2017 metų lapkritį britų interneto leidinys „The Independent“paskelbė straipsnį apie naują JAV gynybos departamento Išplėstinių tyrimų projektų agentūros (DARPA) sintetinės biologijos programą „Advanced Plant Technologies“(APT). Karinis departamentas planuoja sukurti genetiškai modifikuotus dumblius, kurie galėtų veikti kaip savarankiški jutikliai, kurie rinktų informaciją tokiomis sąlygomis, kai neįmanoma naudoti tradicinių technologijų. Kiek tai realu ir kaip tai kelia grėsmę žmonijai?
Daroma prielaida, kad natūralias augalų galimybes galima panaudoti atitinkamoms cheminėms medžiagoms, kenksmingiems mikroorganizmams, radiacijai ir elektromagnetiniams signalams aptikti. Tuo pačiu pakeitus jų genomą, kariškiai galės kontroliuoti aplinkos būklę ir ne tik. Tai savo ruožtu leis nuotoliniu būdu stebėti augalų reakciją naudojant esamas technines priemones.
Paklusnūs virusai
Pasak Blake'o Bextine'o, APT programų vadovo, DARPA tikslas šiuo atveju yra sukurti veiksmingą daugkartinio naudojimo sistemą, skirtą įvairioms biologinėms platformoms kurti, tiesiogiai kurti ir išbandyti, turintiems labai pritaikomų galimybių, kurios gali būti pritaikytos įvairiems scenarijams.
Atiduokime duoklę Amerikos mokslininkams ir JAV kariniam departamentui, kuris aktyviai skatina sintetinės biologijos vystymąsi. Kartu pažymime, kad didelė pastarųjų metų pažanga, kurios laukiami rezultatai turėtų būti nukreipti į žmonijos naudą, sukūrė visiškai naują problemą, kurios pasekmės yra nenuspėjamos ir nenuspėjamos. Pasirodo, JAV dabar turi techninių galimybių kurti dirbtinius (sintetinius) mikroorganizmus, kurių nėra natūraliomis sąlygomis. Tai reiškia, kad mes kalbame apie naujos kartos biologinius ginklus (BW).
Jei prisimenate, praėjusiame amžiuje intensyvūs JAV tyrimai dėl BW vystymosi buvo skirti tiek žmonėms pavojingų infekcinių ligų sukėlėjų padermėms gauti, turinčioms pakitusias savybes (įveikti specifinį imunitetą, atsparumą poliantibiotikams, didinant patogeniškumą), tiek plėtoti jų identifikavimo ir apsaugos priemones. Dėl to patobulinti genetiškai modifikuotų mikroorganizmų indikacijos ir identifikavimo metodai. Sukurtos infekcijų, kurias sukelia natūralios ir modifikuotos bakterijų formos, prevencijos ir gydymo schemos.
Pirmieji rekombinantinės DNR metodų ir technologijų naudojimo eksperimentai buvo atlikti dar aštuntajame dešimtmetyje ir buvo skirti natūralių padermių genetinio kodo modifikavimui, įtraukiant į jų genomą pavienius genus, galinčius pakeisti bakterijų savybes. Tai atvėrė galimybes mokslininkams išspręsti tokias svarbias problemas kaip biokuro, bakterijų elektros, vaistų, diagnostinių vaistų ir kelių diagnostikos platformų, sintetinių vakcinų ir kt. Gamyba. Sėkmingo tokių tikslų įgyvendinimo pavyzdys yra bakterijos sukūrimas. kuriuose yra rekombinantinės DNR ir gaminamas sintetinis insulinas …
Tačiau yra ir kita pusė.2002 metais buvo dirbtinai susintetinti gyvybingi poliovirusai, tarp jų ir panašūs į ispaniškojo gripo sukėlėją, 1918 metais nusinešusį dešimtis milijonų gyvybių. Nors iš tokių dirbtinių padermių bandoma sukurti efektyvias vakcinas.
2007 m. J. Craig Venter tyrimų instituto (JCVI, JAV) mokslininkai pirmą kartą sugebėjo pernešti visą vienos bakterijos rūšies (Mycoplasma mycoides) genomą į kitą (Mycoplasma capricolum) ir įrodė naujo mikroorganizmo gyvybingumą.. Norint nustatyti tokių bakterijų sintetinę kilmę, į jų genomą paprastai įvedami žymenys, vadinamieji vandens ženklai.
Sintetinė biologija yra intensyviai besivystanti sritis, kuri yra kokybiškai naujas žingsnis genų inžinerijos raidoje. Nuo kelių genų perkėlimo tarp organizmų iki unikalių biologinių sistemų, kurios gamtoje neegzistuoja su „užprogramuotomis“funkcijomis ir savybėmis, projektavimo ir konstravimo. Be to, genomo sekos nustatymas ir įvairių mikroorganizmų pilnų genomų duomenų bazių sukūrimas leis sukurti šiuolaikines bet kurio mikrobo DNR sintezės strategijas laboratorijoje.
Kaip žinote, DNR sudaro keturios bazės, kurių seka ir sudėtis lemia gyvų organizmų biologines savybes. Šiuolaikinis mokslas leidžia į sintetinį genomą įvesti „nenatūralių“bazių, kurių veikimą ląstelėje labai sunku iš anksto užprogramuoti. O tokie eksperimentai dėl „įterpimo“į dirbtinį nežinomų DNR sekų su nežinomomis funkcijomis genomą jau vykdomi užsienyje. JAV, Didžiojoje Britanijoje ir Japonijoje buvo įsteigti daugiadisciplininiai centrai, užsiimantys sintetine biologija, juose dirba įvairių specialybių tyrinėtojai.
Kartu akivaizdu, kad šiuolaikinių metodinių metodų naudojimas padidina tikimybę „atsitiktinai“ar sąmoningai gaminti chimerinius žmonijai nežinomus biologinius ginklus su visiškai nauju patogeniškumo veiksnių rinkiniu. Šiuo atžvilgiu iškyla svarbus aspektas - tokių tyrimų biologinės saugos užtikrinimas. Pasak daugelio specialistų, sintetinė biologija priklauso veiklos sričiai, kuriai būdinga didelė rizika, susijusi su naujų gyvybingų mikroorganizmų kūrimu. Neatmetama galimybė, kad laboratorijoje sukurtos gyvybės formos gali ištrūkti iš mėgintuvėlio, virsti biologiniais ginklais, ir tai kels grėsmę esamai gamtinei įvairovei.
Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas tam, kad, deja, publikacijose apie sintetinę biologiją neatsispindėjo dar viena svarbi problema, būtent dirbtinai sukurto bakterijų genomo stabilumo išsaugojimas. Mikrobiologai puikiai žino spontaniškų mutacijų reiškinį, atsiradusį dėl to, kad pasikeitė ar prarado (ištrynė) bakterijų ir virusų genomo genas, dėl kurio pasikeitė ląstelės savybės. Tačiau natūraliomis sąlygomis tokių mutacijų dažnis yra mažas, o mikroorganizmų genomas pasižymi santykiniu stabilumu.
Evoliucinis procesas tūkstantmečius formavo mikrobų pasaulio įvairovę. Šiandien visa šeimų, genčių ir bakterijų bei virusų klasifikacija grindžiama genetinių sekų stabilumu, kuris leidžia jas identifikuoti ir lemia specifines biologines savybes. Jie buvo atspirties taškas kuriant tokius šiuolaikinius diagnostikos metodus, kaip mikroorganizmų baltymų ar riebalų rūgščių profilių nustatymas naudojant MALDI-ToF masės spektrometriją arba chromo masės spektrometriją, kiekvienam mikrobui būdingų DNR sekų identifikavimas naudojant PGR analizę ir kt. Tuo pačiu metu „chimerinių“mikrobų sintetinio genomo stabilumas šiuo metu nežinomas, ir neįmanoma numatyti, kiek sugebėjome „apgauti“gamtą ir evoliuciją. Todėl labai sunku numatyti atsitiktinio ar tyčinio tokių dirbtinių mikroorganizmų patekimo už laboratorijos pasekmes. Net ir esant „nekenksmingumui“sukurtam mikrobui, jo išleidimas „į šviesą“esant visiškai kitokioms nei laboratorijos sąlygoms gali sukelti didesnį kintamumą ir formuotis naujiems nežinomų, galbūt agresyvių savybių variantams. Ryškus šios pozicijos pavyzdys yra dirbtinės bakterijos cynthia sukūrimas.
Mirtis ant butelio
Sintija (Mycoplasma laboratorium) yra iš laboratorijos gauta sintetinė mikoplazmos padermė. Jis gali savarankiškai daugintis ir, remiantis užsienio žiniasklaidos pranešimais, buvo skirtas pašalinti naftos katastrofos Meksikos įlankos vandenyse padarinius, sugeriant taršą.
2011 metais į vandenynus buvo paleistos bakterijos, skirtos sunaikinti išsiliejusį naftą, keliančią grėsmę Žemės ekologijai. Šis bėrimas ir prastai apskaičiuotas sprendimas netrukus virto baisiomis pasekmėmis - mikroorganizmai tapo nekontroliuojami. Buvo pranešimų apie siaubingą ligą, kurią žurnalistai pavadino mėlynuoju maru ir sukėlė faunos išnykimą Meksikos įlankoje. Tuo pačiu metu visos publikacijos, sukėlusios paniką tarp gyventojų, priklauso periodiniams leidiniams, o mokslo publikacijos mieliau tyli. Šiuo metu nėra tiesioginių mokslinių įrodymų (arba jie yra sąmoningai paslėpti), kad nežinomą mirtiną ligą sukėlė Cynthia. Tačiau dūmų be ugnies nėra, todėl nurodytos ekologinės nelaimės Meksikos įlankoje versijos reikalauja atidumo ir tyrimo.
Daroma prielaida, kad naftos produktų įsisavinimo procese Cynthia pasikeitė ir išplėtė mitybos reikalavimus, įtraukdama gyvūninius baltymus į „racioną“. Patekusi į mikroskopines žuvų ir kitų jūrų gyvūnų kūno žaizdas, ji plinta per kraują į visus organus ir sistemas, pažodžiui per trumpą laiką suardydama viską savo kelyje. Vos per kelias dienas ruonių oda yra padengta opomis, nuolat kraujuoja, o paskui visiškai supuvusi. Deja, buvo pranešta apie mirtinus ligos atvejus (su tuo pačiu simptomų kompleksu) ir žmones, plaukiančius Meksikos įlankoje.
Esminis dalykas yra tai, kad sintezės atveju ligos negalima gydyti žinomais antibiotikais, nes, be „vandens ženklų“, į bakterijų genomą buvo įvesti atsparumo antibakteriniams vaistams genai. Pastarasis kelia klausimų ir stebina. Kodėl originaliam saprofitiniam mikrobui, negalinčiam sukelti žmonių ir gyvūnų ligų, reikia atsparumo antibiotikams genų?
Šiuo atžvilgiu pareigūnų ir šios infekcijos autorių tyla atrodo bent jau keistai. Kai kurių ekspertų teigimu, tikrasis tragedijos mastas vyriausybės lygmenyje yra slepiamas. Taip pat siūloma, kad sintezės naudojimo atveju kalbame apie plataus veikimo spektro bakteriologinių ginklų naudojimą, o tai kelia grėsmę tarpkontinentinei epidemijai. Tuo pačiu metu, siekdama išsklaidyti paniką ir gandus, JAV turi visą šiuolaikinių mikroorganizmų identifikavimo metodų arsenalą, ir nesunku nustatyti šios nežinomos infekcijos etiologinį veiksnį. Žinoma, negalima atmesti galimybės, kad tai yra tiesioginio aliejaus poveikio gyvam organizmui rezultatas, nors ligos simptomai labiau rodo jo užkrečiamumą. Nepaisant to, klausimas, kurį kartojame, reikalauja aiškumo.
Natūralus susirūpinimas dėl nekontroliuojamų daugelio Rusijos ir užsienio mokslininkų tyrimų. Siekiant sumažinti riziką, siūlomos kelios kryptys - įvesti asmeninę atsakomybę už pokyčius, kurių rezultatai neprogramuojami, didinti mokslinį raštingumą profesinio rengimo lygiu ir plačiai informuoti visuomenę apie sintetinės biologijos pasiekimus per žiniasklaidą. Bet ar bendruomenė pasirengusi laikytis šių taisyklių? Pavyzdžiui, juodligės sporų išėmimas iš JAV laboratorijos ir siuntimas vokuose verčia abejoti kontrolės veiksmingumu. Be to, atsižvelgiant į šiuolaikines galimybes, palengvinamos bakterijų genetinių sekų, įskaitant ypač pavojingų infekcijų sukėlėjus, duomenų bazių prieinamumas, DNR sintezės metodai, dirbtinių mikrobų kūrimo metodai. Neįmanoma atmesti galimybės įsilaužėliams neteisėtai prieiti prie šios informacijos, vėliau parduodant suinteresuotoms šalims.
Kaip rodo Sintijos „paleidimo“į gamtines sąlygas patirtis, visos siūlomos priemonės yra neveiksmingos ir negarantuoja biologinės aplinkos saugos. Be to, negalima atmesti galimybės, kad dirbtinio mikroorganizmo patekimas į gamtą gali turėti ilgalaikių ekologinių pasekmių.
Siūlomos kontrolės priemonės - plačiai paplitęs žiniasklaidos supratimas ir didesnė etinė tyrėjų atsakomybė kuriant dirbtines mikroorganizmų formas - dar nedžiugina. Efektyviausias yra sintetinių gyvybės formų biologinės saugos ir jų stebėsenos sistemos tarptautiniu ir nacionaliniu lygmenimis teisinis reguliavimas pagal naują rizikos vertinimo sistemą, kuri turėtų apimti išsamų, eksperimentiniu įrodymais pagrįstą pasekmių tyrimą. sintetinės biologijos sritis. Galimas sprendimas taip pat galėtų būti tarptautinės ekspertų tarybos sukūrimas, įvertinantis jos produktų naudojimo riziką.
Analizė rodo, kad mokslas pasiekė visiškai naujas ribas ir iškėlė netikėtų problemų. Iki šiol pavojingų veiksnių nurodymo ir identifikavimo schemomis buvo siekiama jas aptikti remiantis konkrečių antigeninių ar genetinių žymenų identifikavimu. Tačiau kuriant chimerinius mikroorganizmus, turinčius skirtingus patogeniškumo veiksnius, šie metodai yra neveiksmingi.
Be to, šiuo metu sukurtos specialios ir skubios profilaktikos schemos, pavojingų infekcijų etiotropinė terapija taip pat gali pasirodyti nenaudingos, nes jos apskaičiuojamos, net ir naudojant pakeistas parinktis, žinomam patogenui.
Žmonija, to nežinodama, įžengė į biologinio karo kelią su nežinomomis pasekmėmis. Šiame kare laimėtojų gali ir nebūti.
