2017 жылдың қарашасында британдық The Independent интернет -басылымы АҚШ Қорғаныс министрлігінің Advanced Research Projects Agency (DARPA), Advanced Plant Technologies (APT) жаңа синтетикалық биология бағдарламасы туралы мақала жариялады. Әскери кафедра дәстүрлі технологияларды қолдану мүмкін болмаған жағдайда ақпарат жинау үшін өзін-өзі қамтамасыз ететін сенсор ретінде әрекет ететін генетикалық түрлендірілген балдырлар құруды жоспарлап отыр. Бұл қаншалықты шындық және ол адамзатқа қалай қауіп төндіреді?
Өсімдіктердің табиғи мүмкіндіктерін тиісті химиялық заттарды, зиянды микроорганизмдерді, сәулелену мен электромагниттік сигналдарды анықтау үшін қолдануға болады деп болжануда. Сонымен қатар, олардың геномын өзгерту әскерилерге қоршаған ортаның жай -күйін бақылауға мүмкіндік береді. Бұл өз кезегінде қолданыстағы техникалық құралдарды қолдана отырып, өсімдіктердің реакциясын қашықтықтан бақылауға мүмкіндік береді.
Мойынсұнғыш вирустар
APT бағдарламасының менеджері Блейк Бекстиннің айтуынша, бұл жағдайда DARPA -ның мақсаты - көптеген сценарийлерге қолдануға болатын, жоғары бейімделетін мүмкіндіктері бар әртүрлі биологиялық платформаларды жобалау, тікелей құру және тестілеудің тиімді қайта пайдалануға болатын жүйесін әзірлеу.
Синтетикалық биологияның дамуына белсенді ықпал ететін американдық ғалымдар мен АҚШ әскери департаментіне құрмет көрсетейік. Сонымен қатар, біз күтетін нәтижелері адамзат игілігіне бағытталуы тиіс соңғы жылдардағы елеулі прогресс мүлде жаңа проблема тудырғанын, оның салдары болжанбайтын және болжауға болмайтынын атап өтеміз. Көрсетілгендей, АҚШ қазір табиғи жағдайда жоқ жасанды (синтетикалық) микроорганизмдерді жобалаудың техникалық мүмкіндігіне ие. Бұл дегеніміз, біз жаңа ұрпақ биологиялық қару (BW) туралы айтып отырмыз.
Естеріңізде болса, өткен ғасырда АҚШ -тың BW дамуы жөніндегі қарқынды зерттеулері қасиеттері өзгерген адамдардағы қауіпті инфекциялық аурулардың қоздырғыштарының штамдарын алуға бағытталған (спецификалық иммунитетті жеңу, полиантибиотикалық төзімділік, патогенділікті жоғарылату) және дамуға бағытталған. оларды анықтау және қорғау шаралары. Нәтижесінде генетикалық түрлендірілген микроорганизмдерді индикациялау мен сәйкестендіру әдістері жетілдірілді. Бактериялардың табиғи және модификацияланған түрлерінен туындаған инфекциялардың алдын алу мен емдеуге арналған схемалар жасалды.
Рекомбинантты ДНҚ техникасы мен технологиясын қолдану бойынша алғашқы эксперименттер 70 -ші жылдары жүргізілген және олардың геномына бактериялардың қасиеттерін өзгерте алатын гендерді қосу арқылы табиғи штамдардың генетикалық кодын өзгертуге арналған. Бұл ғалымдарға биоотын, бактериялық электр энергиясы, дәрі-дәрмектер, диагностикалық препараттар мен мультиагностикалық платформалар, синтетикалық вакциналар және т.б. өндіру сияқты маңызды мәселелерді шешуге мүмкіндіктер ашты. Мұндай мақсаттардың табысты жүзеге асуының мысалы-бактерия құру. құрамында рекомбинантты ДНҚ бар және синтетикалық инсулин шығарады …
Бірақ басқа жағы да бар.2002 жылы өмірге қабілетті полиовирустар жасанды түрде синтезделді, оның ішінде 1918 жылы ондаған миллион адамның өмірін қиған испан тұмауының қоздырғышына ұқсас. Осындай жасанды штаммдар негізінде тиімді вакциналар жасауға тырысуда.
2007 жылы Дж. Крейг Вентер ғылыми -зерттеу институтының (JCVI, АҚШ) ғалымдары алғаш рет бір бактерия түрінің (Mycoplasma mycoides) бүкіл геномын екіншісіне (Mycoplasma capricolum) тасымалдауға қабілетті болды және жаңа микроорганизмнің өміршеңдігін дәлелдеді.. Мұндай бактериялардың синтетикалық шығу тегін анықтау үшін әдетте олардың геномына су белгілері деп аталатын маркерлер енгізіледі.
Синтетикалық биология - интенсивті дамып келе жатқан сала, гендік инженерияның дамуындағы сапалы жаңа қадамды білдіреді. Организмдер арасындағы бірнеше гендердің ауысуынан бастап, «бағдарламаланған» функциялары мен қасиеттері бар табиғатта жоқ бірегей биологиялық жүйелерді жобалау мен құруға дейін. Сонымен қатар, геномдық реттілік және әр түрлі микроорганизмдердің толық геномдарының мәліметтер базасын құру зертханада кез келген микробтың ДНҚ синтезінің заманауи стратегияларын жасауға мүмкіндік береді.
Өздеріңіз білетіндей, ДНҚ төрт негізден тұрады, олардың реттілігі мен құрамы тірі организмдердің биологиялық қасиеттерін анықтайды. Қазіргі ғылым синтетикалық геномға «табиғи емес» негіздерді енгізуге мүмкіндік береді, олардың жасушада жұмыс істеуін алдын ала бағдарламалау өте қиын. Ал функциялары белгісіз ДНҚ белгісіз жасанды геномына «енгізу» бойынша мұндай эксперименттер қазірдің өзінде шетелде жүргізілуде. АҚШ -та, Ұлыбританияда және Жапонияда синтетикалық биологиямен айналысатын көпсалалы орталықтар құрылды, онда әр түрлі мамандықты зерттеушілер жұмыс істейді.
Бұл ретте заманауи әдістемелік әдістерді қолдану патогенділік факторларының мүлде жаңа жиынтығымен адамзатқа белгісіз биологиялық қарудың химиктік агенттерін «кездейсоқ» немесе әдейі өндіру ықтималдығын арттыратыны анық. Осыған байланысты маңызды аспект туындайды - мұндай зерттеулердің биологиялық қауіпсіздігін қамтамасыз ету. Бірқатар мамандардың айтуынша, синтетикалық биология жаңа өміршең микроорганизмдердің құрылуына байланысты жоғары тәуекелділікке ие қызмет саласына жатады. Зертханада жасалған тіршілік формалары пробиркадан қашып, биологиялық қаруға айналуы мүмкін екенін жоққа шығаруға болмайды, бұл табиғи әртүрлілікке қауіп төндіреді.
Өкінішке орай, тағы бір маңызды мәселе синтетикалық биология бойынша жарияланымдарда көрсетілмегеніне, атап айтқанда, жасанды түрде құрылған бактериалды геномның тұрақтылығын сақтауға ерекше назар аудару қажет. Микробиологтар жасуша қасиеттерінің өзгеруіне әкелетін бактериялар мен вирустар геномындағы геннің өзгеруіне немесе жоғалуына (жойылуына) байланысты стихиялы мутация құбылысын жақсы біледі. Алайда, табиғи жағдайда мұндай мутацияның пайда болу жиілігі төмен және микроорганизмдердің геномы салыстырмалы тұрақтылықпен сипатталады.
Эволюциялық процесс мыңжылдықтар бойы микробтар әлемінің алуан түрлілігін қалыптастырды. Бүгінгі таңда тұқымдастардың, бактериялар мен вирустардың тұқымдары мен түрлерінің барлық жіктелуі генетикалық тізбектердің тұрақтылығына негізделген, бұл оларды анықтауға мүмкіндік береді және нақты биологиялық қасиеттерді анықтайды. Олар MALDI-ToF массалық спектрометриясын немесе хромо-массалық спектрометрияны қолдана отырып, микроорганизмдердің ақуыздық немесе май қышқылдық профильдерін анықтау, ПТР талдауын қолдана отырып, әр микробқа тән ДНҚ тізбегін анықтау сияқты заманауи диагностикалық әдістерді құрудың бастапқы нүктесі болды. Сонымен қатар, қазіргі уақытта «кимерлік» микробтардың синтетикалық геномының тұрақтылығы белгісіз, және біз табиғат пен эволюцияны қаншалықты «алдай» алғанымызды болжау мүмкін емес. Сондықтан мұндай жасанды микроорганизмдердің зертханадан тыс кездейсоқ немесе әдейі енуінің салдарын болжау өте қиын. Тіпті құрылған микробтың «зиянсыздығымен» оның зертханадан мүлде өзгеше жағдайлармен «жарыққа» шығарылуы өзгергіштігінің жоғарылауына және белгісіз, мүмкін агрессивті қасиеттері бар жаңа нұсқалардың пайда болуына әкелуі мүмкін. Бұл позицияның жарқын мысалы - синтияның жасанды бактериясын құру.
Бөтелкедегі өлім
Синтия (Mycoplasma laboratorium)-микоплазманың лабораториялық синтетикалық штаммы. Ол тәуелсіз көбеюге қабілетті және шетелдік БАҚ -тың хабарлауынша, ластануды сіңіру арқылы Мексика шығанағы суларындағы мұнай апатының салдарын жоюға арналған.
2011 жылы Жер экологиясына қауіп төндіретін мұнайдың төгілуін жою үшін мұхиттарға бактериялар жіберілді. Бұл асығыс және дұрыс есептелмеген шешім көп ұзамай ауыр зардаптарға айналды - микроорганизмдер бақылаудан шықты. Журналистер көк оба деп атаған және Мексика шығанағында фаунаның жойылуына әкелетін қорқынышты ауру туралы хабарламалар болды. Сонымен қатар халық арасында дүрбелең туғызған барлық басылымдар мерзімді басылымдарға жатады, ал ғылыми басылымдар үнсіз қалуды жөн көреді. Қазіргі уақытта белгісіз өлімге әкелетін аурудың Синтиямен байланысты екендігіне тікелей ғылыми дәлел жоқ (немесе олар әдейі жасырылған). Алайда, отсыз түтін болмайды, сондықтан Мексика шығанағындағы экологиялық апаттың айтылған нұсқалары мұқият қарауды және зерттеуді қажет етеді.
Мұнай өнімдерін сіңіру процесінде синтия жануарлардың ақуыздарын «диетаға» енгізу арқылы тағамдық қажеттіліктерді өзгертті және кеңейтті деп болжануда. Балықтар мен басқа да теңіз жануарларының денесіндегі микроскопиялық жараға түсіп, ол қан арқылы барлық мүшелер мен жүйелерге таралады, қысқа уақыт ішінде жолындағы барлық нәрсені тот басады. Бірнеше күнде итбалықтардың терісі жаралармен жабылады, үнемі қан кетеді, содан кейін толық шіриді. Өкінішке орай, аурудың өлім жағдайлары (сол симптомдық кешенмен) және Мексика шығанағында жүзетін адамдар туралы хабарламалар бар.
Маңызды мәселе - синтия жағдайында ауруды белгілі антибиотиктермен емдеуге болмайды, өйткені «су белгілерінен» басқа бактериялық геномға бактерияға қарсы препараттарға төзімділік гендері енгізілген. Соңғысы сұрақтар мен тосынсыйлар туғызады. Неліктен адамдар мен жануарларда ауру тудыруға қабілетсіз сапрофитті микроб антибиотиктерге төзімді гендерге мұқтаж?
Осыған байланысты шенеуніктер мен осы инфекция авторларының үнсіздігі, кем дегенде, біртүрлі көрінеді. Кейбір сарапшылардың пікірінше, қайғылы оқиғаның шынайы масштабын үкіметтік деңгейде жасыру бар. Сондай -ақ, синтияны қолданған кезде, біз континентаралық эпидемияның пайда болу қаупін туғызатын кең спектрлі бактериологиялық қаруды қолдану туралы айтып отырмыз деген болжам бар. Сонымен бірге дүрбелең мен қауесетті сейілту үшін АҚШ -та микроорганизмдерді анықтаудың заманауи әдістерінің барлық арсеналы бар және бұл белгісіз инфекцияның этиологиялық агентін анықтау қиын емес. Әрине, бұл майдың тірі ағзаға тікелей әсерінің нәтижесі екенін жоққа шығаруға болмайды, дегенмен аурудың белгілері оның инфекциялық сипатын көрсетеді. Соған қарамастан, сұрақ, біз қайталап айтамыз, нақтылықты қажет етеді.
Көптеген ресейлік және шетелдік ғалымдардың бақылаусыз зерттеулеріне табиғи алаңдаушылық. Тәуекелді төмендету үшін бірнеше бағыт ұсынылады - бағдарламаланбайтын нәтижелері бар әзірлемелерге жеке жауапкершілікті енгізу, кәсіби дайындық деңгейінде ғылыми сауаттылықты жоғарылату және бұқаралық ақпарат құралдары арқылы синтетикалық биологияның жетістіктері туралы кеңінен ақпараттандыру. Бірақ қоғам бұл ережелерді сақтауға дайын ба? Мысалы, сібір жарасының спораларын АҚШ зертханасынан алып, конвертке салып жіберу бақылаудың тиімділігіне күмән туғызады. Сонымен қатар, заманауи мүмкіндіктерді ескере отырып, бактериялардың генетикалық тізбегінің, оның ішінде аса қауіпті инфекциялардың қоздырғыштарын, ДНҚ синтезінің әдістерін, жасанды микробтарды құру әдістерінің дерекқорларының болуын жеңілдетеді. Хакерлердің бұл ақпаратқа рұқсатсыз қол жеткізуін кейіннен мүдделі тұлғаларға сатумен болдырмау мүмкін емес.
Синтияны табиғи жағдайға «ұшыру» тәжірибесі көрсеткендей, ұсынылған шаралардың барлығы тиімсіз және қоршаған ортаның биологиялық қауіпсіздігіне кепілдік бермейді. Сонымен қатар, жасанды микроорганизмді табиғатқа енгізудің ұзақ мерзімді экологиялық салдары болуы мүмкін екенін жоққа шығаруға болмайды.
Ұсынылған бақылау шаралары - бұқаралық ақпарат құралдарының кеңінен таралуы және микроорганизмдердің жасанды формаларын құруда зерттеушілердің этикалық жауапкершілігінің жоғарылауы - әлі де жігерлендірмейді. Ең тиімдісі-синтетикалық тіршілік формаларының биологиялық қауіпсіздігін және олардың халықаралық және ұлттық деңгейде бақылау жүйесін құқықтық реттеу жаңа тәуекелдерді бағалау жүйесіне сәйкес, оның салдарын кешенді, эксперименттік дәлелге негізделген зерттеуді қамтуы тиіс. синтетикалық биология саласы. Мүмкін болатын шешім сонымен қатар оның өнімдерін қолдану тәуекелдерін бағалау үшін халықаралық сараптамалық кеңесті құру болуы мүмкін.
Талдау көрсеткендей, ғылым мүлде жаңа белестерге көтеріліп, күтпеген мәселелер туғызды. Осы уақытқа дейін қауіпті агенттерді көрсету мен сәйкестендіру схемалары арнайы антигендік немесе генетикалық маркерлерді анықтауға негізделген оларды анықтауға бағытталған. Бірақ патогенділіктің әр түрлі факторлары бар химерлік микроорганизмдерді құру кезінде бұл тәсілдер тиімсіз.
Сонымен қатар, қауіпті инфекциялардың спецификалық және жедел профилактикасының, этиотропты терапиясының әзірленген схемалары да пайдасыз болып қалуы мүмкін, себебі олар белгілі патогеннің өзгертілген нұсқалары қолданылған жағдайда да есептеледі.
Адамзат, білмей, белгісіз салдармен биологиялық соғыс жолына түсті. Бұл соғыста жеңімпаздар болмауы мүмкін.
