Van oude waarzeggers tot stockpickers van Wall Street, mensen hebben er altijd naar verlangd om de toekomst te kunnen vertellen. Onnodig te zeggen dat het vermogen meestal is overschat.
Maar wat als er een manier was waarop je de toekomst echt kon vertellen? En wat als we een bepaalde uitkomst ook waarschijnlijker, zelfs zeker zouden kunnen maken? De opkomende technologie die bekend staat als gen-drives biedt precies zo'n vooruitzicht voor het bevorderen van bepaalde eigenschappen in toekomstige planten en dieren - om de landbouwproductie te vergroten, het risico op overdracht van besmettelijke ziekten te verminderen, of iets dat we ons nog niet hadden voorgesteld. Sommigen hebben inderdaad al voorgesteld om gen-drives te gebruiken om bepaalde muggen te elimineren die Zika, malaria en andere kwalen kunnen verspreiden. Maar is dat een goed idee? Hoe moeten we denken aan het gebruik van een dergelijke technologie op manieren die anticiperen op en wegen op de voordelen en nadelen voor huidige en toekomstige generaties?
In het afgelopen jaar heeft een commissie van de National Academies of Sciences, Engineering and Medicine deze vragen op verzoek van de National Institutes of Health en de Foundation for the NIH behandeld. Vorige maand publiceerde de commissie, die ik co-voorzitter was van Elizabeth Heitman van het Centre for Biomedical Ethics and Society van het Vanderbilt University Medical Center, haar rapport: 'Gene Drives on the Horizon: Advancing Science, Navigating Unzekerheid, and Aligning research with public Waarden. ”Dus wat hebben we geconcludeerd? Ik kom daar zo op, maar eerst een les over de wetenschap.
Gen-aandrijftechnologie stelt wetenschappers in staat de normale regels - kansen als je wilt - van genetische erfenis in seksuele voortplanting te wijzigen. Door middel van gen-drives, kunnen we de kansen (van de 50-50 kansen van de natuur in de meeste seksueel reproducerende soorten) aanzienlijk vergroten dat een bepaald gen wordt doorgegeven aan een nageslacht. De gen-aandrijftechnologie combineert een veranderde genetische eigenschap, zoals het produceren van een man, met een verhoogde kans dat de eigenschap door een populatie gaat.
Dit is een nieuw hulpmiddel in een gevestigde praktijk. Overerving is een gebied waarop mensen veel moeite doen om toekomstige resultaten te beheren. Fokkers kunnen jaren of decennia werken om ervoor te zorgen dat karakters zoals de zaadgrootte van een plant, of de kracht of snelheid van een paard, voorspelbaar van generatie op generatie passeren. Hoe voorspelbaar? Welnu, door de geschiedenis heen is de essentie van "goed fokken" het doorgeven van een gewenste eigenschap tussen generaties zo betrouwbaar mogelijk.
Het was echter pas in de late jaren 1800 dat experimenten met erwtenplanten door een Oostenrijkse monnik, Gregor Mendel, het vooruitzicht opriepen dat het beheren van de overgang van eigenschappen tussen generaties verder zou gaan dan de beste praktijken of zelfs de beste gissingen. Mendel toonde aan dat hij voor ten minste enkele ouderlijke eigenschappen de gemiddelde frequentie kon voorspellen waarmee ze bij nakomelingen zouden voorkomen. Als bijvoorbeeld ouderplanten in een seksueel voortplantende soort rode bloemen of gele zaden hadden, zou een voorspelling kunnen zijn dat de helft van alle nakomelingen rode bloemen of gele zaden zou hebben. Het was een opmerkelijke vooruitgang. Aan het begin van de 20e eeuw behoorden de resultaten van Mendel tot de fundamentele inzichten die leidden tot de genetica.
Genetici werken om de regels van overerving te onthullen door de processen te begrijpen die het DNA van een individu, of genotype, koppelen aan de expressie van een bepaald kenmerk, het fenotype van een zich ontwikkelend organisme of een volwassene. Dit vereist inzicht in de moleculaire en omgevingsvariabelen die een uitkomst beheersen, zoals het hebben van mannelijke of vrouwelijke nakomelingen. We weten dat we bij de meeste soorten met twee geslachten kunnen verwachten dat de nakomelingen gemiddeld ongeveer de helft van de mannetjes en de helft vrouwtjes zullen hebben. Dit is een basisregel van overerving - afwezige krachten zoals genmutatie of natuurlijke selectie, de frequentie van veel eigenschappen in de nakomelingengeneratie zal gelijk zijn aan die van de oudergeneratie. Maar wat als je de technologie had om die basisregel te veranderen en ervoor te zorgen dat de verhouding in de generatie van nakomelingen 60:40 mannen tot vrouwen was, of 70:30, of zelfs 99: 1?
Gene drive technologie opent dergelijke mogelijkheden. Een gen-drive kan worden ontworpen om de kans te vergroten dat een vrouw mannen produceert in tegenstelling tot vrouwen. Bovendien neemt met het overlijden van elke generatie de fractie van mannen in een populatie toe naarmate de eigenschap door een populatie "rijdt" - de toekomst wordt zekerder. In het extreme geval kan een groot deel of een hele populatie mannelijk worden, en natuurlijk zou het resultaat voor een soort met seksuele voortplanting reductie of eliminatie van een populatie zijn, of zelfs uitsterven van een soort.
Maar moeten gen-drives worden gebruikt om de populatiegrootte te veranderen, misschien tot uitsterven? Aan de positieve kant houden gen-aangedreven gemodificeerde organismen de belofte in van het verbeteren van de menselijke gezondheid en landbouwproductiviteit, het behoud van andere soorten en het bevorderen van fundamenteel onderzoek. Stel je voor dat je een muggensoort elimineert die malaria draagt.
Er zijn echter mogelijke nadelen aan het vrijgeven van gen-drive gemodificeerde organismen in natuurlijke ecosystemen. Hoe moeten we overwegen om dergelijke gen-drive power te gebruiken? Wat moeten we overwegen voordat we beslissen of we het gebruiken?
Het rapport van de NIH-commissie van juni besteedt veel aandacht aan verantwoorde wetenschap en de noodzaak van voortdurende evaluatie en beoordeling van de sociale, milieu-, regelgevende en ethische overwegingen om gen-drive-gemodificeerde organismen in het milieu te brengen. We benadrukten dat elke stap in onderzoek en implementatie berust op waarden die in het bezit zijn van individuen en gemeenschappen. Publieke betrokkenheid bij het achterhalen en begrijpen van deze waarden kan geen bijzaak zijn. De governance van onderzoek naar gen-drive-gemodificeerde organismen moet beginnen met de persoonlijke verantwoordelijkheid van de onderzoeker en van daaruit ook gelden voor onderzoeksinstellingen en regelgevers. Maar welke toezichthouders: staat, federaal, wereldwijd? Immers, bij vrijgave is een gen-aangedreven gemodificeerd organisme ontworpen om zich te verspreiden. De grenzen van privébezit, staten of landen zijn geen belemmeringen voor verspreiding. Een kernboodschap van het rapport is:
"Er is momenteel onvoldoende bewijs beschikbaar om de introductie van gen-drive gemodificeerde organismen in het milieu te ondersteunen. De potentiële voordelen van gen-drives voor fundamenteel en toegepast onderzoek zijn echter aanzienlijk en rechtvaardigen de voortzetting van laboratoriumonderzoek en zeer gecontroleerde veldproeven. ."
Sommige lacunes in het begrijpen van de volledige impact van gen-aandrijftechnologie omvatten ecologische en evolutionaire processen in natuurlijke ecosystemen. Als we een soort als een mug die een ziekteverwekker overdraagt die mensen infecteert, verminderen of zelfs elimineren, wat betekent dat dan voor de stabiliteit van het ecosysteem? Deze actie kan bijvoorbeeld dan een gelegenheid bieden voor een of meer extra insectensoorten die nog minder wenselijke infectieziekten overbrengen om zich te vestigen of in aantal toe te nemen.
De blauwdruk van de commissie om vooruit te komen, omvat een geleidelijk testkader dat zich uitstrekt van laboratoriumontwikkeling tot veldafgifte en monitoring van gen-drive-gemodificeerde organismen. We hebben ecologische risicobeoordeling aanbevolen als methode om te kwantificeren hoe een specifieke verandering of veranderingen in de omgeving iets van waarde voor de samenleving zullen beïnvloeden, zoals de waterkwaliteit, of de kans dat een ongewenste plaagsoort die een besmettelijke ziekteverwekker overbrengt, wordt vastgesteld.
Het beheersen van de toekomst van overerving bij hele populaties en soorten is een krachtige wetenschappelijke vooruitgang, die moeilijk te overschatten is. En, zoals vaak gebeurt, bestaat het risico dat wetenschappelijk onderzoek de ontwikkeling van een breder ethisch kader overtreft om te bepalen of en hoe deze nieuw verworven wetenschappelijke macht het beste kan worden ingezet. Laten we hopen dat wetenschappers en regeringen overal gehoor geven aan de oproep van het rapport om voorzichtig te werk te gaan. De belofte van gen-aandrijftechnologie is enorm, maar als we het hebben over de kracht om bepaalde soorten te laten uitsterven, is het een technologie die we ons niet kunnen veroorloven om misbruik te maken.
James P. Collins is Virginia M. Ullman hoogleraar natuurgeschiedenis en milieu aan de School of Life Sciences aan de Arizona State University in Tempe.
Dit artikel is geschreven voor Future Tense, een partner van Zócalo. Future Tense is een project van de Arizona State University, New America en Slate. Een versie verscheen ook op Slate.com.
