V listopadu 2017 publikovala britská internetová publikace The Independent článek o novém programu syntetické biologie Agentury amerického ministerstva obrany pro pokročilé výzkumné projekty (DARPA), Advanced Plant Technologies (APT). Vojenské oddělení plánuje vytvořit geneticky modifikované řasy, které by mohly fungovat jako soběstačné senzory pro sběr informací v podmínkách, kde není možné použití tradičních technologií. Jak je to realistické a jak to ohrožuje lidstvo?
Předpokládá se, že přirozené schopnosti rostlin lze využít k detekci příslušných chemikálií, škodlivých mikroorganismů, záření a elektromagnetických signálů. Změna jejich genomu zároveň umožní armádě kontrolovat stav životního prostředí a nejen to. To zase umožní vzdáleně monitorovat reakci rostlin pomocí stávajících technických prostředků.
Poslušné viry
Podle Blake Bextineho, programového manažera APT, je cílem DARPA v tomto případě vyvinout efektivní opakovaně použitelný systém pro navrhování, přímé vytváření a testování různých biologických platforem s vysoce adaptabilními schopnostmi, které lze aplikovat na širokou škálu scénářů.
Vzdejme hold americkým vědcům a americkému vojenskému oddělení, které aktivně podporuje rozvoj syntetické biologie. Současně poznamenáváme, že výrazný pokrok posledních let, jehož očekávané výsledky by měly být zaměřeny ve prospěch lidstva, vytvořil zcela nový problém, jehož důsledky jsou nepředvídatelné a nepředvídatelné. Ukazuje se, že Spojené státy nyní mají technickou schopnost navrhovat umělé (syntetické) mikroorganismy, které v přírodních podmínkách chybí. To znamená, že mluvíme o nové generaci biologických zbraní (BW).
Pokud si vzpomenete, v minulém století byl intenzivní americký výzkum vývoje BW zaměřen jak na získání kmenů původců nebezpečných infekčních chorob u lidí se změněnými vlastnostmi (překonání specifické imunity, polyantibiotické rezistence, zvýšení patogenity), tak na rozvoj prostředky jejich identifikace a ochranná opatření. V důsledku toho byly zdokonaleny metody indikace a identifikace geneticky modifikovaných mikroorganismů. Byla vyvinuta schémata pro prevenci a léčbu infekcí způsobených přírodními a modifikovanými formami bakterií.
První experimenty s využitím technik a technologií rekombinantní DNA byly provedeny v 70. letech a byly věnovány modifikaci genetického kódu přírodních kmenů zahrnutím jednotlivých genů do jejich genomu, které by mohly změnit vlastnosti bakterií. To vědcům otevřelo příležitosti k řešení tak důležitých problémů, jako je výroba biopaliv, bakteriální elektřina, léky, diagnostické léky a multidiagnostické platformy, syntetické vakcíny atd. Příkladem úspěšné implementace takových cílů je vytvoření bakterie obsahující rekombinantní DNA a produkující syntetický inzulín …
Ale je tu i druhá stránka. V roce 2002 byly uměle syntetizovány životaschopné polioviry, včetně těch podobných patogenu španělské chřipky, která si v roce 1918 vyžádala desítky milionů životů. Přestože se pokoušejí vytvořit účinné vakcíny založené na takových umělých kmenech.
V roce 2007 byli vědci z J. Craig Venter Research Institute (JCVI, USA) poprvé schopni transportovat celý genom jednoho bakteriálního druhu (Mycoplasma mycoides) do jiného (Mycoplasma capricolum) a dokázali životaschopnost nového mikroorganismu. K určení syntetického původu takových bakterií se do jejich genomu obvykle zavádějí markery, takzvané vodoznaky.
Syntetická biologie je intenzivně se rozvíjející oblastí, která představuje kvalitativně nový krok ve vývoji genetického inženýrství. Od přenosu několika genů mezi organismy až po návrh a konstrukci unikátních biologických systémů, které v přírodě s „naprogramovanými“funkcemi a vlastnostmi neexistují. Sekvenování genomu a vytváření databází kompletních genomů různých mikroorganismů navíc umožní vyvinout moderní strategie pro syntézu DNA jakéhokoli mikroba v laboratoři.
Jak víte, DNA se skládá ze čtyř bází, jejichž posloupnost a složení určuje biologické vlastnosti živých organismů. Moderní věda umožňuje zavést do syntetického genomu „nepřirozené“báze, jejichž fungování v buňce je velmi obtížné předem naprogramovat. A takové experimenty na „vložení“do umělého genomu neznámých sekvencí DNA s neznámými funkcemi již probíhají v zahraničí. V USA, Velké Británii a Japonsku byla zřízena multidisciplinární centra zabývající se syntetickou biologií; pracují zde výzkumníci různých specializací.
Současně je zřejmé, že používání moderních metodických technik zvyšuje pravděpodobnost „náhodného“nebo záměrného vytváření lidstvu neznámých chimérických činitelů biologických zbraní se zcela novou sadou faktorů patogenity. V tomto ohledu vyvstává důležitý aspekt - zajištění biologické bezpečnosti těchto studií. Podle řady odborníků patří syntetická biologie do oblasti činnosti s vysokými riziky spojenými s konstrukcí nových životaschopných mikroorganismů. Nelze vyloučit, že formy života vytvořené v laboratoři mohou uniknout ze zkumavky, proměnit se v biologické zbraně, a to ohrozí stávající přírodní rozmanitost.
Zvláštní pozornost by měla být věnována skutečnosti, že v publikacích o syntetické biologii nebyl bohužel reflektován další důležitý problém, a to zachování stability uměle vytvořeného bakteriálního genomu. Mikrobiologové dobře vědí o fenoménu spontánních mutací v důsledku změny nebo ztráty (delece) genu v genomu bakterií a virů, které vedou ke změně vlastností buňky. V přírodních podmínkách je však frekvence výskytu takových mutací nízká a genom mikroorganismů se vyznačuje relativní stabilitou.
Evoluční proces formoval po tisíciletí rozmanitost mikrobiálního světa. Dnes je celá klasifikace rodin, rodů a druhů bakterií a virů založena na stabilitě genetických sekvencí, což umožňuje jejich identifikaci a určuje specifické biologické vlastnosti. Byly výchozím bodem pro vytvoření takových moderních diagnostických metod, jako je stanovení profilů proteinů nebo mastných kyselin mikroorganismů pomocí hmotnostní spektrometrie MALDI-ToF nebo chromo-hmotnostní spektrometrie, identifikace sekvencí DNA specifických pro každý mikrob pomocí analýzy PCR atd. Stabilita syntetického genomu „chimérických“mikrobů je v současné době neznámá a nelze předpovědět, jak moc jsme dokázali „oklamat“přírodu a evoluci. Proto je velmi obtížné předpovědět důsledky náhodného nebo záměrného proniknutí takových umělých mikroorganismů mimo laboratoř. I při „neškodnosti“vytvořeného mikroba může jeho uvolnění „na světlo“za podmínek zcela odlišných od laboratoře vést ke zvýšené mutabilitě a vzniku nových variant s neznámými, případně agresivními vlastnostmi. Živou ilustrací této polohy je vytvoření umělé bakterie cynthia.
Smrt na lahvi
Cynthia (Mycoplasma laboratorium) je laboratorní syntetický kmen mykoplazmy. Je schopen nezávislé reprodukce a měl být podle zpráv zahraničních médií určen k odstranění následků ropné katastrofy ve vodách Mexického zálivu absorbováním znečištění.
V roce 2011 byly do oceánů vypuštěny bakterie, aby zničily ropné skvrny, které představují hrozbu pro ekologii Země. Toto unáhlené a špatně vypočítané rozhodnutí brzy přerostlo v strašlivé důsledky - mikroorganismy se vymkly kontrole. Objevily se zprávy o hrozné chorobě, kterou novináři nazývali modrý mor a způsobovala vyhynutí fauny v Mexickém zálivu. Přitom všechny publikace, které mezi obyvatelstvem vyvolaly paniku, patří do periodik, zatímco vědecké publikace raději mlčí. V současné době neexistuje žádný přímý vědecký důkaz (nebo jsou záměrně skryty), že neznámou smrtelnou nemoc způsobuje Cynthia. Bez ohně však není kouř, proto uvedené verze ekologické katastrofy v Mexickém zálivu vyžadují velkou pozornost a studium.
Předpokládá se, že v procesu vstřebávání ropných produktů cynthia změnila a rozšířila nutriční požadavky zařazením živočišných bílkovin do „stravy“. Dostává se do mikroskopických ran na těle ryb a dalších mořských živočichů a šíří se krevním řečištěm do všech orgánů a systémů, přičemž během krátké doby doslova zkoroduje vše, co mu stojí v cestě. Za pouhých několik dní je kůže tuleňů pokryta vředy, neustále krvácí a pak úplně hnije. Bohužel byly hlášeny smrtelné případy onemocnění (se stejným komplexem symptomů) a lidí plavajících v Mexickém zálivu.
Podstatným bodem je skutečnost, že v případě synthií nelze nemoc léčit známými antibiotiky, protože kromě „vodoznaků“byly do bakteriálního genomu zavedeny geny pro odolnost vůči antibakteriálním léčivům. Ten vyvolává otázky a překvapení. Proč původní saprofytický mikrob, neschopný způsobovat nemoci u lidí a zvířat, potřebuje geny rezistence na antibiotika?
V tomto ohledu vypadá ticho úředníků a autorů této infekce přinejmenším zvláštně. Podle některých odborníků dochází k utajování skutečného rozsahu tragédie na vládní úrovni. Rovněž se navrhuje, že v případě použití synthií mluvíme o použití bakteriologických zbraní širokého spektra účinku, což představuje hrozbu vzniku mezikontinentální epidemie. Aby se rozptýlily panika a fámy, mají Spojené státy k dispozici celý arzenál moderních metod identifikace mikroorganismů a není těžké určit etiologický původce této neznámé infekce. Nelze samozřejmě vyloučit, že se jedná o důsledek přímého účinku oleje na živý organismus, přestože příznaky onemocnění více svědčí o jeho infekční povaze. Přesto otázka, opakujeme, vyžaduje jasnost.
Přirozená obava z nekontrolovaného výzkumu mnoha ruských a zahraničních vědců. Aby se snížilo riziko, navrhuje se několik směrů - zavedení osobní odpovědnosti za vývoj s neprogramovatelnými výsledky, zvýšení vědecké gramotnosti na úrovni odborného vzdělávání a široké povědomí veřejnosti o úspěších syntetické biologie prostřednictvím médií. Je ale komunita připravena tato pravidla dodržovat? Například vyjmutí spór antraxu z americké laboratoře a jejich zaslání v obálkách zpochybňuje účinnost kontroly. S přihlédnutím k moderním možnostem je navíc usnadněna dostupnost databází genetických sekvencí bakterií, včetně původců zvláště nebezpečných infekcí, technik syntézy DNA, metod vytváření umělých mikrobů. Nelze vyloučit získání neoprávněného přístupu k těmto informacím hackery s následným prodejem zúčastněným stranám.
Jak ukazují zkušenosti „vypuštění“Cynthie do přírodních podmínek, všechna navrhovaná opatření jsou neúčinná a nezaručují biologickou bezpečnost životního prostředí. Navíc nelze vyloučit, že zavedení umělého mikroorganismu do přírody může mít dlouhodobé ekologické důsledky.
Navrhovaná kontrolní opatření - rozšířená informovanost médií a zvýšená etická odpovědnost výzkumných pracovníků při vytváření umělých forem mikroorganismů - zatím nejsou povzbudivá. Nejúčinnější je právní úprava biologické bezpečnosti forem syntetického života a systém jejich monitorování na mezinárodní a národní úrovni podle nového systému hodnocení rizik, který by měl zahrnovat komplexní experimentální studii založenou na důkazech o důsledcích oboru syntetické biologie. Možným řešením by také mohlo být vytvoření mezinárodní rady odborníků pro hodnocení rizik spojených s používáním jejích produktů.
Analýza ukazuje, že věda dosáhla zcela nových hranic a přinesla neočekávané problémy. Až dosud byla schémata pro indikaci a identifikaci nebezpečných látek zaměřena na jejich detekci na základě identifikace konkrétních antigenních nebo genetických markerů. Ale při vytváření chimérických mikroorganismů s různými faktory patogenity jsou tyto přístupy neúčinné.
Navíc aktuálně vyvinutá schémata pro specifickou a nouzovou profylaxi, etiotropickou terapii nebezpečných infekcí se také mohou ukázat jako zbytečná, protože jsou vypočítána, dokonce i v případě použití modifikovaných možností, pro známý patogen.
Lidstvo nevědomky vstoupilo na cestu biologického boje s neznámými důsledky. V této válce nemusí být žádní vítězové.
