Yksi ylimääräinen kromosomi. Vuonna 1968 yhdysvaltalaiset lääkärit tekivät raskaana olevan naisen lapsivesinäytteellä kromosomitestin ja löysivät mikroskoopilla kromosomiparin sijasta kolme kopiota kromosomista 21. Lukumäärä merkitsi, että sikiöllä oli Downin oireyhtymä. Vähän myöhemmin lääkärit tekivät maailmanhistorian ensimmäisen abortin geneettisen analyysin tuloksen perusteella.
Sittemmin kuvatun kaltaisesta kromosomitestistä ja koko joukosta uudempia menetelmiä on tullut niin yleisesti käytettyjä, että Down-lasten määrä on useissa maissa puolet pienempi kuin se muuten olisi.
Lääkärit voivat ryhtyä toimenpiteisiin entistä varhaisemmassa vaiheessa. Keinohedelmöityksellä alkunsa saaneille alkioille voidaan tehdä geneettinen analyysi, ennen kuin ne siirretään äidin kohtuun, ja sairaat alkiot on mahdollista erottaa. Tätä menetelmää käytetään toiseenkin tarkoitukseen. Osa vanhemmista hylkää terveen alkion ei-toivotun perintötekijöiden yhdistelmän vuoksi.
Niskaturvotustutkimuksessa mitataan sikiön niskapoimun paksuus. Jos se on yli kolmen millimetrin paksuinen (kuva oikealla), on sikiö riski saada Downin oireyhtymä on tavallista suurempi.
Mahdollisuus tässä mitassa säätää seuraavan sukupolven perimää on antanut aihetta kiivaaseen keskusteluun etiikasta, ja mullistavat uudet tekniikat ovat vain lisänneet mielipiteiden vaihtoa.
Nykyään ei pystytä vain lajittelemaan alkioita, vaan niitä voidaan myös muokata vaihtamalla tai muuttamalla geenejä. Yksi näistä keinoista otettiin käyttöön vuonna 2015. Silloin hedelmöitetystä munasolusta poistettiin joitakin sen omista geeneistä ja tilalle pantiin luovuttajan geenejä. Yhdistelmästä syntyi vuonna 2016 poika, jolla on tosiasiassa kolme biologista vanhempaa.
Vuonna 2018 kiinalaistutkija oli tiettävästi luonut CRISPR-perimänmuokkaustekniikalla kaksosille mutaation, joka tekee heistä vastustuskykyisiä hiv-infektiota vastaan. Menetelmä antaa periaatteessa vanhemmille mahdollisuuden hankkia designlapsi eli määrätä jälkeläisensä ominaisuudet jopa pienimpiä yksityiskohtia myöten.
Jordanialainen aviopari oli yrittänyt kymmenen vuotta turhaan saada lasta. Kun vaimo lopulta tuli raskaaksi, ilo vaihtui suruksi keskenmenon vuoksi. Näin kävi kolme kertaa. Onni kääntyi, ja perheeseen syntyi vuonna 2005 tyttö. Pian paljastui kuitenkin, että lapsella oli perinnöllinen Leigh’n oireyhtymä, joka on etenevä keskushermostosairaus. Tyttö eli kuusivuotiaaksi. Pariskunta sai toisenkin lapsen, mutta tragedia toistui, sillä hän kuoli vain kahdeksan kuukauden iässä samaan tautiin kuin sisarensa.
Kiinalainen tutkija He Jiankui (oikealla) on luultavasti ensimmäinen, joka on käyttänyt CRISPR-geenitekniikkaa ihmisalkion perimän muokkaamiseen.
Normaalit perintötekijät vieraalta
Perinnöllinen sairaus johtui geenimutaatiosta äidin mitokondrioissa, jotka toimivat solujen voimaloina. Mitokondrioissa on 13 geeniä, jotka ovat riippumattomia solujen tumassa sijaitsevista 46 kromosomista.
Jordanialaisnaisella oli haitallinen mutaatio neljäsosassa mitokondrioista. Osuus oli niin pieni, että hän ei sairastunut, mutta hänen lapsensa sairastuivat, koska he saivat mutaation melkein kaikkiin mitokondrioihinsa.
Yhdysvaltalainen lääkäri John Zhang tarjosi vuonna 2011 jordanialaisparille kiistanalaista apua. Menetelmällä, jota ei ollut koskaan testattu ihmisillä, voitiin saada aikaan munasolu, jossa oli äidin kromosomit mutta jonka mitokondriot olivat peräisin terveeltä luovuttajalta. Luotu yhdistelmämunasolu oli hedelmöitettävissä isän siittiöllä. Jordanialaispariskunta tarttui tilaisuuteen, ja yhdeksän kuukautta myöhemmin, 6. huhtikuuta 2016, perheeseen syntyi poika, joka oli perinyt 13 tervettä mitokondriogeeniä tuntemattomalta luovuttajalta ja joka varmaan välttyy Leigh’n oireyhtymältä.
Yhdysvaltalainen lääkäri John Zhang auttoi jordanialaista pariskuntaa saamaan terveen lapsen. Poika ei sairastanut mitokondriotautia, kuten sisaruksensa.
Uudet tekniikat saattavat yleistyä
Monissa maissa mikään laki ei estä vaihtamasta munasolun mitokondrioita. Esimerkiksi John Zhang ei syyllistynyt rikokseen, kun hän antoi Meksikossa apua jordanialaisparille. Britannia on ensimmäisenä valtiona varsinaisesti sallinut toimenpiteen, ja luultavasti siitä otetaan muualla mallia.
Tähän mennessä vasta kourallinen lapsia on saanut alkunsa tekniikan avulla, joten on vaikea sanoa, kuinka yleinen siitä tulee. On kuitenkin arvioitu, että noin joka 5 000. vastasyntyneellä on sairastuttava mutaatio mitokondrioissaan. Maailmanlaajuisesti määrä tarkoittaa yli 26 000:ta vauvaa vuodessa. Ehkä hoitoa tullaan vielä tarjoamaan rutiininomaisesti niille vanhemmille, joiden suvussa esiintyy mitokondriotauteja.
Mitokondrioiden vaihto ei olisi suinkaan ensimmäinen kiistanalainen kokeellinen menetelmä, joka on ajan mittaan vakiinnuttanut asemansa. Näin on tapahtunut useille tekniikoille, jotka ovat pienentäneet syntyvien Down-lasten määrää. Oireyhtymä on noin yhdellä 700 vastasyntyneestä. Menetelmillä ei muuteta sikiön perimää, vaan niillä todetaan Downin oireyhtymän todennäköisyys. Sen perusteella vanhemmat voivat päättää, keskeytetäänkö raskaus.
Keinoja ovat niskapoimun paksuuden mittaus, tiettyjen proteiinien pitoisuuden määrittäminen äidin verestä sekä istukasta, lapsivedestä ja äidin verestä otettavien näytteiden analyysit.
Eräissä maissa tutkimuksia tarjotaan kaikille raskaana oleville, ja kun tulokset viittaavat Downin oireyhtymään, noin 90 prosenttia päätyy aborttiin. Viime aikoina on kuitenkin havaittu, että osuus on kääntynyt lievään laskuun. Käänne saattaa johtua siitä, että tuoreet Down-lapsia koskevat tutkimustiedot ovat antaneet keskustelulle lisää ulottuvuuksia.
Downin oireyhtymään liittyy paljon erilaisia fyysisiä ja psyykkisiä ongelmia, mutta tutkija Nora Shields australialaisesta La Troben yliopistosta on tuonut esiin, että ne eivät välttämättä huononna elämänlaatua.
Shieldsin tunnustusta osakseen saama 75 Down-lapsen ja -nuoren tutkimus paljasti, että he viihtyvät koulussa yhtä hyvin kuin terveet ikätoverinsa, että heillä on melkein yhtä hyvä suhde vanhempiinsa kuin muillakin ja että he ovat omatoimisia.
Keskimäärin Down-lasten psyykkinen hyvinvointi ei ole kuitenkaan aivan samalla tasolla kuin terveiden ikätoverien, ja heidän fyysisessä ja sosiaalisessa toimintakyvyssään on puutteita. Vaikein vaihe on teini-ikä. Lapsuus sitä vastoin on useilla arviointikriteereillä mitattuna vähintään tavallisen hyvä. Niinpä suoraan kysymykseen, voiko Down-lapsi elää hyvän elämän, ei ole suoraa vastausta.
Vanhemmat tilaavat toivelapsen
Toinen menetelmä menee askeleen pitemmälle kuin tavanomaiset Down-testit. Se ei vain paljasta oireyhtymän aiheuttavaa ylimääräistä kromosomia, vaan se myös löytää minkä tahansa mutaation alkion dna:sta. Vanhemmat saavat näin mahdollisuuden hylätä alkion jo ennen raskauden alkua.
Tekniikka tunnetaan nimityksillä alkiodiagnostiikka ja PGD (preimplantation genetic diagnosis). Se mahdollistaa vain joitakin päiviä vanhan keinohedelmöityksellä alkunsa saaneen alkion dna:n analysoimisen. Tutkimusta varten hedelmöityneestä munasolusta, joka on jakautunut noin viiden päivän ajan, otetaan joitakin soluja. Näistä etsitään geenitekniikan keinoin tunnettuja geenivirheitä tai kromosomimuutoksia. Vanhemmat voivat teettää tutkimuksen useille alkioille ja valita tulosten perusteella, mikä tai mitkä niistä siirretään kohtuun.
Brittiläinen Daily Mail -lehti kartoitti vuonna 2018 alkiodiagnostiikan käyttöä Britanniassa ja paljasti monien maan lapsettomuusklinikoiden tarjoavan vanhemmille mahdollisuutta valita lapsen sukupuoli, vaikka se on siellä laitonta. Sadat pariskunnat olivat maksaneet lähemmäs 15 000 euroa palvelusta, joka tuotettiin myöhemmin ulkomailla.
Esimerkiksi Pohjoismaissa alkiodiagnostiikkaa voidaan käyttää vain rajoitetusti. Sillä autetaan muun muassa pareja, joilla tiedetään olevan riski saada vakavasta perinnöllisestä sairaudesta kärsivä lapsi. Näin on esimerkiksi silloin, kun vanhemmat ovat tautigeenien kantajia ja jälkeläisen sairastuminen on todennäköistä.
Näissä tapauksissa tutkimus kohdistuu vain tiettyyn geneettiseen ominaisuuteen – eikä mitään muuta ole luvallista selvittää. Toisin sanoen alkiota ei voida hylätä muun syyn, kuten ulkonäön tai sukupuolen, takia. Kaikkialla alkiodiagnostiikkaa ei säännellä näin tarkasti.
Muun muassa Georgiassa myös ulkomaalaisten on mahdollista ostaa palveluja lapsettomuusklinikoilta, jotka tarjoavat alkiodiagnostiikkaa. Estettä sen käyttämiselle ihannelapsen luomiseen ei ole. Maailmalla toimiikin jo toimistoja, jotka järjestävät tilausmatkoja tällaisille klinikoille.
Yhdysvalloissa on ollut tapauksia, joissa vammaiset vanhemmat ovat toivoneet saavansa samalla tavalla vammaisen lapsen samastumisen helpottamiseksi. Vuonna 2002 naispari, jonka kumpikin osapuoli on kuuro, hedelmöitytti munasolujaan kuuron miehen spermalla ja valitsi alkioiden joukosta sen, josta kaikkein todennäköisimmin syntyi kuuro lapsi.
Vuonna 2006 puolestaan lyhytkasvuinen pari pyysi lääkäriä auttamaan lyhytkasvuisen lapsen saannissa.
Vaikka monissa maissa kuvatun kaltainen valikointi on kiellettyä, niissä voi olla mahdollista varmistaa menetelmän avulla, että lapsella on soluissaan tietty proteiinikoostumus. Tämän ansiosta lapsi pystyy esimerkiksi luovuttamaan kantasoluja toiselle, jolla on vastaava koostumus.
Asialla voi olla merkitystä silloin, kun perheessä on vakavasti sairas – vaikkapa leukemiaa sairastava – sisarus, joka tarvitsee kantasolusiirron. Näissä tapauksissa valitaan alkio, josta syntyvä lapsi voi luovuttaa kantasoluja isoveljelleen tai -siskolleen.
Lapsia muokattiin isän vuoksi
Tähän asti vanhemmat ovat päässeet vain valitsemaan joidenkin alkiovaihtoehtojen välillä ja vaihtamaan alkion mitokondrion geenejä. Uusi tekniikka voi kuitenkin antaa hedelmöityneelle munasolulle juuri ne ominaisuudet, jotka vanhemmat haluavat lapsellaan olevan. Kyseessä on CRISPR-perimänmuokkausmenetelmä, jolla kyetään tarkasti sekä hävittämään geenejä että korjaamaan geenivirheitä. CRISPR:stä on tullut yhdeksän viime vuoden aikana korvaamaton työkalu tutkittaessa laboratoriossa soluja tai eläimiä, joilla on tietyt ominaisuudet.
Mikä on CRISPR?
Dna:n muokkausmenetelmä CRISPR voi hävittää perinnöllisiä sairauksia, mutta sillä on mahdollista myös muuttaa perittyjä ominaisuuksia, kuten hiusten väriä tai lihomistaipumusta.
CRISPR mahdollistaa munasolun geeneihin kajoamisen. Lisäksi tekniikka on selvästi muita perintötekijöiden muuttamistapoja yksinkertaisempi ja edullisempi. CRISPR koostuu kahdesta pääosasta. Toinen on rna-molekyyli, joka vastaa emäsjärjestykseltään muutettavaa dna-pätkää. Toinen on rnamolekyyliin liittyvä Cas9-niminen proteiini, joka pystyy leikkaamaan dna-nauhan poikki.
Kumpikin työkalu ruiskutetaan niihin soluihin, joissa geenin halutaan muuttuvan. Rna-molekyyli toimii oppaana, joka ohjaa geenin luokse, ja Cas9 toimii saksina, jotka katkaisevat geenin. Solu pyrkii korjaamaan geenin, mutta korjausyritys epäonnistuu usein ja geeni lakkaa toimimasta. Tätä jujua voidaan käyttää esimerkiksi silloin, kun tavoitteena on hävittää geeni, joka väärin toimiessaan aiheuttaa sairauden.
Siinä tapauksessa, että tarkoituksena on korjata tai lisätä geeni, CRISPR-työkalupakkia pitää täydentää kolmannella välineellä. Se on pieni dna-pätkä, jonka emäsjärjestys on geenin tavoiteltavan emäsjärjestyksen mukainen. Tämä niin sanottu luovuttaja-dna kykenee asettumaan pysyvästi geeniin sen jälkeen, kun Cas9 on leikannut dna-nauhan poikki.
CRISPR soveltuu myös niiden geenien muuttamiseen, jotka säätelevät ulkonäköä ja vaikuttavat sairastumisalttiuteen, olipa sitten kyse mielenterveydestä tai elämäntapasairauksista. Menetelmällä on todennäköisesti jo luotu lapsia, jotka ovat vastustuskykyisiä hiv-tartuntaa vastaan, mutta tutkijoiden enemmistö pitää tekniikkaa vielä raakileena.
Ensinnäkin se voi aiheuttaa haitallisia mutaatioita, ja toiseksi se saattaa saada aikaan yksilön,
jonka soluista vain osa on muokkautunut.
CRISPR:n käyttämisestä ihmisalkioihin on käyty kiivasta keskustelua siitä asti, kun tekniikka keksittiin. Siksi marraskuussa 2018 kuultu uutinen, että kiinalainen biofyysikko He Jiankui Shenzhenissä toimivasta SUSTech-yliopistosta oli luonut maailman ensimmäiset CRISPR:llä muokatut ihmiset, herätti paljon kansainvälistä huomiota – ja huolta.
Kaksostytöt Lulu ja Nana syntyivät terveinä ja normaalisti kehittyneinä, mutta he ovat erittäin suurella todennäköisyydellä vastustuskykyisiä hiv-infektiota vastaan.
Ominaisuus perustuu kiinalaisen tutkijaryhmän tyttöjen perintöainekseen aiheuttamaan pysyvään muutokseen.
Tiedeyhteisöä on huolestuttanut ainakin se, että CRISPR voi aiheuttaa vahingossa muitakin kuin toivottuja dna:n muutoksia.
Kiinalaistutkija myöntää löytäneensä toisesta alkiosta yksittäisen ei-toivotun mutaation, mutta hän pitää sitä harmittomana. Osalla kollegoista on kuitenkin asiasta omat epäilyksensä, sillä perimänmuokkauksen on useissa kokeissa todettu johtavan yleisesti virheisiin.
Vaikka CRISPR-tekniikka toimisi ongelmattomasti, perimänmuokkaus ei ole läpihuutojuttu: siihen liittyy vaikeita eettisiä kysymyksiä. Milloin lapsen geenien muuttaminen on periaatteessa hyväksyttävää? Onko se paikallaan silloin, kun lapsi sairastuu varmasti vaikkapa kystiseen fibroosiin tai perii hyvin todennäköisesti masennustaipumuksen?
He Jiankui perusti päätöksen tietoon isän hiv-positiivisuudesta, vaikka lasten tartuntariski on käytännössä pieni. Ratkaisua onkin moitittu epäeettiseksi.
Vielä huolestuttavampana on pidetty sitä, että He Jiankui on saattanut tasoittaa tietä pimeille markkinoille, joilta vanhemmat voivat hankkia itselleen ihannelapsen esimerkiksi hiusten ja silmien väriä ja pituutta myöten. CRISPR on loppujen lopuksi yksinkertainen menetelmä, ja tätä nykyä tarvittavat työvälineet saa kuka tahansa helposti ja edullisesti verkkokaupoista.
Video: Katso, miten tutkijat arvostelevat He Jiankuita:
He Jiankui esitteli tutkimustuloksensa tieteellisessä konferenssissa, ja joukko järkyttyneitä tutkijoita arvosteli hänen menetelmiään ankarasti.