I november 2017 publicerade den brittiska internetpublikationen The Independent en artikel om det nya syntetiska biologiprogrammet från US Department of Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), Advanced Plant Technologies (APT). Militäravdelningen planerar att skapa genetiskt modifierade alger som kan fungera som självbärande sensorer för att samla in information under förhållanden där användning av traditionell teknik är omöjlig. Hur realistiskt är detta och hur hotar det mänskligheten?
Det antas att växternas naturliga kapacitet kan användas för att upptäcka relevanta kemikalier, skadliga mikroorganismer, strålning och elektromagnetiska signaler. Samtidigt kommer att förändra deras arvsmassa göra det möjligt för militären att kontrollera miljöns tillstånd och inte bara. Detta kommer i sin tur att göra det möjligt att fjärrövervaka reaktionerna från anläggningar med hjälp av befintliga tekniska medel.
Lydiga virus
Enligt Blake Bextine, APT Program Manager, är DARPA: s mål i detta fall att utveckla ett effektivt återanvändbart system för att designa, direkt skapa och testa olika biologiska plattformar med mycket anpassningsbara funktioner som kan tillämpas på ett brett spektrum av scenarier.
Låt oss hylla amerikanska forskare och den amerikanska militära avdelningen, som aktivt främjar utvecklingen av syntetisk biologi. Samtidigt noterar vi att de senaste årens betydande framsteg, vars förväntade resultat bör riktas till gagn för mänskligheten, har skapat ett helt nytt problem, vars konsekvenser är oförutsägbara och oförutsägbara. Det visar sig att USA nu har den tekniska förmågan att designa artificiella (syntetiska) mikroorganismer som saknas i naturliga förhållanden. Det betyder att vi talar om en ny generation biologiska vapen (BW).
Om du kommer ihåg, under det senaste århundradet, var intensiv amerikansk forskning om utvecklingen av BW både inriktad på att erhålla stammar av orsakande agenser för farliga infektionssjukdomar hos människor med förändrade egenskaper (att övervinna specifik immunitet, polyantibiotisk resistens, ökande patogenicitet) och att utveckla sätt att identifiera och skydda åtgärder. Som ett resultat har metoderna för indikation och identifiering av genetiskt modifierade mikroorganismer förbättrats. System för förebyggande och behandling av infektioner orsakade av naturliga och modifierade bakterieformer har utvecklats.
De första experimenten med användning av tekniker och tekniker för rekombinant DNA utfördes redan på 70 -talet och ägnades åt att modifiera den genetiska koden för naturliga stammar genom att inkludera enstaka gener i deras genom som kan förändra bakteriers egenskaper. Detta öppnade möjligheter för forskare att lösa så viktiga problem som produktion av biobränslen, bakteriell elektricitet, läkemedel, diagnostiska läkemedel och multidiagnostiska plattformar, syntetiska vacciner etc. Ett exempel på ett framgångsrikt genomförande av sådana mål är skapandet av en bakterie som innehåller rekombinant DNA och producerar syntetiskt insulin …
Men det finns också en annan sida. År 2002 syntetiserades livskraftiga poliovirus artificiellt, inklusive sådana som liknar patogenen vid den spanska sjukan, som krävde tiotals miljoner liv 1918. Även om försök görs för att skapa effektiva vacciner baserade på sådana konstgjorda stammar.
År 2007 kunde forskare från J. Craig Venter Research Institute (JCVI, USA) för första gången transportera hela genomet av en bakterieart (Mycoplasma mycoides) till en annan (Mycoplasma capricolum) och bevisade livskraften hos en ny mikroorganism. För att bestämma det syntetiska ursprunget för sådana bakterier introduceras vanligtvis markörer, de så kallade vattenmärkena, i deras genom.
Syntetisk biologi är ett intensivt utvecklande område som representerar ett kvalitativt nytt steg i utvecklingen av genteknik. Från överföring av flera gener mellan organismer till design och konstruktion av unika biologiska system som inte finns i naturen med "programmerade" funktioner och egenskaper. Dessutom kommer genomisk sekvensering och skapandet av databaser med fullständiga genomer av olika mikroorganismer att göra det möjligt att utveckla moderna strategier för DNA -syntes av alla mikrober i laboratoriet.
Som ni vet består DNA av fyra baser, vars sekvens och sammansättning bestämmer de biologiska egenskaperna hos levande organismer. Modern vetenskap tillåter introduktion av "onaturliga" baser i det syntetiska genomet, vars funktion i cellen är mycket svår att programmera i förväg. Och sådana experiment med "infogning" i det artificiella genomet av okända DNA -sekvenser med okända funktioner utförs redan utomlands. I USA, Storbritannien och Japan har multidisciplinära centra som arbetar med syntetisk biologi etablerats; forskare inom olika specialiteter arbetar där.
Samtidigt är det uppenbart att användningen av moderna metodtekniker ökar sannolikheten för "oavsiktlig" eller avsiktlig produktion av chimära agenser av biologiska vapen som är okända för mänskligheten med en helt ny uppsättning patogenitetsfaktorer. I detta avseende uppstår en viktig aspekt - att säkerställa den biologiska säkerheten för sådana studier. Enligt ett antal specialister tillhör syntetisk biologi verksamhetsområdet med höga risker förknippade med byggandet av nya livskraftiga mikroorganismer. Det kan inte uteslutas att livsformer som skapats i laboratoriet kan fly från provröret, förvandlas till biologiska vapen, och detta kommer att hota den befintliga naturliga mångfalden.
Särskild uppmärksamhet bör ägnas åt det faktum att tyvärr ett annat viktigt problem inte har återspeglats i publikationer om syntetisk biologi, nämligen bevarandet av stabiliteten hos det artificiellt skapade bakteriegenomet. Mikrobiologer är väl medvetna om fenomenet spontana mutationer på grund av en förändring eller förlust (radering) av en gen i genomet av bakterier och virus, vilket leder till en förändring av cellens egenskaper. Under naturliga förhållanden är förekomsten av sådana mutationer dock låg och genomet för mikroorganismer kännetecknas av relativ stabilitet.
Den evolutionära processen har format mångfalden i den mikrobiella världen i årtusenden. Idag är hela klassificeringen av familjer, släkten och arter av bakterier och virus baserade på stabiliteten hos genetiska sekvenser, vilket möjliggör identifiering och bestämmer specifika biologiska egenskaper. De var utgångspunkten för skapandet av sådana moderna diagnostiska metoder som bestämning av protein- eller fettsyraprofiler för mikroorganismer med hjälp av MALDI-ToF-masspektrometri eller kromasspektrometri, identifiering av DNA-sekvenser specifika för varje mikrobe med PCR-analys etc. Samtidigt är stabiliteten för det syntetiska genomet för "chimära" mikrober för närvarande okänd, och det är omöjligt att förutsäga hur mycket vi kunde "lura" naturen och utvecklingen. Därför är det mycket svårt att förutsäga konsekvenserna av oavsiktlig eller avsiktlig penetration av sådana artificiella mikroorganismer utanför laboratoriet. Även med "ofarligheten" hos den skapade mikroben kan dess utsläpp "i ljuset" med förhållanden som är helt annorlunda än laboratoriet leda till ökad mutabilitet och bildandet av nya varianter med okända, möjligen aggressiva egenskaper. En levande illustration av denna position är skapandet av en artificiell bakterie cynthia.
Död på flaskan
Cynthia (Mycoplasma laboratorium) är en syntetisk stam av mykoplasma från laboratoriet. Den är kapabel till oberoende reproduktion och var enligt utländska medierapporter avsedda att eliminera konsekvenserna av oljekatastrofen i Mexikanska golfens vatten genom att absorbera föroreningar.
2011 lanserades bakterier i haven för att förstöra oljeutsläpp som utgör ett hot mot jordens ekologi. Detta utslag och dåligt beräknade beslut blev snart till fruktansvärda konsekvenser - mikroorganismerna kom ur kontroll. Det rapporterades om en fruktansvärd sjukdom, som av journalister kallades den blå pesten och orsakade utrotning av fauna i Mexikanska golfen. Samtidigt tillhör alla publikationer som orsakade panik bland befolkningen tidskrifterna, medan vetenskapliga publikationer föredrar att vara tysta. För närvarande finns det inga direkta vetenskapliga bevis (eller de är avsiktligt dolda) att den okända dödliga sjukdomen orsakas av Cynthia. Det finns dock ingen rök utan eld, därför kräver de angivna versionerna av den ekologiska katastrofen i Mexikanska golfen noggrann uppmärksamhet och studier.
Det antas att cynthia i processen med att absorbera petroleumprodukter har förändrat och utökat näringskraven genom att inkludera animaliska proteiner i "kosten". Den hamnar i mikroskopiska sår på fiskens och andra marina djurs kropp och sprider sig genom blodomloppet till alla organ och system och korroderar bokstavligen allt på sin väg på kort tid. På bara några dagar är sälarnas hud täckt med sår, ständigt blödande och sedan helt ruttnat. Tyvärr har det rapporterats om dödliga fall av sjukdomen (med samma symptomkomplex) och människor som simmar i Mexikanska golfen.
En väsentlig punkt är det faktum att när det gäller syntes kan sjukdomen inte behandlas med kända antibiotika, eftersom förutom "vattenmärkena" introducerades gener för resistens mot antibakteriella läkemedel i bakteriegenomet. Det senare väcker frågor och överraskningar. Varför behöver den ursprungliga saprofytiska mikroben, som inte kan orsaka sjukdomar hos människor och djur, antibiotikaresistensgener?
I detta avseende ser tystnaden från tjänstemännen och författarna till denna infektion åtminstone konstig ut. Enligt vissa experter finns det en doldhet av den verkliga omfattningen av tragedin på regeringsnivå. Det föreslås också att när det gäller användning av syntia talar vi om användningen av bakteriologiska vapen med ett brett spektrum av åtgärder, vilket utgör ett hot om uppkomsten av en interkontinental epidemi. Samtidigt, för att skingra panik och rykten, har USA hela arsenalen av moderna metoder för att identifiera mikroorganismer, och det är inte svårt att bestämma det etiologiska medlet för denna okända infektion. Naturligtvis kan det inte uteslutas att detta är resultatet av den direkta effekten av olja på en levande organism, även om symtomen på sjukdomen mer indikerar dess smittsamma natur. Ändå kräver frågan, vi upprepar, klarhet.
Naturlig oro för okontrollerad forskning från många ryska och utländska forskare. För att minska risken föreslås flera riktningar - införandet av personligt ansvar för utvecklingen med icke -programmerbara resultat, en ökad vetenskaplig läskunnighet på yrkesutbildningsnivå och en bred allmän medvetenhet om den syntetiska biologins prestationer genom media. Men är samhället redo att följa dessa regler? Till exempel, att ta mjältbrandsporer från ett amerikanskt laboratorium och skicka dem i kuvert, tvivlar på kontrollens effektivitet. Med hänsyn till moderna möjligheter underlättas tillgängligheten av databaser med genetiska sekvenser av bakterier, inklusive orsakande medel för särskilt farliga infektioner, DNA -syntestekniker, metoder för att skapa artificiella mikrober. Det är omöjligt att utesluta att hackare får obehörig åtkomst till denna information med efterföljande försäljning till intresserade parter.
Som erfarenheten av att "lansera" Cynthia i naturliga förhållanden visar är alla föreslagna åtgärder ineffektiva och garanterar inte den biologiska miljön. Dessutom kan det inte uteslutas att det kan få långsiktiga ekologiska konsekvenser av införandet av en artificiell mikroorganism i naturen.
De föreslagna kontrollåtgärderna - utbredd medial medvetenhet och ökat etiskt ansvar för forskare vid skapandet av artificiella former av mikroorganismer - är ännu inte uppmuntrande. Den mest effektiva är den rättsliga regleringen av den biologiska säkerheten för syntetiska livsformer och systemet för övervakning på internationell och nationell nivå enligt det nya riskbedömningssystemet, som bör omfatta en omfattande, experimentell evidensbaserad studie av konsekvenserna i inom syntetisk biologi. En möjlig lösning kan också vara att inrätta ett internationellt expertråd för att bedöma riskerna med att använda sina produkter.
Analys visar att vetenskapen har nått helt nya gränser och ställt till oväntade problem. Hittills har system för indikation och identifiering av farliga ämnen syftat till att upptäcka dem baserat på identifiering av specifika antigena eller genetiska markörer. Men när man skapar chimära mikroorganismer med olika faktorer av patogenicitet är dessa tillvägagångssätt ineffektiva.
Dessutom kan de för närvarande utvecklade scheman för specifik och akut profylax, etiotrop behandling av farliga infektioner också visa sig vara värdelösa, eftersom de beräknas, även vid användning av modifierade alternativ, för en känd patogen.
Mänskligheten har, omedvetet, gått in på biologisk krigföring med okända konsekvenser. Det kanske inte finns några vinnare i detta krig.
