從基因編輯到人工智慧,人類「有所為,有所不為」的界限到底在哪?

AI銳見發表於2018-11-28

近日,南方科技大學生物系副教授賀建奎宣佈,其使用CRISPR/Cas9 工具創造了世界上第一批經過基因編輯的嬰兒

一對名為露露和娜娜的基因編輯嬰兒已經於 11 月在中國健康誕生。這對雙胞胎的一個基因經過修改,使她們出生後就可以抵抗艾滋病。

從基因編輯到人工智慧,人類「有所為,有所不為」的界限到底在哪?

人民網在報導這一訊息時使用了“歷史性突破”一詞,之後,在全世界引發了關於科學研究倫理的討論。

那麼這件事到底會對人類本身有什麼影響?潘多拉魔盒是否會開啟?人類之後能否隨心所欲?

此前,《紐約時報》邀請了一位遺傳學家,一位腫瘤學家,一位機器人專家,一位小說家和一位人工智慧研究員,一起就醫學、醫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,當你選擇要一個孩子的時候,就得這樣做。當然,這不是完全隨機的。

從基因編輯到人工智慧,人類「有所為,有所不為」的界限到底在哪?

你的伴侶有很多優點,這就是你選擇他的原因,希望你也有一些優點。但是,當我們變得更有能力做到這一點時,那種把你所認為的最佳組合設計出來的誘惑,我認為這對許多人來說是不可抗拒的。

我們已經在篩查疾病以避免傳遞我們的“壞”基因,但同樣的技術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,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:或者我們可以求助於基因編輯。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症,並且你想要孩子,那麼,你可以編輯精子,改變等位基因以使所有精子都健康,你的後代也會很好。

所有精子都來自男性睪丸中的精原幹細胞。您可以使用編輯工具並在培養皿中處理幹細胞,這樣您就可以去除壞等位基因並將其替換為在計算機控制的機器上設計和合成的DNA。

然後你可以植入一個純種群,在這個種群中,你已經檢查過並且編輯了你想要的,所有的細胞只有你想要的“目標上”的變化。這已經在老鼠身上做過實驗了。這是一個很好的機會,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,仍然存在技術挑戰,其中一些可能難以克服,但協議非常簡單。

從基因編輯到人工智慧,人類「有所為,有所不為」的界限到底在哪?

我們最近在人類血液幹細胞中編輯了一個基因,可以治療某些形式的白血病。我們已對已編輯細胞的基因組進行了測序,到目前為止尚未發現單一的“脫靶”效應,儘管我們仍在尋找。

George Church:文獻中沒有任何文章證明成功編輯人類精子幹細胞—生殖系。但是如果你想編輯豬的DNA,那麼使用Crispr是非常容易的,這是一套編輯工具,它使用酶和RNA和蛋白質做引導,在DNA的精確位置進行改變。

在每個細胞中,每60億個鹼基對中就有一個鹼基對發生了微小的變化。所以這是非常精確的奈米手術,而且能同時自動地在許多細胞中進行。

一些基因療法涉及新增缺失基因,其他涉及去除毒性基因,還有一些涉及精確編輯。 目前,已經有一些基因療法被批准用於人類。

Siddhartha Mukherjee:現在,至少有一種被批准用於治療視網膜疾病。但是,這不是基因編輯,也並沒有改變基因組中天然基因,而是將新的遺傳物質引入人體細胞。這是因為將攜帶新遺傳物質的病毒引入眼睛更容易。

史丹佛大學有一個實驗室正在對鐮狀細胞病的血液幹細胞進行基因編輯。你可以移植那些血細胞並替換患病的細胞,鐮狀細胞病應該就會治癒。

我們會適應的,我所說的適應不僅僅是指在技術上適應它,而是意識到它不會突然導致可怕的癌症,或者其他可怕的疾病,如果你問我,我認為這是不太可能的。但在某些時候,決定權將落在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“治癒”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影象。

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,這似乎沒有那麼大的風險。如果你試圖修復失敗了,你並沒有讓它變得更糟,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,因為我們看待風險的方式是:我們願意冒事情會好轉的風險,但在有可能變得更糟的時候,我們卻不太樂意這麼做。

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。阿爾茨海默氏症可能就是這種情況。

我們已經知道,與阿爾茨海默病高度相關的等位基因是APP,用於早期阿爾茨海默病;以及ApoE e4,用於晚期阿爾茨海默病。

從基因編輯到人工智慧,人類「有所為,有所不為」的界限到底在哪?

我們可以在精子細胞中把它們變成已經存在於人群中的等位基因。你完全改變了它,因為它通過了單個幹細胞的瓶頸。

你不會試圖把它變成一個從未有人測試過的基因,因為這種基因已經在數百萬人體內被“測試”了數百萬次了。

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,調整你的阿爾茨海默氏症等位基因”。

George Church:現在所有這些技術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十億美元到現在幾百美元。我認為這些療法最終會與疫苗等預防性藥物相似。

相對於我們的祖先來說,疫苗是增強體質的,而且它們已經變得無處不在。我們的祖先生活在對所有這些疾病的致命恐懼中,我們只是理所當然地認為我們對它們免疫。

二、人工智慧會改變醫學嗎?

Regina  Barzilay:谷歌和Facebook這樣的公司會追蹤你在網上的每一個行動,並利用這些行動來建立你的偏好模型。然後他們使用這個模型來完善個性化的使用者體驗,你看到的內容,他們推薦給你的產品,他們展示給你的廣告。在某些方面,他們比你更瞭解你自己。

43歲時,我做了一次常規乳房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慧研究的電腦科學家來說,訓練一臺機器做出這樣的預測似乎是顯而易見的。

人工智慧系統已經能夠識別出影象之間非常細微的差別,其細節程度是人眼難以區分的。為什麼在能夠完全解決這種情況的技術已經存在的情況下,人們還需要經歷不必要的程式並且存在數月的不確定性。

Catherine Mohr:這是一個真正影響醫療服務提供者的問題,患者的醫療資料儲存在所有這些獨立的系統中,因此如果有多名醫生參與治療,很難獲得有關一名患者的所有資料,更不用說是能夠比較許多不同患者的資料。

對 Regina 這樣的病人和 Regina 這樣的人工智慧研究人員來說,在維護個人隱私的同時,改進我們圍繞醫療資料的做法和規定將是必不可少的。它可能是緩慢的,但它正在開始。

Regina  Barzilay:就我而言,當我最終回到麻省理工學院的工作時,作為一名癌症患者的經歷徹底改變了我的觀點,我不能再回到原來的研究中去了。我現在想用資料來提供答案。

從基因編輯到人工智慧,人類「有所為,有所不為」的界限到底在哪?

在我的核心研究領域,自然語言處理領域,我們已經開發了很多工具,可以自動化這項任務。因此,我們運用這些工具,建立了一個資料庫,其中有來自馬薩諸塞州總醫院和其他合作醫院的超過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險模型非常不精確。我們的想法是讓機器演算法在原始乳房X線照片影象中尋找模式:如果它觀察5年前一位女性的乳房x光影象,她後來患上了癌症,它能檢測出模式嗎?

我們訓練機器看整個影象,再輸入關於結果的所有資料,然後我們說:這個人在一定時間內患癌症的可能性有多大?這個系統的工作方式,比目前臨床實踐中的任何風險模型都要好得多。

我們現在正考慮擴大我們的工作範圍,對肺癌和胰腺癌進行預先篩查。想象一下,如果這些疾病能夠在早期被發現,有多少生命可以被挽救?

這些疾病現在很晚才能被診斷,而它們在很大程度上是無法治癒的。這就是人工智慧改變醫學的方式。它將識別出人類難以識別的細微模式。

Catherine Mohr: 在外科手術中,我們也開始使用Regina在放射學影象和醫療記錄的自然語言分析中使用的工具,但我們用的是手術視訊和手術資料,這些資料我們可以從手術機器人那裡輕易獲得。

這些機器是作為外科醫生的助手來操作的,醫生可以通過微小的切口進行極其精細的手術,並通過視訊觀看病人體內的情況。這樣的話,他們能比切開病人看得更清楚。

我們可以用機器學習自然語言處理訓練AI以便能夠獲取所有這些相同的線索,並且能夠識別醫生可以識別事物,當然,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生提供完美的外科住院醫生。

三、我們會知道的太多嗎?

George Church:我們已經從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美元購買高質量的基因組,就可以精確分析你從父母那裡繼承來的DNA。

Siddhartha Mukherjee:至於什麼將推動未來的進步,這是基因組的全部方面,然後是人們所稱的表型的全部方面——我們所做的事情,我們所表達的事情,發生在我們身上的環境事件,我們如何與環境相互作用。

Catherine Mohr:我們有某種所謂的個人末日時鐘。我們所採取的每一個行動,要麼是擴大它,要麼是縮小它。當我吃不健康的食物時,我發現這讓我的末日時鐘慢了一點。我出去跑步,發現它把我的末日時鐘撥快了一點。

從基因編輯到人工智慧,人類「有所為,有所不為」的界限到底在哪?

我能看到我所採取的所有行動的直接預期效果。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演算法。

Jennifer Egan:那麼問題來了,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瞭解取決於企業幫助我追蹤和測量資料,我將無法控制這些資訊落入誰的手中。 最終,任何人都將能夠了解任何人的任何資訊,這是一個弱點。

Catherine Mohr:隱私是我們之前談到的,用於訓練機器學習演算法的醫學資料的可用性問題的核心。

我們這些研究資料並看到資料好處的人很難想象用同樣的資料傷害人們,然而存在這樣一種可能性,即教會我們如何幫助有疾病的人的事情恰恰會允許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,但我們應該試著找出如何從這些資料中獲得最大的社會效益,而又不讓那些捐贈者處於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,我不認為珍妮需要對她的資料感興趣才能在某些時候對她有用。 我們不斷地監測我們的用電情況,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,可能是處於危險之中的社會。

Jennifer Egan:我們過分強調視覺效果、日常生活的策劃和展示、對他人的持續監控,最後,技術滲透到了我們每個人的私人經驗中

所以當我想到有人在體內安裝裝置來支付賬單時,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狀,有兩個主要策略: 一個是延長壽命,另一個是逆轉衰老。

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,但這並不是我們想要的。

另一方面,逆轉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,你可以通過使用轉錄因子來調節特定的基因,將老的成年細胞恢復到胚胎階段。

逆轉衰老而不是延長壽命的另一個原因是,很難獲得資金來進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系統疾病、心臟病和癌症。而在其他一些國家,則是肺結核、瘧疾和其他傳染病,當然還有慢性病。

那麼,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,把老年痴呆症當做一種疾病來治療。

一種是改變飲食、改變基因,改變任何其他東西——我們可以稱之為"反式因子",這將簡單地推翻存在於個體疾病中的"順式因子"。

第三種選擇則是把基因和永恆的數字形式結合起來,你永遠記錄你自己,克隆你自己,然後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、影象和時間的倉庫。

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,就像我的母親瞭解我一樣。

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誇張,至少我們不能永遠呆在這裡!

在抗生素出現之前,我們面對的死亡人數已經遠遠少於人類。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器來做,那麼我們就什麼都沒有了。 我們沒有掌控所有,我們沒有意義,我們也沒有自主權

從基因編輯到人工智慧,人類「有所為,有所不為」的界限到底在哪?

Catherine Mohr:但是我們有藝術,比如學習樂器。

George Church:但我們未來的自己可能不會認為這種回報ーー如果我們演奏樂器比機器人差,我們的國際象棋比機器的國際象棋差,那麼能夠模仿一臺糟糕的機器意味著什麼呢?

Jennifer Egan:也許機器人比人類更會演奏大提琴,但我們要去交響會現場聽馬友友。簡單明瞭的說,人類比機器更有趣

Regina Barzilay:事實上,我相信機器能比我們自己更好地幫助我們實現我們的目標。幸福對不同的人來說意味著不同的東西,但是它經常和特定的行為聯絡在一起。

機器有巨大的能力來記住我們的行為和預測我們未來的行為。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,一個簡單的心臟監測應用程式改變了我跑步的頻率和強度。 這個應用程式為達到某些健身目標提供了積分。 

當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? 但是你猜怎麼著? 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:我認為我們正在忘記一個關於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被上傳的意識中保持這些品質。你只剩下感覺,我不確定這是否是最後的收穫。

背景:

這次對話由該雜誌的故事編輯兼大眾科學的前主編 Mark Jannot主持;

其中,Catherine Mohr是達芬奇手術機器人制造商INTUITIVE SURGICAL的工程師,醫生和戰略副總裁,她也是INTUITIVE FOUNDATION的主席;

Siddhartha Mukherjee是一名醫生、生物學家、腫瘤學家,同時是《基因:親密歷史》和《所有疾病的皇帝:癌症傳記》一書的作者,該獎獲得了2011年普利非小說普利策獎。他為該雜誌撰寫了ON MEDICINE專欄。

Regina Barzilay是麻省理工學院的教授,也是麻省理工學院電腦科學與人工智慧實驗室的成員。她的研究方向包括自然語言處理深度學習化學和腫瘤學的應用。她在2017年獲得麥克阿瑟“天才”獎學金。

George Church是哈佛醫學院的遺傳學教授,也是PERSONALGENOMES.ORG的主任,PERSONALGENOMES.ORG是一個關於人類基因組,環境和特徵資料的開放獲取資訊資源。

Jennifer Egan是一位作家,他最近的小說《曼哈頓海灘》被授予2018年安德魯卡內基小說傑出獎章。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。她也是該雜誌的記者和撰稿人。 

原文來源:

https://www.nytimes.com/interactive/2018/11/16/magazine/tech-design-medicine-phenome.html

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