziedziczą się najczęstsze choroby choroby serca, skłonność do nowotworów, choroby psychiczne

31 Co już potrafimy W ostatnich latach pojawiły się możliwości wprowadzania dowolnych zmian w genomach praktycznie dowolnych organizmów (w tym człowieka) Metoda CRISPR/Cas9 - redagowanie genomu Nature 495, (07 March 2013) doi: /495050a

32 Co to oznacza dla biotechnologii Można zmienić dowolny gen u roślin i zwierząt Modyfikacja nie pozostawia żadnego śladu, nie zostaje włączony obcy DNA Wg. obecnej ustawy to nie jest GMO co pokazuje absurd definiowania ograniczeń dla metod, a nie wytworów

33 A dla człowieka Możliwa jest zmiana sekwencji dowolnego genu w komórkach zarodkowych Skuteczność: około 50% W połączeniu z zapłodnieniem pozaustrojowym możliwość uzyskania zmodyfikowanego człowieka Pierwsze badania - na komórkach, z których nie mogły rozwinąć się zarodki Zgoda na dalsze badania: Chiny, Szwecja, Wielka Brytania

34 Co można osiągnąć Korekta mutacji odpowiadających za choroby jednogenowe podobny efekt: diagnostyka preimplantacyjna Odporność na wirusa HIV istnieje rzadka mutacja, która nadaje odporność (około 1% ludzi w Europie) Leczenie chorób związanych z mutacjami genów w komórkach krwiotwórczych komórki szpiku izolowane, modyfikowane i przeszczepiane z powrotem leczenie infekcji HIV

35 Terapie przeciwnowotworowe

36 A czego nie można Obecnie dostępne techniki pozwalają na manipulacje pojedynczymi genami Cechy zależne od pojedynczych genów Nie potrafimy wpływać na cechy dziedziczone wieloczynnikowo? czyli na większość aspektów zmienności prawidłowej podobnie w biotechnologii roślin i zwierząt

37 Kwestie etyczne Termin eugenika obecnie nadużywany ( aborcja eugeniczna Dobrowolność a nie przymus! Problemy - eugenika liberalna (J. Habermas) w świecie wolnorynkowym majątek będzie decydował o potencjale biologicznym czy to wyłącznie problem modyfikacji genetycznych?

38 Transhumanizm Człowiek pozostający człowiekiem, ale wykraczający poza siebie przez zrealizowanie nowych możliwości odnoszących się do jego natury ~ Julian Huxley Transhumanizm to klasa filozofii, która próbuje kierować nas w stronę kondycji postludzkiej. Transhumanizm dzieli wiele elementów z humanizmem przede wszystkim szacunek dla rozumu i nauki, nacisk na postęp i docenianie roli człowieczeństwa (czy transczłowieczeństwa) w życiu. Transhumanizm różni się od humanizmu przez przyzwolenie (a nawet oczekiwanie) na radykalne zmiany w naszej naturze i dostępnych nam możliwościach oferowanych przez różne nauki i technologie ~ Max More

39 Drogi do ulepszenia człowieka Technologiczna (cyborgizacja) - istnieje od dawna np. okulary, płetwy i aparaty do oddychania pod wodą, pismo jako wzmocnienie pamięci, itp. Genetyczna znacznie trudniejsza

40 Twardy transhumanizm Sygnał komunikacyjny jest ważniejszy od swojego materialnego nośnika Świadomość nie jest centrum życia człowieka, lecz jego wtórnym elementem, duch niematerialny nie istnieje Ciało jest pierwotną protezą, który człowiek oswoił i nauczył się w ograniczonym stopniu wykorzystywać Możliwe jest osadzenie ludzkiej egzystencji w maszynach cyfrowych

41 Czy powinniśmy? Na razie potrafimy stosunkowo niewiele Postępu nie da się zatrzymać możliwe tymczasowe moratoria, jak w przypadku inżynierii genetycznej - Asilomar 1975 Trzeba starać się, by przyniosło to więcej korzyści, niż zagrożeń to zależy od sytuacji społecznej, nie od technologii