U novembru 2017. godine britansko internetsko izdanje The Independent objavilo je članak o novom programu sintetičke biologije Američke agencije za napredne istraživačke projekte Ministarstva odbrane (DARPA), Advanced Plant Technologies (APT). Vojno ministarstvo planira stvoriti genetski modificirane alge koje mogu djelovati kao samoodrživi senzori za prikupljanje informacija u uvjetima u kojima je upotreba tradicionalnih tehnologija nemoguća. Koliko je ovo realno i kako prijeti čovječanstvu?
Pretpostavlja se da se prirodne sposobnosti biljaka mogu koristiti za otkrivanje relevantnih kemikalija, štetnih mikroorganizama, zračenja i elektromagnetskih signala. U isto vrijeme, promjena njihovog genoma omogućit će vojsci da kontrolira stanje okoliša, a ne samo. To će, s druge strane, omogućiti daljinsko praćenje reakcija biljaka koristeći postojeća tehnička sredstva.
Poslušni virusi
Prema Blake Bextine, menadžeru programa APT -a, cilj DARPA -e u ovom slučaju je razviti efikasan sistem za višekratnu upotrebu za projektovanje, direktno kreiranje i testiranje različitih bioloških platformi sa visoko prilagodljivim mogućnostima koje se mogu primijeniti na širok raspon scenarija.
Odajmo počast američkim naučnicima i američkom vojnom odjelu koje aktivno promiče razvoj sintetičke biologije. Istovremeno, napominjemo da je značajan napredak posljednjih godina, čiji bi očekivani rezultati trebali biti usmjereni na dobrobit čovječanstva, stvorio potpuno novi problem čije su posljedice nepredvidive i nepredvidive. Ispostavilo se da Sjedinjene Države sada imaju tehničku sposobnost da dizajniraju umjetne (sintetičke) mikroorganizme koji su odsutni u prirodnim uvjetima. To znači da govorimo o novoj generaciji biološkog oružja (BW).
Ako se sjećate, u prošlom stoljeću intenzivno američko istraživanje o razvoju BW -a bilo je usmjereno kako na dobijanje sojeva uzročnika opasnih zaraznih bolesti kod ljudi sa promijenjenim svojstvima (prevladavanje specifičnog imuniteta, poliantibiotičke rezistencije, povećanje patogenosti), tako i na razvoj načine njihove identifikacije i mjere zaštite. Kao rezultat toga, poboljšane su metode indikacije i identifikacije genetski modificiranih mikroorganizama. Razvijene su sheme za prevenciju i liječenje infekcija uzrokovanih prirodnim i modificiranim oblicima bakterija.
Prvi eksperimenti o korištenju tehnika i tehnologija rekombinantne DNK izvedeni su 70 -ih godina i bili su posvećeni izmjeni genetskog koda prirodnih sojeva uključivanjem pojedinačnih gena u njihov genom koji bi mogli promijeniti svojstva bakterija. To je naučnicima otvorilo mogućnosti za rješavanje tako važnih problema kao što su proizvodnja biogoriva, bakterijske električne energije, lijekova, dijagnostičkih lijekova i multi-dijagnostičkih platformi, sintetičkih vakcina itd. Primjer uspješne implementacije takvih ciljeva je stvaranje bakterije koji sadrži rekombinantnu DNK i proizvodi sintetički inzulin …
Ali postoji i druga strana. Godine 2002. umjetno su sintetizirani održivi poliovirusi, uključujući i one slične patogenu španjolske gripe, koja je odnijela desetine miliona života 1918. Iako se pokušava stvoriti učinkovita cjepiva na temelju takvih umjetnih sojeva.
Godine 2007., naučnici sa istraživačkog instituta J. Craig Venter (JCVI, SAD) prvi put su uspjeli prenijeti cijeli genom jedne bakterijske vrste (Mycoplasma mycoides) u drugu (Mycoplasma capricolum) i dokazali održivost novog mikroorganizma. Kako bi se utvrdilo sintetičko podrijetlo takvih bakterija, markeri, takozvani vodeni žigovi, obično se unose u njihov genom.
Sintetička biologija je područje koje se intenzivno razvija i predstavlja kvalitativno novi korak u razvoju genetskog inženjeringa. Od prijenosa nekoliko gena između organizama do projektiranja i izgradnje jedinstvenih bioloških sistema koji u prirodi ne postoje s "programiranim" funkcijama i svojstvima. Štaviše, genomsko sekvenciranje i stvaranje baza podataka kompletnih genoma različitih mikroorganizama omogućit će razvoj modernih strategija za sintezu DNK bilo kojeg mikroba u laboratoriji.
Kao što znate, DNK se sastoji od četiri baze čiji slijed i sastav određuju biološka svojstva živih organizama. Suvremena znanost dopušta uvođenje "neprirodnih" baza u sintetički genom, čije je funkcioniranje u stanici vrlo teško unaprijed programirati. I takvi eksperimenti o "umetanju" u umjetni genom nepoznatih DNK sekvenci s nepoznatim funkcijama već se provode u inozemstvu. U SAD -u, Velikoj Britaniji i Japanu osnovani su multidisciplinarni centri koji se bave sintetičkom biologijom; u njima rade istraživači različitih specijalnosti.
U isto vrijeme, očito je da upotreba suvremenih metodoloških tehnika povećava vjerojatnost "slučajne" ili namjerne proizvodnje himernih agenasa biološkog oružja nepoznatih čovječanstvu sa potpuno novim skupom faktora patogenosti. U tom smislu javlja se važan aspekt - osiguravanje biološke sigurnosti takvih studija. Prema brojnim stručnjacima, sintetička biologija spada u područje aktivnosti s visokim rizicima povezanim s izgradnjom novih održivih mikroorganizama. Nije isključeno da životni oblici stvoreni u laboratoriji mogu pobjeći iz epruvete, pretvoriti se u biološko oružje, a to će ugroziti postojeću prirodnu raznolikost.
Posebnu pažnju treba obratiti na činjenicu da, nažalost, još jedan važan problem nije odražen u publikacijama o sintetičkoj biologiji, naime očuvanje stabilnosti umjetno stvorenog bakterijskog genoma. Mikrobiolozi su dobro svjesni fenomena spontanih mutacija uslijed promjene ili gubitka (brisanja) gena u genomu bakterija i virusa, što dovodi do promjene svojstava stanice. Međutim, u prirodnim uvjetima, učestalost pojavljivanja takvih mutacija je niska, a genom mikroorganizama karakterizira relativna stabilnost.
Evolucijski proces milenijumima je oblikovao raznolikost mikrobnog svijeta. Danas se cijela klasifikacija porodica, rodova i vrsta bakterija i virusa temelji na stabilnosti genetskih sekvenci, što omogućava njihovu identifikaciju i određuje specifična biološka svojstva. Oni su bili polazna osnova za stvaranje takvih modernih dijagnostičkih metoda kao što je određivanje proteina ili profila masnih kiselina mikroorganizama pomoću MALDI-ToF masene spektrometrije ili spektrometrije kromo-mase, identifikacija DNK sekvenci specifičnih za svaki mikrob pomoću PCR analize itd. Istovremeno, stabilnost sintetičkog genoma "himernih" mikroba trenutno je nepoznata i nemoguće je predvidjeti koliko smo uspjeli "prevariti" prirodu i evoluciju. Stoga je vrlo teško predvidjeti posljedice slučajnog ili namjernog prodora takvih umjetnih mikroorganizama izvan laboratorija. Čak i uz "bezopasnost" stvorenog mikroba, njegovo puštanje "na svjetlo" u potpuno drugačijim uvjetima od laboratorijskih može dovesti do povećane mutabilnosti i stvaranja novih varijanti s nepoznatim, moguće agresivnim svojstvima. Živopisna ilustracija ovog položaja je stvaranje umjetne bakterije cynthia.
Smrt na boci
Cynthia (Mycoplasma laboratorium) je laboratorijski izvedeni soj mikoplazme. Sposoban je za neovisnu reprodukciju i imao je namjeru, prema izvještajima stranih medija, da ukloni posljedice naftne katastrofe u vodama Meksičkog zaljeva apsorbiranjem zagađenja.
2011. bakterije su lansirane u oceane kako bi uništile izlijevanje nafte koje predstavlja prijetnju za ekologiju Zemlje. Ova ishitrena i loše proračunata odluka ubrzo se pretvorila u strašne posljedice - mikroorganizmi su izmakli kontroli. Bilo je izvještaja o strašnoj bolesti, koju su novinari nazvali plavom kugom i uzrokovala izumiranje faune u Meksičkom zaljevu. Istovremeno, sve publikacije koje su izazvale paniku među stanovništvom pripadaju periodici, dok naučne publikacije radije šute. Trenutno nema izravnih znanstvenih dokaza (ili su namjerno skriveni) da nepoznatu smrtonosnu bolest uzrokuje Cynthia. Međutim, nema dima bez vatre, pa navedene verzije ekološke katastrofe u Meksičkom zaljevu zahtijevaju pažljivu pažnju i proučavanje.
Pretpostavlja se da je u procesu apsorpcije naftnih derivata cintija promijenila i proširila prehrambene potrebe uključivanjem životinjskih bjelančevina u "prehranu". Ušavši u mikroskopske rane na tijelu riba i drugih morskih životinja, širi se kroz krvotok do svih organa i sistema, doslovno nagrizajući sve što im se nađe na putu u kratkom vremenu. U samo nekoliko dana koža brtvila prekrivena je čirevima, stalno krvari, a zatim potpuno trune. Nažalost, bilo je izvještaja o smrtnim slučajevima bolesti (sa istim kompleksom simptoma) i ljudima koji su plivali u Meksičkom zaljevu.
Bitna je činjenica da se u slučaju sintije bolest ne može liječiti poznatim antibioticima, budući da su, osim "vodenih žigova", u genom bakterije uneseni i geni otpornosti na antibakterijske lijekove. Ovo drugo postavlja pitanja i iznenađenja. Zašto je originalnom saprofitnom mikrobu, nesposobnom da izazove bolesti kod ljudi i životinja, potrebni geni za otpornost na antibiotike?
S tim u vezi, šutnja zvaničnika i autora ove infekcije izgleda barem čudno. Prema nekim stručnjacima, postoji prikrivanje pravih razmjera tragedije na nivou vlade. Također se sugerira da u slučaju upotrebe sintije govorimo o upotrebi bakteriološkog oružja širokog spektra djelovanja, koje predstavlja prijetnju od pojave interkontinentalne epidemije. U isto vrijeme, kako bi odagnali paniku i glasine, Sjedinjene Države imaju cijeli arsenal suvremenih metoda za identifikaciju mikroorganizama, pa nije teško utvrditi etiološki uzročnik ove nepoznate infekcije. Naravno, ne može se isključiti da je to rezultat izravnog djelovanja ulja na živi organizam, iako simptomi bolesti više ukazuju na njegovu zaraznu prirodu. Ipak, pitanje ponavljamo, zahtijeva jasnoću.
Prirodna zabrinutost zbog nekontroliranog istraživanja mnogih ruskih i stranih naučnika. Kako bi se smanjio rizik, predlaže se nekoliko pravaca - uvođenje lične odgovornosti za razvoj sa rezultatima koji se ne mogu programirati, povećanje naučne pismenosti na nivou stručnog usavršavanja i široka svijest javnosti o dostignućima sintetičke biologije putem medija. No, je li zajednica spremna slijediti ova pravila? Na primjer, vađenje spora antraksa iz američke laboratorije i njihovo slanje u kovertama dovodi u sumnju efikasnost kontrole. Štoviše, uzimajući u obzir moderne mogućnosti, olakšava se dostupnost baza podataka o genetskim sekvencama bakterija, uključujući uzročnike posebno opasnih infekcija, tehnike sinteze DNA, metode stvaranja umjetnih mikroba. Nemoguće je isključiti dobivanje neovlaštenog pristupa ovim podacima od strane hakera uz naknadnu prodaju zainteresiranim stranama.
Kako pokazuje iskustvo "lansiranja" Cynthije u prirodne uslove, sve predložene mjere su nedjelotvorne i ne garantiraju biološku sigurnost okoliša. Osim toga, ne može se isključiti mogućnost postojanja dugoročnih ekoloških posljedica unošenja umjetnog mikroorganizma u prirodu.
Predložene mjere kontrole - široka medijska svijest i povećana etička odgovornost istraživača u stvaranju umjetnih oblika mikroorganizama - još nisu ohrabrujuće. Najefikasniji je zakonski propis o biološkoj sigurnosti sintetičkih oblika života i sistem njihovog praćenja na međunarodnom i nacionalnom nivou prema novom sistemu procjene rizika, koji bi trebao uključivati opsežnu, eksperimentalnu studiju o posljedicama zasnovanu na dokazima. oblasti sintetičke biologije. Moguće rješenje moglo bi biti i stvaranje međunarodnog stručnog vijeća za procjenu rizika od upotrebe njegovih proizvoda.
Analiza pokazuje da je nauka dosegla potpuno nove granice i postavila neočekivane probleme. Do sada su sheme za indikaciju i identifikaciju opasnih uzročnika bile usmjerene na njihovo otkrivanje na temelju identifikacije specifičnih antigenih ili genetskih markera. No, pri stvaranju himernih mikroorganizama s različitim faktorima patogenosti, ti su pristupi nedjelotvorni.
Štoviše, trenutno razvijene sheme za specifičnu i hitnu profilaksu, etiotropna terapija opasnih infekcija također se mogu pokazati beskorisnima, jer se izračunavaju, čak i u slučaju korištenja modificiranih opcija, za poznati patogen.
Čovečanstvo je, nesvesno, stupilo na put biološkog rata sa nepoznatim posledicama. Možda u ovom ratu neće biti pobjednika.
