圖片來源：Alexis Beauclair
原作者：Oscar Schwartz
本文內容由海邦灃華編譯
導 讀
癌症，心臟病，糖尿病等多基因疾病，由數千種遺傳信號相互作用引起。一度被認為不可能通過基因檢測篩選出來。密歇根州立大學心理學教授Stephen Hsu的研發團隊使用機器學習分析遺傳數據，有望打破多基因病現存僵局。
通過多基因風險評分體系，預測發生多基因疾病的概率，甚至認知能力如智商的高低，幫助使用體外受精（IVF）的準父母選擇生出健康寶寶概率高的胚胎。
近年來，越來越多的父母選擇體外受精（IVF）治療，他們可以通過胚胎篩選來治療一些嚴重的遺傳性疾病，如囊性纖維化，血友病和泰-薩克斯疾病。這些罕見但常常致命的病症，由單個基因的突變而產生，稱為單基因病。基因篩查可以輕鬆鑑定出單基因病，對於醫生來說，診斷結果只是簡單的陰性或陽性之分。
但最容易影響普通人生命的疾病—癌症、心臟病、糖尿病—是多基因病，由數千種遺傳信號的相互作用引起。曾經，這些多基因病每年殺死數百萬美國人，幾乎不可能通過基因檢測篩選出來。
Genomic Prediction公司總部位於新澤西州，使用機器學習分析遺傳數據，有望打破多基因病現存僵局。利用十年來積累的新基因序列，該公司一直致力於多基因風險評分，這是一個篩選過程，試圖確定一個人一生中罹患糖尿病或高血壓等疾病的統計概率。
很容易想象，這種新技術可能是反烏托邦科幻小說場景的第一步：設計嬰兒。然而，更具爭議的是，基因組預測也為體外受精患者提供了篩選胚胎以預測認知能力的選擇。雖然公司堅持在這個階段只告訴父母潛在智力殘疾-定義為低於平均智商25分-的風險，很容易想象，這項新技術可能是反烏托邦科幻小說場景的第一步：設計嬰兒。
Genomic Prediction由密歇根州立大學心理學教授Stephen Hsu於2017年創立。雖然受過理論物理學家的訓練，十年前，Stephen Hsu注意到基因測序和基因分型的成本持續劇烈地下降，這使一個從孩提時代就讓他著迷的基本問題得到了解決。
“當我第一次在生物課上學習進化論時，我對一個特定的數理問題產生了興趣，“如果特徵是可遺傳的，並且你可以訪問所有人的DNA，那麼有多少DNA是可預測的？”——Hsu從2010年開始，許先生開始從他的常規研究日程中抽出一些時間，和他的一組同事開始思考如何建立工具來預測DNA的複雜特徵。他們決定採用機器學習方法，對由基因型（人的遺傳構成）和相應表型（其物理特徵）組成的數據進行算法訓練。他們認為，一旦經過訓練，該算法可以通過識別DNA中遺傳信號的組合來預測複雜性狀出現的可能性。
2017年，Hsu和他的合作者發佈報告稱，他們可以成功地使用這種方法從大約一英寸內的基因型預測身高。同年，Hsu和他人共同創立了Genomic Prediction，並迅速開始使用該技術預測多基因疾病的風險。
現在，該公司提供多基因風險評分服務，以幫助準父母使用IVF —通常涉及創建多個胚胎—來選擇那些增加健康兒童成功概率的胚胎。
與囊性纖維化等單基因疾病不同，“我們無法確認一個人是否會患上乳腺癌，”Hsu說，“但我們可以告訴別人，他們在有99%概率患乳腺癌的人之中。在不久的將來，當你去體檢時，醫生會要求你提供血液，以獲得你的基因型。然後醫生會收到我們的報告，告訴他們如何最好地照顧你。”
雖然Hsu認為多基因風險評分將在幾年內成為標準臨床醫療的一部分，但其他專家對此表示懷疑。Cecile Janssens，埃默裡大學流行病學教授一直在研究基因預測十多年，她告訴我，她對Hsu為這些算法的輸出賦予多少意義表示懷疑。她解釋到：“預測非常困難，概率也很難解釋。你會不會選擇一個胚胎，因為它患乳腺癌的風險從8%增加到14%，或者它患糖尿病的風險是18%，而不是11%？你知道這一切意味著什麼嗎？”
Hsu承認，現階段，多基因風險評分在評估統計異常值時非常有用，隨著更多基因組數據的收集，預計誤差情況有顯著改善。 “對於某些疾病，我們只有10,000到100,000例病例，隨著我們建立的數據庫越來越大，預測指標的質量將有顯著提高。”他解釋說。
更具爭議的是，基因組預測的多基因風險分析包括認知能力的預測。加州大學舊金山分校社會學教授Catherine Bliss和兩本基因組學書的作者認為，預測認知能力的前提是智力是一種高度遺傳的特徵，而這一點在歷史上充滿了爭議。
幾十年的研究表明，認知遺傳的科學總是在不斷變化，主要是由於智力與包括教育在內的社會環境的複雜互動方式。標準智力指標也存在問題，如智商測試，已經證明存在文化和種族偏見。 Bliss說：“在我們更好地理解這種基因—環境關係之前，我認為預測認知能力不是一個好主意。”
當涉及到這項技術的社會影響時，Hsu更關注可訪問性以及這些技術將如何加劇階級不平等。Hsu說，除了能夠給他們的孩子接受私人教育並“甚至買進斯坦福大學”之外，有錢人很快就能為他們的孩子設計出更好的基因。Hsu擔心遺傳種姓制度即將出現，他希望預測技術可用於社會進步，或稱之為“遺傳稟賦的再分配”。
“也許讓弱勢群體的人從20個胚胎中選擇，而不是7個，”他說，“這可能會增加獲得認知能力高得多的健康胚胎的可能性。如果我告訴一對夫婦，他們是疾病的攜帶者，他們的孩子有四分之一的可能死於可怕的疾病，讓他們選擇健康的胚胎，這是優生學嗎？我猜是。但如果我給他們做出選擇的權利，並且不強迫他們，我認為這在道德上沒有任何問題。”
Hsu希望，遺傳不僅可以用來預測和選擇個體的特徵，還可以用來設計積極的社會變革。
