U studenom 2017. britansko internetsko izdanje The Independent objavilo je članak o novom programu sintetske biologije Američke agencije za napredne istraživačke projekte Ministarstva obrane (DARPA), Advanced Plant Technologies (APT). Vojni odjel planira stvoriti genetski modificirane alge koje mogu djelovati kao samoodrživi senzori za prikupljanje informacija u uvjetima u kojima je uporaba 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. Istodobno, promjena njihovog genoma omogućit će vojsci da kontrolira stanje okoliša, a ne samo. To će, pak, omogućiti daljinsko praćenje reakcija biljaka pomoću postojećih tehničkih sredstava.
Poslušni virusi
Prema Blake Bextine, voditeljici programa APT, cilj DARPA -e u ovom slučaju je razviti učinkovit sustav za višekratnu uporabu za projektiranje, izravno stvaranje i testiranje različitih bioloških platformi s visoko prilagodljivim mogućnostima koje se mogu primijeniti na širok raspon scenarija.
Odajmo počast američkim znanstvenicima i američkom vojnom odjelu koje aktivno promiče razvoj sintetičke biologije. Istodobno 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. Pokazalo se da Sjedinjene Države sada imaju tehničku sposobnost projektiranja umjetnih (sintetičkih) mikroorganizama kojih nema u prirodnim uvjetima. To znači da govorimo o novoj generaciji biološkog oružja (BW).
Ako se sjećate, u prošlom je stoljeću intenzivno američko istraživanje o razvoju BW -a bilo usmjereno kako na dobivanje sojeva uzročnika opasnih zaraznih bolesti kod ljudi s promijenjenim svojstvima (prevladavanje specifičnog imuniteta, poliantibiotičke rezistencije, povećanje patogenosti), tako i na razvoj sredstva njihove identifikacije i mjere zaštite. Zbog toga su poboljšane metode indikacije i identifikacije genetski modificiranih mikroorganizama. Razvijene su sheme za prevenciju i liječenje infekcija uzrokovanih prirodnim i modificiranim oblicima bakterija.
Prvi pokusi o korištenju tehnika i tehnologija rekombinantne DNA provedeni su još 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 otvorilo mogućnosti znanstvenicima za rješavanje tako važnih problema kao što su proizvodnja biogoriva, bakterijske električne energije, lijekova, dijagnostičkih lijekova i multi-dijagnostičkih platformi, sintetičkih cjepiva itd. Primjer uspješne provedbe takvih ciljeva je stvaranje bakterije koji sadrži rekombinantnu DNA i proizvodi sintetski inzulin …
No postoji i druga strana. Godine 2002. umjetno su sintetizirani održivi poliovirusi, uključujući one slične uzročniku španjolske gripe koja je 1918. odnijela desetke milijuna života. Iako se pokušava stvoriti učinkovita cjepiva na temelju takvih umjetnih sojeva.
Godine 2007. znanstvenici s istraživačkog instituta J. Craig Venter (JCVI, SAD) prvi su put uspjeli prenijeti cijeli genom jedne bakterijske vrste (Mycoplasma mycoides) u drugu (Mycoplasma capricolum) i dokazali održivost novog mikroorganizma. Kako bi se utvrdilo sintetsko podrijetlo takvih bakterija, u njihov se genom obično unose markeri, takozvani vodeni žigovi.
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 sustava koji u prirodi ne postoje s "programiranim" funkcijama i svojstvima. Štoviše, genomsko sekvenciranje i stvaranje baza podataka cjelovitih genoma različitih mikroorganizama omogućit će razvoj modernih strategija za sintezu DNA bilo kojeg mikroba u laboratoriju.
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 pokusi 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 sintetskom biologijom; u njima rade istraživači različitih specijalnosti.
Istodobno je očito da uporaba suvremenih metodoloških tehnika povećava vjerojatnost "slučajne" ili namjerne proizvodnje himernih agenasa biološkog oružja nepoznatog čovječanstvu sa potpuno novim skupom čimbenika patogenosti. S tim u vezi javlja se važan aspekt - osiguravanje biološke sigurnosti takvih studija. Prema brojnim stručnjacima, sintetička biologija spada u područje djelovanja s visokim rizicima povezanim s izgradnjom novih održivih mikroorganizama. Nije isključeno da životni oblici stvoreni u laboratoriju mogu pobjeći iz epruvete, pretvoriti se u biološko oružje, a to će ugroziti postojeću prirodnu raznolikost.
Posebnu pozornost treba posvetiti činjenici 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 tisućljećima je oblikovao raznolikost mikrobnog svijeta. Danas se cijela klasifikacija obitelji, rodova i vrsta bakterija i virusa temelji na stabilnosti genetskih sekvenci, što omogućuje njihovu identifikaciju i određuje specifična biološka svojstva. Oni su bili polazište za stvaranje takvih suvremenih dijagnostičkih metoda kao što je određivanje profila proteina ili masnih kiselina mikroorganizama pomoću MALDI-ToF masene spektrometrije ili spektrometrije kromo-mase, identifikacija DNK sekvenci specifičnih za svaki mikrob pomoću PCR analize itd. Istodobno, stabilnost sintetskog 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" uz uvjete potpuno različite od laboratorijskih može dovesti do povećane promjenjivosti 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 namjera mu je bila, prema izvješćima stranih medija, otkloniti posljedice naftne katastrofe u vodama Meksičkog zaljeva apsorbiranjem zagađenja.
Godine 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 izvješća o strašnoj bolesti, koju su novinari nazvali plavom kugom i uzrokovala izumiranje faune u Meksičkom zaljevu. Istodobno, sve publikacije koje su izazvale paniku među stanovništvom pripadaju periodici, dok znanstvene 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 pomnu pozornost 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 sustava, doslovno nagrizajući sve što joj se nađe na putu u kratkom vremenu. U samo nekoliko dana koža tuljana prekrivena je čirevima, stalno krvareći, a zatim potpuno istrunula. Nažalost, bilo je izvješća o smrtonosnim slučajevima bolesti (s istim kompleksom simptoma) i ljudima koji su plivali u Meksičkom zaljevu.
Bitna je točka 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 posljednje postavlja pitanja i iznenađenja. Zašto je izvornom saprofitnom mikrobu, nesposobnom uzrokovati bolesti kod ljudi i životinja, potrebni geni za otpornost na antibiotike?
S tim u vezi šutnja službenika i autora ove infekcije izgleda barem čudno. Prema nekim stručnjacima, postoji prikrivanje pravih razmjera tragedije na razini vlade. Također se sugerira da u slučaju uporabe sintije govorimo o uporabi bakteriološkog oružja širokog spektra djelovanja, koje predstavlja prijetnju od pojave interkontinentalne epidemije. Istodobno, kako bi odagnali paniku i glasine, Sjedinjene Države imaju cijeli arsenal suvremenih metoda za identifikaciju mikroorganizama, a nije teško odrediti etiološki uzročnik ove nepoznate infekcije. Naravno, ne može se isključiti da je to posljedica izravnog djelovanja ulja na živi organizam, iako simptomi bolesti više ukazuju na njezinu zaraznu prirodu. Ipak, pitanje ponavljamo, zahtijeva jasnoću.
Prirodna zabrinutost zbog nekontroliranog istraživanja mnogih ruskih i stranih znanstvenika. Kako bi se smanjio rizik, predlaže se nekoliko smjerova - uvođenje osobne odgovornosti za razvoj s rezultatima koji se ne mogu programirati, povećanje znanstvene pismenosti na razini stručnog osposobljavanja i široka svijest javnosti o postignućima sintetske biologije putem medija. No, je li zajednica spremna slijediti ta pravila? Na primjer, vađenje spora antraksa iz američkog laboratorija i njihovo slanje u omotnicama baca sumnju u učinkovitost kontrole. Štoviše, uzimajući u obzir suvremene mogućnosti, olakšava se dostupnost baza podataka genetskih sekvenci bakterija, uključujući uzročnike osobito opasnih infekcija, tehnike sinteze DNA, metode stvaranja umjetnih mikroba. Nemoguće je isključiti dobivanje neovlaštenog pristupa ovim podacima od strane hakera s naknadnom prodajom zainteresiranim stranama.
Kako pokazuje iskustvo "lansiranja" Cynthije u prirodne uvjete, sve predložene mjere su neučinkovite i ne jamče biološku sigurnost okoliša. Osim toga, ne može se isključiti mogućnost postojanja dugoročnih ekoloških posljedica uvođenja umjetnog mikroorganizma u prirodu.
Predložene mjere kontrole - široka svijest medija i povećana etička odgovornost istraživača u stvaranju umjetnih oblika mikroorganizama - još nisu ohrabrujuće. Najučinkovitije je zakonsko uređenje biološke sigurnosti sintetičkih oblika života i sustav njihova praćenja na međunarodnoj i nacionalnoj razini prema novom sustavu procjene rizika, koji bi trebao uključivati opsežnu, eksperimentalnu studiju o posljedicama temeljenu na dokazima. području sintetske biologije. Moguće rješenje također bi moglo biti stvaranje međunarodnog stručnog vijeća za procjenu rizika od korištenja njegovih proizvoda.
Analiza pokazuje da je znanost dosegnula 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 neučinkoviti.
Štoviše, trenutno razvijene sheme za specifičnu i hitnu profilaksu, etiotropna terapija opasnih infekcija također se mogu pokazati beskorisnima, budući da se izračunavaju, čak i u slučaju korištenja modificiranih opcija, za poznati patogen.
Čovječanstvo je, nesvjesno, krenulo putem biološkog ratovanja s nepoznatim posljedicama. U ovom ratu možda neće biti pobjednika.
