2017. aasta novembris avaldas Briti internetiväljaanne The Independent artikli USA kaitseministeeriumi täiustatud uurimisprojektide agentuuri (DARPA) uuest sünteetilise bioloogia programmist Advanced Plant Technologies (APT). Sõjaväeosakond plaanib luua geneetiliselt muundatud vetikaid, mis võivad toimida isemajandavate anduritena teabe kogumiseks tingimustes, kus traditsiooniliste tehnoloogiate kasutamine on võimatu. Kui realistlik see on ja kuidas see inimkonda ohustab?
Eeldatakse, et taimede looduslikke võimeid saab kasutada asjakohaste kemikaalide, kahjulike mikroorganismide, kiirguse ja elektromagnetiliste signaalide tuvastamiseks. Samal ajal võimaldab nende genoomi muutmine sõjaväel keskkonnaseisundit kontrollida ja mitte ainult. See omakorda võimaldab olemasolevate tehniliste vahendite abil eemalt jälgida taimede reaktsiooni.
Kuulekad viirused
APT programmijuhi Blake Bextine'i sõnul on DARPA eesmärk antud juhul välja töötada tõhus korduvkasutatav süsteem erinevate bioloogiliste platvormide projekteerimiseks, otseseks loomiseks ja testimiseks, millel on väga kohandatavad võimalused, mida saab rakendada mitmesuguste stsenaariumide korral.
Austagem Ameerika teadlasi ja USA sõjaväeosakonda, mis aktiivselt edendab sünteetilise bioloogia arengut. Samas märgime, et viimaste aastate märkimisväärne edasiminek, mille oodatavad tulemused peaksid olema suunatud inimkonna hüvanguks, on tekitanud täiesti uue probleemi, mille tagajärjed on ettearvamatud ja ettearvamatud. Selgub, et Ameerika Ühendriikidel on nüüd tehniline võimalus kavandada kunstlikke (sünteetilisi) mikroorganisme, mida looduslikes tingimustes pole. See tähendab, et me räägime uue põlvkonna bioloogilistest relvadest (BW).
Kui mäletate, siis eelmisel sajandil olid USA intensiivsed uuringud BW arengu kohta suunatud nii muutunud ohtlike nakkushaiguste tekitajate tüvede saamisele inimestel, kellel on muutunud omadused (spetsiifilise immuunsuse ületamine, polüantibiootiline resistentsus, suurenev patogeensus), kui ka arendada nende identifitseerimis- ja kaitsemeetmed. Selle tulemusena on täiustatud geneetiliselt muundatud mikroorganismide näidustamis- ja tuvastamismeetodeid. Välja on töötatud skeemid looduslike ja muudetud bakterivormide põhjustatud nakkuste ennetamiseks ja raviks.
Esimesed katsed rekombinantse DNA tehnikate ja tehnoloogiate kasutamise kohta viidi läbi juba 70ndatel ja olid pühendatud looduslike tüvede geneetilise koodi muutmisele, lisades nende genoomi üksikud geenid, mis võivad muuta bakterite omadusi. See avas teadlastele võimalused lahendada selliseid olulisi probleeme nagu biokütuste, bakterite elektri, ravimite, diagnostiliste ravimite ja mitme diagnostika platvormide tootmine, sünteetilised vaktsiinid jne. Selliste eesmärkide eduka rakendamise näide on bakteri loomine mis sisaldab rekombinantset DNA -d ja toodab sünteetilist insuliini …
Kuid on ka teine pool.2002. aastal sünteesiti kunstlikult elujõulisi polioviirusi, sealhulgas neid, mis olid sarnased Hispaania gripi patogeeniga, mis nõudis 1918. aastal kümneid miljoneid inimelusid. Kuigi selliste kunstlike tüvede baasil püütakse luua tõhusaid vaktsiine.
2007. aastal suutsid J. Craig Venteri uurimisinstituudi (JCVI, USA) teadlased esimest korda transportida ühe bakteriliigi (Mycoplasma mycoides) kogu genoomi teise (Mycoplasma capricolum) ja tõestasid uue mikroorganismi elujõulisust.. Selliste bakterite sünteetilise päritolu kindlakstegemiseks sisestatakse nende genoomi tavaliselt markerid, nn vesimärgid.
Sünteetiline bioloogia on intensiivselt arenev valdkond, mis kujutab endast kvalitatiivselt uut sammu geenitehnoloogia arengus. Alates mitmete geenide ülekandmisest organismide vahel kuni ainulaadsete bioloogiliste süsteemide kavandamiseni ja konstrueerimiseni, mida looduses ei eksisteeri ja millel on "programmeeritud" funktsioonid ja omadused. Lisaks võimaldab genoomne sekveneerimine ja erinevate mikroorganismide täieliku genoomi andmebaaside loomine laboris välja töötada kaasaegsed strateegiad mis tahes mikroobide DNA sünteesiks.
Nagu teate, koosneb DNA neljast alusest, mille järjestus ja koostis määravad elusorganismide bioloogilised omadused. Kaasaegne teadus võimaldab sünteetilisse genoomi viia "ebaloomulikke" aluseid, mille toimimist rakus on väga raske ette programmeerida. Ja selliseid eksperimente tundmatute funktsioonidega tundmatute DNA järjestuste kunstlikku genoomi "sisestamise" kohta tehakse juba välismaal. USA -s, Suurbritannias ja Jaapanis on loodud sünteetilise bioloogiaga tegelevaid multidistsiplinaarseid keskusi, seal töötavad erinevate erialade uurijad.
Samas on ilmne, et tänapäevaste metoodiliste võtete kasutamine suurendab inimkonnale tundmatute bioloogiliste relvade kimäärsete ainete "juhusliku" või tahtliku tootmise tõenäosust täiesti uue patogeensusteguritega. Sellega seoses ilmneb oluline aspekt - selliste uuringute bioloogilise ohutuse tagamine. Mitmete spetsialistide sõnul kuulub sünteetiline bioloogia tegevusvaldkonda, mille riskid on seotud uute elujõuliste mikroorganismide ehitamisega. Ei saa välistada, et laboris loodud eluvormid võivad katseklaasist välja pääseda, muutuda bioloogilisteks relvadeks ja see ohustab olemasolevat looduslikku mitmekesisust.
Erilist tähelepanu tuleks pöörata asjaolule, et kahjuks pole sünteetilist bioloogiat käsitlevates publikatsioonides kajastatud veel üht olulist probleemi, nimelt kunstlikult loodud bakterite genoomi stabiilsuse säilitamist. Mikrobioloogid teavad hästi spontaansete mutatsioonide nähtust, mis on tingitud geeni muutumisest või kadumisest (kustutamisest) bakterite ja viiruste genoomis, mis viib raku omaduste muutumiseni. Looduslikes tingimustes on selliste mutatsioonide esinemissagedus aga madal ja mikroorganismide genoomi iseloomustab suhteline stabiilsus.
Evolutsiooniline protsess on aastatuhandeid kujundanud mikroobide maailma mitmekesisust. Tänapäeval põhineb kogu bakterite ja viiruste perekondade, perekondade ning liikide klassifikatsioon geneetiliste järjestuste stabiilsusel, mis võimaldab neid tuvastada ja määrab kindlaks spetsiifilised bioloogilised omadused. Need olid lähtekohaks selliste kaasaegsete diagnostikameetodite loomisel nagu mikroorganismide valgu- või rasvhappeprofiilide määramine MALDI-ToF massispektromeetria või kroommassispektromeetria abil, igale mikroobile spetsiifiliste DNA järjestuste tuvastamine PCR analüüsi abil jne. Samal ajal pole "kimäärsete" mikroobide sünteetilise genoomi stabiilsus praegu teada ja on võimatu ennustada, kui palju suutsime loodust ja evolutsiooni "petta". Seetõttu on selliste kunstlike mikroorganismide juhusliku või tahtliku tungimise tagajärgi väljaspool laborit väga raske ennustada. Isegi loodud mikroobi "kahjutuse" korral võib selle "valgusesse" sattumine laboratooriumist täiesti erinevatel tingimustel põhjustada suurenenud muutlikkust ja uute, tundmatute, võib -olla agressiivsete omadustega variantide teket. Selle positsiooni ilmekas näide on kunstliku bakteri cynthia loomine.
Surm pudelil
Cynthia (Mycoplasma laboratorium) on laborist saadud mükoplasma sünteetiline tüvi. See on võimeline iseseisvalt paljunema ja selle eesmärk oli välismeedia teatel kõrvaldada reostuse neeldumine Mehhiko lahe vetes toimunud naftakatastroofi tagajärjed.
2011. aastal lasti ookeanidesse baktereid, et hävitada naftareostus, mis kujutab ohtu Maa ökoloogiale. See lööve ja halvasti arvutatud otsus muutusid peagi kohutavateks tagajärgedeks - mikroorganismid väljusid kontrolli alt. Teatati kohutavast haigusest, mida ajakirjanikud nimetasid siniseks katkuks ja põhjustasid Mehhiko lahe loomastiku väljasuremise. Samas kuuluvad kõik väljaanded, mis tekitasid elanikkonnas paanikat, ajakirjade hulka, teadusväljaanded eelistavad aga vaikida. Praegu puuduvad otsesed teaduslikud tõendid (või on need teadlikult varjatud), et tundmatu surmaga lõppev haigus oleks põhjustatud Cynthiast. Siiski pole suitsu ilma tuleta, seetõttu nõuavad Mehhiko lahe ökoloogilise katastroofi avaldatud versioonid tähelepanelikku tähelepanu ja uurimist.
Eeldatakse, et naftasaaduste imendumise käigus on tsüntia muutunud ja laiendanud toitumisvajadusi, lisades loomsed valgud "dieeti". Sattudes kalade ja teiste mereloomade kehale mikroskoopilistesse haavadesse, levib see vereringe kaudu kõikidesse elunditesse ja süsteemidesse, söövitades sõna otseses mõttes lühikese aja jooksul kõik, mis tema teele satub. Vaid mõne päevaga on hüljeste nahk kaetud haavanditega, pidevalt veritsenud ja seejärel täielikult mädanenud. Kahjuks on teatatud surmaga lõppenud haigusjuhtudest (sama sümptomite kompleksiga) ja Mehhiko lahes ujumisest.
Oluline punkt on asjaolu, et süntia puhul ei saa haigust teadaolevate antibiootikumidega ravida, kuna lisaks "vesimärkidele" viidi bakterite genoomi sisse antibakteriaalsete ravimite suhtes resistentsuse geenid. Viimane tekitab küsimusi ja üllatusi. Miks vajab algne saprofüütiline mikroob, mis ei suuda inimestel ja loomadel haigusi põhjustada, antibiootikumiresistentsuse geene?
Sellega seoses tundub selle nakkuse ametnike ja autorite vaikus vähemalt kummaline. Mõnede ekspertide sõnul on valitsuse tasandil varjatud tragöödia tegelikku ulatust. Samuti tehakse ettepanek, et sünteetika kasutamise puhul räägime laia toimespektriga bakterioloogiliste relvade kasutamisest, mis kujutab endast ohtu mandritevahelise epideemia tekkeks. Samal ajal on paanika ja kuulujuttude hajutamiseks USA -l kogu kaasaegsete mikroorganismide tuvastamise meetodite arsenal ning selle tundmatu nakkuse etioloogilist tegurit pole raske kindlaks teha. Muidugi ei saa välistada, et see on õli otsese mõju tagajärg elusorganismile, kuigi haiguse sümptomid viitavad rohkem selle nakkusohtlikkusele. Sellegipoolest nõuab küsimus, kordame, selgust.
Loomulik mure paljude Venemaa ja välismaiste teadlaste kontrollimatu uurimistöö pärast. Riski vähendamiseks pakutakse välja mitu suunda - isikliku vastutuse kehtestamine mitteprogrammeeritavate tulemustega arengute eest, teadusliku kirjaoskuse suurendamine erialase koolituse tasemel ning üldsuse laialdane teadlikkus sünteetilise bioloogia saavutustest meedia kaudu. Kuid kas kogukond on valmis neid reegleid järgima? Näiteks paneb siberi katku eosed USA laborist välja ja saadab need ümbrikus kahtluse alla kontrolli tõhususes. Lisaks sellele, võttes arvesse kaasaegseid võimalusi, hõlbustatakse bakterite geneetiliste järjestuste andmebaaside, sealhulgas eriti ohtlike nakkuste tekitajate, DNA sünteesitehnikate ja tehismikroobide loomise meetodite andmebaaside kättesaadavust. On võimatu välistada häkkerite volitamata juurdepääsu saamist sellele teabele koos hilisema müügiga huvitatud isikutele.
Nagu näitab Cynthia looduslike tingimuste "käivitamise" kogemus, on kõik kavandatud meetmed ebaefektiivsed ega taga keskkonna bioloogilist ohutust. Lisaks ei saa välistada, et kunstliku mikroorganismi loodusesse sattumisel võivad olla pikaajalised ökoloogilised tagajärjed.
Kavandatud kontrollimeetmed - laialdane meediateadlikkus ja teadlaste suurenenud eetiline vastutus mikroorganismide kunstlike vormide loomisel - ei ole veel julgustavad. Kõige tõhusam on sünteetiliste eluvormide bioloogilise ohutuse ja nende seiresüsteemi õiguslik reguleerimine rahvusvahelisel ja riiklikul tasandil vastavalt uuele riskihindamissüsteemile, mis peaks hõlmama põhjalikku, eksperimentaalset tõenditel põhinevat uuringut sünteetilise bioloogia valdkond. Võimalik lahendus võiks olla ka rahvusvahelise ekspertnõukogu loomine, et hinnata oma toodete kasutamisega seotud riske.
Analüüs näitab, et teadus on jõudnud täiesti uutele piiridele ja esitanud ootamatuid probleeme. Seni on ohtlike ainete näitamise ja tuvastamise skeemid olnud suunatud nende avastamisele, mis põhineb konkreetsete antigeensete või geneetiliste markerite tuvastamisel. Kuid erinevate patogeensuse teguritega kimäärsete mikroorganismide loomisel on need lähenemisviisid ebaefektiivsed.
Veelgi enam, praegu välja töötatud skeemid spetsiifiliseks ja erakorraliseks profülaktikaks, ohtlike infektsioonide etiotroopseks raviks võivad samuti osutuda kasutuks, kuna need arvutatakse teadaoleva patogeeni kohta isegi muudetud võimaluste kasutamisel.
Inimkond on teadmatult astunud teadmata tagajärgedega bioloogilise sõja teele. Selles sõjas ei pruugi olla võitjaid.
