Człowiek - manipulacje genetyczne?

45  Download (0)

Pełen tekst

(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 q2.

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

(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

(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

(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 65 000 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 1934 - 1975: ponad 62 000 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

co oznacza “lepszy” genotyp?

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)

XXI wiek - inżynieria genomu człowieka?

(30)

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, 50–51 (07 March 2013) doi:10.1038/495050a

(31)

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

(32)

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

(33)

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

(34)

Czy rzeczywiście

Od pacjenta (rak płuc) pobrano komórki układu odpornościowego

Zmieniono w nich jeden gen, dzięki czemu jest szansa, że agresywniej będą zwalczać komórki nowotworu

Komórki podano pacjentowi

Nie nastąpiła trwała zmiana genomu pacjenta - nie wytwarza zmienionych komórek

Ludzkie komórki modyfikowano już wcześniej

(35)

Terapie przeciwnowotworowe

(36)

Dzieci na zamówienie?

?

(37)

Dzieci na zamówienie?

(38)

Kwestia modyfikacji

Cechy zależne od pojedynczych genów mogą być łatwo modyfikowane za pomocą redagowania genomu

Cechy wieloczynnikowe?

nie rozumiemy zależności między zmiennością pojedynczych elementów a fenotypem

konieczna skoordynowana modyfikacja setek genów jednocześnie

w przewidywalnej przyszłości - science fiction

(39)

Kwestia modyfikacji

Skoro cechy wieloczynnikowe są poza zasięgiem modyfikacji, to:

nierealne jest modyfikowanie cech zmienności prawidłowej (osobowość, inteligencja, uroda, itp.)

nierealne jest likwidowanie zagrożenia ze strony najczęstszych chorób

Realne jest wpływanie na cechy (choroby) jednogenowe

(40)

Choroby jednogenowe - czy konieczne redagowanie?

Ryzyko urodzenia chorego dziecka zależy od rodziny i cechy, ale zwykle nie więcej niż 50%

Zapłodnienie pozaustrojowe i diagnostyka preimplantacyjna pozwala uniknąć choroby

Problemy etyczne takie same, jak przy ewentualnym redagowaniu genomu

(41)

A co można (będzie) osiągnąć?

Leczenie chorób związanych z mutacjami genów w komórkach krwiotwórczych

komórki szpiku izolowane, modyfikowane i przeszczepiane z powrotem

leczenie infekcji HIV - istnieje rzadka mutacja, która nadaje komórkom odporność (około 1% ludzi w Europie)

Modyfikacje w wyizolowanych od pacjenta komórkach macierzystych

hodowle tkanek i narządów

Modyfikacje zwierząt innych niż człowiek do zastosowań medycznych

(42)

Kwestie etyczne

Termin “eugenika” obecnie nadużywany (“aborcja eugeniczna”)

Dobrowolność a nie przymus!

Celem uniknięcie cierpienia jednostek, a nie “ulepszenie gatunku”

(43)

Kwestie etyczne

Problemy - eugenika liberalna (J. Habermas)

w świecie wolnorynkowym majątek będzie decydował o potencjale biologicznym

czy to wyłącznie problem modyfikacji genetycznych?

(44)

Dalsze perspektywy

Biologia syntetyczna

projektowanie systemów biologicznych

praktyczne zastosowanie biologii systemów

obecnie - pierwsze próby na mikroorganizmach

Transhumanizm

obejście ograniczeń biologii człowieka dzięki technologii

http://www.bioethics.com

(45)

Podstawowe pytanie

Czy postęp techniczny da się pogodzić z dobrem środowiska i społeczeństwa?

Czy jest alternatywa i czy jest nią odwrót od technologii?

Obraz

Updating...

Cytaty

Powiązane tematy :