Novembra 2017 je britanska internetna publikacija The Independent objavila članek o novem programu sintetične biologije Agencije za napredne raziskovalne projekte ameriškega ministrstva za obrambo (DARPA), Advanced Plant Technologies (APT). Vojaški oddelek namerava ustvariti gensko spremenjene alge, ki lahko delujejo kot samooskrbni senzorji za zbiranje informacij v pogojih, kjer uporaba tradicionalnih tehnologij ni mogoča. Kako realno je to in kako ogroža človeštvo?
Predpostavlja se, da je mogoče naravne zmogljivosti rastlin uporabiti za odkrivanje ustreznih kemikalij, škodljivih mikroorganizmov, sevanja in elektromagnetnih signalov. Hkrati bo sprememba njihovega genoma vojski omogočila nadzor nad stanjem v okolju in ne samo. To pa bo omogočilo daljinsko spremljanje reakcije rastlin z uporabo obstoječih tehničnih sredstev.
Poslušni virusi
Po besedah Blake Bextine, vodje programa APT, je cilj DARPA v tem primeru razviti učinkovit sistem za večkratno uporabo za oblikovanje, neposredno ustvarjanje in preizkušanje različnih bioloških platform z zelo prilagodljivimi zmogljivostmi, ki jih je mogoče uporabiti v najrazličnejših scenarijih.
Poklonimo se ameriškim znanstvenikom in vojaškemu oddelku ZDA, ki aktivno spodbuja razvoj sintetične biologije. Hkrati ugotavljamo, da je pomemben napredek zadnjih let, katerega pričakovani rezultati bi morali biti v korist človeštva, ustvaril popolnoma nov problem, katerega posledice so nepredvidljive in nepredvidljive. Izkazalo se je, da imajo ZDA zdaj tehnično sposobnost oblikovanja umetnih (sintetičnih) mikroorganizmov, ki jih v naravnih pogojih ni. To pomeni, da govorimo o novi generaciji biološkega orožja (BW).
Če se spomnite, so bile v zadnjem stoletju intenzivne ameriške raziskave o razvoju BW namenjene pridobivanju sevov povzročiteljev nevarnih nalezljivih bolezni pri ljudeh s spremenjenimi lastnostmi (premagovanje specifične imunosti, odpornost na poliantibiotike, povečanje patogenosti) in razvoj načine njihove identifikacije in zaščitne ukrepe. Posledično so bile izboljšane metode označevanja in identifikacije gensko spremenjenih mikroorganizmov. Razvite so bile sheme za preprečevanje in zdravljenje okužb, ki jih povzročajo naravne in spremenjene oblike bakterij.
Prvi poskusi uporabe tehnik in tehnologij rekombinantne DNA so bili izvedeni v 70. letih prejšnjega stoletja in so bili namenjeni spreminjanju genetske kode naravnih sevov z vključitvijo posameznih genov v njihov genom, ki bi lahko spremenili lastnosti bakterij. To je znanstvenikom odprlo možnosti za reševanje tako pomembnih problemov, kot so proizvodnja biogoriv, bakterijske električne energije, zdravil, diagnostičnih zdravil in multi-diagnostičnih platform, sintetičnih cepiv itd. Primer uspešnega izvajanja takšnih ciljev je ustvarjanje bakterije ki vsebuje rekombinantno DNA in proizvaja sintetični insulin …
Obstaja pa tudi druga plat. Leta 2002 so bili umetno sintetizirani sposobni poliovirusi, vključno s tistimi, podobnimi povzročitelju španske gripe, ki je leta 1918 zahtevala več deset milijonov življenj. Čeprav se poskuša ustvariti učinkovita cepiva na podlagi takšnih umetnih sevov.
Leta 2007 so znanstveniki z raziskovalnega inštituta J. Craig Venter (JCVI, ZDA) prvič prenesli celoten genom ene bakterijske vrste (Mycoplasma mycoides) v drugo (Mycoplasma capricolum) in dokazali sposobnost preživetja novega mikroorganizma. Za določitev sintetičnega izvora takšnih bakterij se v njihov genom običajno vnesejo označevalci, tako imenovani vodni znaki.
Sintetična biologija je področje, ki se intenzivno razvija in predstavlja kvalitativno nov korak v razvoju genskega inženiringa. Od prenosa več genov med organizmi do oblikovanja in izgradnje edinstvenih bioloških sistemov, ki v naravi ne obstajajo s "programiranimi" funkcijami in lastnostmi. Poleg tega bo genomsko sekvenciranje in ustvarjanje zbirk podatkov o popolnih genomih različnih mikroorganizmov omogočilo razvoj sodobnih strategij za sintezo DNK katerega koli mikroba v laboratoriju.
Kot veste, je DNK sestavljena iz štirih baz, katerih zaporedje in sestava določajo biološke lastnosti živih organizmov. Sodobna znanost dopušča vnos "nenaravnih" baz v sintetični genom, katerega delovanje v celici je zelo težko vnaprej programirati. In takšni poskusi "vstavljanja" v umetni genom neznanih zaporedij DNK z neznanimi funkcijami se že izvajajo v tujini. V ZDA, Veliki Britaniji in na Japonskem so bili ustanovljeni multidisciplinarni centri, ki se ukvarjajo s sintetično biologijo; tam delajo raziskovalci različnih specialnosti.
Hkrati je očitno, da uporaba sodobnih metodoloških tehnik poveča verjetnost "naključne" ali namerne proizvodnje himernih povzročiteljev biološkega orožja, ki jih človeštvo ne pozna, s popolnoma novim naborom dejavnikov patogenosti. V zvezi s tem se pojavi pomemben vidik - zagotavljanje biološke varnosti takih študij. Po mnenju številnih strokovnjakov sintetična biologija spada na področje dejavnosti z velikimi tveganji, povezanimi z izgradnjo novih sposobnih mikroorganizmov. Ni mogoče izključiti, da lahko življenjske oblike, ustvarjene v laboratoriju, pobegnejo iz epruvete, se spremenijo v biološko orožje, kar bo ogrozilo obstoječo naravno raznolikost.
Posebno pozornost je treba nameniti dejstvu, da se v publikacijah o sintetični biologiji žal ne odraža še en pomemben problem, in sicer ohranjanje stabilnosti umetno ustvarjenega bakterijskega genoma. Mikrobiologi se dobro zavedajo pojava spontanih mutacij zaradi spremembe ali izgube (izbrisa) gena v genomu bakterij in virusov, ki vodijo do spremembe lastnosti celice. Vendar je v naravnih razmerah pogostost pojavljanja takih mutacij nizka in za genom mikroorganizmov je značilna relativna stabilnost.
Evolucijski proces je tisočletja oblikoval raznolikost mikrobnega sveta. Danes celotna klasifikacija družin, rodov in vrst bakterij in virusov temelji na stabilnosti genetskih sekvenc, kar omogoča njihovo identifikacijo in določa posebne biološke lastnosti. Bili so izhodišče za ustvarjanje takšnih sodobnih diagnostičnih metod, kot je določanje proteinskih ali maščobnih kislinskih profilov mikroorganizmov z uporabo MALDI-ToF masne spektrometrije ali kromo-masene spektrometrije, identifikacija zaporedij DNK, specifičnih za vsak mikrob, s pomočjo PCR analize itd. Hkrati pa stabilnost sintetičnega genoma "himernih" mikrobov trenutno ni znana in nemogoče je predvideti, koliko smo lahko "prevarali" naravo in evolucijo. Zato je zelo težko predvideti posledice naključnega ali namernega prodora takšnih umetnih mikroorganizmov izven laboratorija. Tudi z "neškodljivostjo" ustvarjenega mikroba lahko njegovo sproščanje "v svetlobo" v razmerah, ki so popolnoma drugačne od laboratorijskih, povzroči povečano mutabilnost in nastanek novih variant z neznanimi, po možnosti agresivnimi lastnostmi. Živahna ponazoritev tega položaja je nastanek umetne bakterije cynthia.
Smrt na steklenici
Cynthia (Mycoplasma laboratorium) je laboratorijsko pridobljen sintetični sev mikoplazme. Sposoben je neodvisnega razmnoževanja in je bil po poročanju tujih medijev namenjen odpravljanju posledic naftne katastrofe v vodah Mehiškega zaliva z absorpcijo onesnaženja.
Leta 2011 so v oceane izstrelili bakterije, ki so uničile razlitje nafte, ki ogrožajo ekologijo Zemlje. Ta nenavadna in slabo izračunana odločitev se je kmalu spremenila v hude posledice - mikroorganizmi so ušli izpod nadzora. Poročali so o grozni bolezni, ki so jo novinarji imenovali modra kuga in povzročila izumrtje favne v Mehiškem zalivu. Hkrati pa vse publikacije, ki so povzročile paniko med prebivalstvom, pripadajo periodiki, znanstvene pa raje molčijo. Trenutno ni neposrednih znanstvenih dokazov (ali pa so namerno skriti), da neznano smrtno bolezen povzroča Cynthia. Vendar dima brez ognja ni, zato navedene različice ekološke katastrofe v Mehiškem zalivu zahtevajo natančno pozornost in proučevanje.
Predpostavlja se, da je cintija v procesu absorpcije naftnih derivatov spremenila in razširila prehranske potrebe z vključitvijo živalskih beljakovin v "prehrano". Ko pride v mikroskopske rane na telesu rib in drugih morskih živali, se po krvnem obtoku razširi na vse organe in sisteme in v kratkem času dobesedno razjeda vse na svoji poti. V samo nekaj dneh je koža tjulnjev pokrita z razjedami, ki nenehno krvavijo in nato popolnoma zgnijejo. Žal so poročali o smrtnih primerih bolezni (z istim kompleksom simptomov) in ljudeh, ki so plavali v Mehiškem zalivu.
Bistveno dejstvo je dejstvo, da v primeru sintije bolezni ni mogoče zdraviti z znanimi antibiotiki, saj so bili poleg "vodnih žigov" v bakterijski genom vneseni geni za odpornost proti antibakterijskim zdravilom. Slednji odpira vprašanja in preseneča. Zakaj prvotni saprofitni mikrob, ki ne more povzročiti bolezni pri ljudeh in živalih, potrebuje gene za odpornost na antibiotike?
V zvezi s tem je molk uradnikov in avtorjev te okužbe videti vsaj čudno. Po mnenju nekaterih strokovnjakov se na ravni vlade prikriva pravi obseg tragedije. Predlaga se tudi, da v primeru uporabe sintije govorimo o uporabi bakteriološkega orožja širokega spektra delovanja, ki predstavlja grožnjo za nastanek medcelinske epidemije. Hkrati imajo ZDA, da bi razblinile paniko in govorice, celoten arzenal sodobnih metod za identifikacijo mikroorganizmov, zato ni težko določiti etiološkega povzročitelja te neznane okužbe. Seveda ni mogoče izključiti, da je to posledica neposrednega učinka olja na živi organizem, čeprav simptomi bolezni bolj kažejo na njeno nalezljivo naravo. Kljub temu vprašanje, ponavljamo, zahteva jasnost.
Naravna zaskrbljenost zaradi nenadzorovanih raziskav številnih ruskih in tujih znanstvenikov. Za zmanjšanje tveganja je predlaganih več smeri - uvedba osebne odgovornosti za razvoj z neprogramiranimi rezultati, povečanje znanstvene pismenosti na ravni strokovnega usposabljanja in širša ozaveščenost javnosti o dosežkih sintetične biologije prek medijev. Toda ali je skupnost pripravljena upoštevati ta pravila? Na primer, če vzamete spore antraksa iz ameriškega laboratorija in jih pošljete v ovojnicah, dvomite o učinkovitosti nadzora. Poleg tega se ob upoštevanju sodobnih možnosti olajša dostopnost zbirk podatkov o genskih sekvencah bakterij, vključno s povzročitelji posebej nevarnih okužb, tehnikami sinteze DNA, načini ustvarjanja umetnih mikrobov. Nemogoče je izključiti, da bi hekerji s poznejšo prodajo zainteresiranim stranem pridobili nepooblaščen dostop do teh podatkov.
Kot kažejo izkušnje "izstrelitve" Cynthije v naravne razmere, so vsi predlagani ukrepi neučinkoviti in ne zagotavljajo biološke varnosti okolja. Poleg tega ni mogoče izključiti možnosti dolgoročnih ekoloških posledic vnosa umetnega mikroorganizma v naravo.
Predlagani nadzorni ukrepi - razširjena medijska ozaveščenost in povečana etična odgovornost raziskovalcev pri ustvarjanju umetnih oblik mikroorganizmov - še niso spodbudni. Najučinkovitejša je zakonska ureditev biološke varnosti sintetičnih oblik življenja in sistem njihovega spremljanja na mednarodni in nacionalni ravni po novem sistemu ocenjevanja tveganja, ki bi moral vključevati celovito, eksperimentalno na dokazih temelječo študijo posledic področje sintetične biologije. Možna rešitev bi lahko bila tudi ustanovitev mednarodnega strokovnega sveta za oceno tveganj pri uporabi njegovih izdelkov.
Analiza kaže, da je znanost dosegla povsem nove meje in postavila nepričakovane težave. Doslej so bile sheme za označevanje in identifikacijo nevarnih povzročiteljev usmerjene v njihovo odkrivanje na podlagi identifikacije specifičnih antigenih ali genetskih označevalcev. Toda pri ustvarjanju himernih mikroorganizmov z različnimi dejavniki patogenosti so ti pristopi neučinkoviti.
Poleg tega se lahko trenutno razvite sheme za specifično in nujno profilakso, etiotropno terapijo nevarnih okužb izkažejo za neuporabne, saj so izračunane, tudi v primeru uporabe spremenjenih možnosti, za znanega patogena.
Človeštvo je nevede stopilo na pot biološkega bojevanja z neznanimi posledicami. V tej vojni morda ne bo zmagovalcev.
