V novembri 2017 britská internetová publikácia The Independent uverejnila článok o novom programe syntetickej biológie Agentúry amerického ministerstva obrany pre pokročilé výskumné projekty (DARPA), Advanced Plant Technologies (APT). Vojenské oddelenie plánuje vytvoriť geneticky modifikované riasy, ktoré môžu fungovať ako sebestačné senzory na zhromažďovanie informácií v podmienkach, kde je použitie tradičných technológií nemožné. Ako je to realistické a ako to ohrozuje ľudstvo?
Predpokladá sa, že prirodzené schopnosti rastlín je možné použiť na detekciu príslušných chemikálií, škodlivých mikroorganizmov, žiarenia a elektromagnetických signálov. Zmena ich genómu zároveň umožní armáde kontrolovať stav životného prostredia a nielen to. To zase umožní diaľkovo monitorovať reakciu rastlín pomocou existujúcich technických prostriedkov.
Poslušné vírusy
Podľa Blake Bextine, programového manažéra APT, je cieľom DARPA v tomto prípade vyvinúť efektívny opakovane použiteľný systém na navrhovanie, priame vytváranie a testovanie rôznych biologických platforiem s vysoko adaptabilnými schopnosťami, ktoré je možné použiť na širokú škálu scenárov.
Vzdajme hold americkým vedcom a americkému vojenskému oddeleniu, ktoré aktívne podporuje rozvoj syntetickej biológie. Zároveň poznamenávame, že výrazný pokrok za posledné roky, ktorého očakávané výsledky by mali byť zamerané v prospech ľudstva, vytvoril úplne nový problém, ktorého dôsledky sú nepredvídateľné a nepredvídateľné. Ukazuje sa, že Spojené štáty majú teraz technickú schopnosť navrhovať umelé (syntetické) mikroorganizmy, ktoré v prírodných podmienkach chýbajú. To znamená, že hovoríme o novej generácii biologických zbraní (BW).
Ak si spomínate, v minulom storočí bol intenzívny americký výskum vývoja BW zameraný jednak na získanie kmeňov pôvodcov nebezpečných infekčných chorôb u ľudí so zmenenými vlastnosťami (prekonanie špecifickej imunity, polyantibiotickej rezistencie, zvýšenie patogenity), jednak na rozvoj prostriedky ich identifikácie a ochranné opatrenia. V dôsledku toho sa zlepšili metódy indikácie a identifikácie geneticky modifikovaných mikroorganizmov. Boli vyvinuté schémy prevencie a liečby infekcií spôsobených prírodnými a modifikovanými formami baktérií.
Prvé experimenty s použitím techník a technológií rekombinantnej DNA sa uskutočnili v 70. rokoch a boli zamerané na úpravu genetického kódu prírodných kmeňov zahrnutím jednotlivých génov do ich genómu, ktoré by mohli zmeniť vlastnosti baktérií. Vedcom sa tak otvorili príležitosti na riešenie takých dôležitých problémov, akými sú výroba biopalív, bakteriálna elektrina, lieky, diagnostické lieky a multidiagnostické platformy, syntetické vakcíny atď. Príkladom úspešnej implementácie týchto cieľov je vytvorenie baktérie obsahuje rekombinantnú DNA a produkuje syntetický inzulín …
Ale je tu aj druhá stránka. V roku 2002 boli umelo syntetizované životaschopné poliovírusy vrátane tých, ktoré sú podobné patogénom španielskej chrípky, ktorá si v roku 1918 vyžiadala desiatky miliónov životov. Napriek tomu sa pokúšajú vytvoriť účinné vakcíny založené na takýchto umelých kmeňoch.
V roku 2007 boli vedci z Výskumného ústavu J. Craiga Ventera (JCVI, USA) po prvýkrát schopní transportovať celý genóm jedného bakteriálneho druhu (Mycoplasma mycoides) do iného (Mycoplasma capricolum) a dokázali životaschopnosť nového mikroorganizmu. Na stanovenie syntetického pôvodu týchto baktérií sa do ich genómu zvyčajne zavádzajú markery, takzvané vodoznaky.
Syntetická biológia je intenzívne sa rozvíjajúcou oblasťou, ktorá predstavuje kvalitatívne nový krok vo vývoji genetického inžinierstva. Od prenosu niekoľkých génov medzi organizmami až po návrh a stavbu unikátnych biologických systémov, ktoré v prírode s „naprogramovanými“funkciami a vlastnosťami neexistujú. Sekvenovanie genómu a vytváranie databáz kompletných genómov rôznych mikroorganizmov umožní vyvinúť moderné stratégie pre syntézu DNA akéhokoľvek mikróbu v laboratóriu.
Ako viete, DNA sa skladá zo štyroch báz, ktorých postupnosť a zloženie určuje biologické vlastnosti živých organizmov. Moderná veda umožňuje zavedenie „neprirodzených“báz do syntetického genómu, ktorých fungovanie v bunke je veľmi ťažké vopred naprogramovať. A také experimenty na „vložení“do umelého genómu neznámych sekvencií DNA s neznámymi funkciami sa už vykonávajú v zahraničí. V USA, Veľkej Británii a Japonsku boli zriadené multidisciplinárne centrá zaoberajúce sa syntetickou biológiou, v ktorých pôsobia výskumníci rôznych odborností.
Zároveň je zrejmé, že používanie moderných metodických techník zvyšuje pravdepodobnosť „náhodnej“alebo úmyselnej výroby chimérických činiteľov biologických zbraní neznámych ľudstvu s úplne novým súborom faktorov patogenity. V tejto súvislosti vzniká dôležitý aspekt - zaistenie biologickej bezpečnosti takýchto štúdií. Podľa mnohých odborníkov patrí syntetická biológia do oblasti činnosti s vysokými rizikami spojenými s konštrukciou nových životaschopných mikroorganizmov. Nedá sa vylúčiť, že formy života vytvorené v laboratóriu môžu uniknúť zo skúmavky, zmeniť sa na biologické zbrane, a to ohrozí existujúcu prírodnú rozmanitosť.
Osobitnú pozornosť treba venovať skutočnosti, že v publikáciách o syntetickej biológii sa, bohužiaľ, neodrazil ďalší dôležitý problém, a to zachovanie stability umelo vytvoreného bakteriálneho genómu. Mikrobiológovia dobre poznajú fenomén spontánnych mutácií v dôsledku zmeny alebo straty (delécie) génu v genóme baktérií a vírusov, ktoré vedú k zmene vlastností bunky. V prírodných podmienkach je však frekvencia výskytu takýchto mutácií nízka a genóm mikroorganizmov sa vyznačuje relatívnou stabilitou.
Evolučný proces formoval po tisícročia rozmanitosť mikrobiálneho sveta. Dnes je celá klasifikácia rodín, rodov a druhov baktérií a vírusov založená na stabilite genetických sekvencií, ktorá umožňuje ich identifikáciu a určuje konkrétne biologické vlastnosti. Boli východiskovým bodom pre vytvorenie takých moderných diagnostických metód, ako je stanovenie profilov proteínov alebo mastných kyselín mikroorganizmov pomocou hmotnostnej spektrometrie MALDI-ToF alebo chromo-hmotnostnej spektrometrie, identifikácia sekvencií DNA špecifických pre každý mikrób pomocou analýzy PCR atď. Stabilita syntetického genómu „chimérických“mikróbov nie je v súčasnosti známa a nie je možné predpovedať, do akej miery sme dokázali „oklamať“prírodu a evolúciu. Preto je veľmi ťažké predpovedať dôsledky náhodného alebo úmyselného prieniku takýchto umelých mikroorganizmov mimo laboratória. Aj pri „neškodnosti“vytvoreného mikróbu môže jeho uvoľnenie „na svetlo“s podmienkami úplne odlišnými od laboratória viesť k zvýšenej mutabilite a tvorbe nových variantov s neznámymi, možno agresívnymi vlastnosťami. Živou ilustráciou tejto polohy je vytvorenie umelej baktérie cynthia.
Smrť na fľaši
Cynthia (Mycoplasma laboratorium) je laboratórny syntetický kmeň mykoplazmy. Je schopný nezávislej reprodukcie a podľa správ zahraničných médií bol určený na odstránenie následkov ropnej katastrofy vo vodách Mexického zálivu absorbovaním znečistenia.
V roku 2011 boli do oceánov vypustené baktérie, aby zničili ropné škvrny, ktoré predstavujú hrozbu pre ekológiu Zeme. Toto unáhlené a zle vypočítané rozhodnutie čoskoro prešlo do strašných následkov - mikroorganizmy sa vymkli spod kontroly. Objavili sa správy o strašnej chorobe, ktorú novinári nazvali modrý mor a spôsobila vyhynutie fauny v Mexickom zálive. Všetky publikácie, ktoré medzi obyvateľstvom vyvolávali paniku, zároveň patria do periodík, pričom vedecké publikácie radšej mlčia. V súčasnosti neexistujú žiadne priame vedecké dôkazy (alebo sú zámerne skryté), že neznámu smrteľnú chorobu spôsobuje Cynthia. Bez ohňa však nie je dym, preto si uvedené verzie ekologickej katastrofy v Mexickom zálive vyžadujú veľkú pozornosť a štúdium.
Predpokladá sa, že v procese absorpcie ropných produktov cynthia zmenila a rozšírila nutričné požiadavky zahrnutím živočíšnych bielkovín do „diéty“. Dostáva sa do mikroskopických rán na tele rýb a iných morských živočíchov, šíri sa krvným obehom do všetkých orgánov a systémov a v krátkom čase doslova koroduje všetko, čo mu stojí v ceste. Len za niekoľko dní je koža tuleňov pokrytá vredmi, neustále krváca a potom úplne hnije. Bohužiaľ, boli hlásené smrteľné prípady ochorenia (s rovnakým komplexom symptómov) a ľudí plávajúcich v Mexickom zálive.
Podstatným bodom je skutočnosť, že v prípade synthie sa choroba nedá liečiť známymi antibiotikami, pretože okrem „vodoznakov“boli do bakteriálneho genómu zavedené aj gény pre odolnosť voči antibakteriálnym liekom. Ten druhý vyvoláva otázky a prekvapenia. Prečo pôvodný saprofytický mikrób, neschopný spôsobovať choroby u ľudí a zvierat, potrebuje gény rezistencie na antibiotiká?
V tomto ohľade vyzerá ticho úradníkov a autorov tejto infekcie prinajmenšom zvláštne. Podľa niektorých odborníkov dochádza k zatajovaniu skutočného rozsahu tragédie na vládnej úrovni. Tiež sa navrhuje, aby v prípade použitia synthie hovoríme o použití bakteriologických zbraní širokého spektra účinku, čo predstavuje hrozbu vzniku medzikontinentálnej epidémie. USA, aby rozptýlili paniku a fámy, majú zároveň k dispozícii celý arzenál moderných metód identifikácie mikroorganizmov a nie je ťažké určiť etiologického pôvodcu tejto neznámej infekcie. Samozrejme, nemožno vylúčiť, že je to dôsledok priameho účinku oleja na živý organizmus, aj keď symptómy ochorenia viac naznačujú jeho infekčnú povahu. Napriek tomu otázka, opakujeme, vyžaduje jasnosť.
Prirodzené obavy z nekontrolovaného výskumu mnohých ruských a zahraničných vedcov. Na zníženie rizika sa navrhuje niekoľko smerov - zavedenie osobnej zodpovednosti za vývoj s neprogramovateľnými výsledkami, zvýšenie vedeckej gramotnosti na úrovni odborného vzdelávania a široké povedomie verejnosti o úspechoch syntetickej biológie prostredníctvom médií. Je však komunita pripravená dodržiavať tieto pravidlá? Napríklad vytiahnutie spór antraxu z amerického laboratória a ich odoslanie v obálkach spochybňuje účinnosť kontroly. Navyše, berúc do úvahy moderné možnosti, je uľahčená dostupnosť databáz genetických sekvencií baktérií vrátane pôvodcov obzvlášť nebezpečných infekcií, techník syntézy DNA a metód vytvárania umelých mikróbov. Nie je možné vylúčiť získanie neoprávneného prístupu k týmto informáciám hackermi s následným predajom zainteresovaným stranám.
Ako ukazuje skúsenosť „vypustenia“Cynthie do prírodných podmienok, všetky navrhované opatrenia sú neúčinné a nezaručujú biologickú bezpečnosť životného prostredia. Navyše nemožno vylúčiť, že zavedenie umelého mikroorganizmu do prírody môže mať dlhodobé ekologické dôsledky.
Navrhované kontrolné opatrenia - rozsiahla informovanosť médií a zvýšená etická zodpovednosť výskumných pracovníkov pri vytváraní umelých foriem mikroorganizmov - zatiaľ nie sú povzbudivé. Najúčinnejšou je právna úprava biologickej bezpečnosti foriem syntetického života a systému ich monitorovania na medzinárodnej a národnej úrovni podľa nového systému hodnotenia rizík, ktorý by mal zahŕňať komplexnú experimentálnu štúdiu založenú na dôkazoch o dôsledkoch v oblasť syntetickej biológie. Možným riešením by mohlo byť aj vytvorenie medzinárodnej rady expertov na hodnotenie rizík spojených s používaním jej produktov.
Analýza ukazuje, že veda dosiahla úplne nové hranice a priniesla neočakávané problémy. Doteraz boli schémy indikácie a identifikácie nebezpečných činiteľov zamerané na ich detekciu na základe identifikácie konkrétnych antigénnych alebo genetických markerov. Ale pri vytváraní chimérických mikroorganizmov s rôznymi faktormi patogenity sú tieto prístupy neúčinné.
V súčasnosti vyvinuté schémy špecifickej a núdzovej profylaxie a etiotropickej terapie nebezpečných infekcií sa navyše môžu ukázať ako zbytočné, pretože sú vypočítané, dokonca aj v prípade použitia upravených možností, pre známy patogén.
Ľudstvo nevedomky vstúpilo na cestu biologického boja s neznámymi následkami. V tejto vojne nemusia byť víťazi.
