2017 -жылдын ноябрь айында британиялык The Independent интернет басылмасы АКШнын Коргоо министрлигинин Advanced Research Projects Agency (DARPA), Advanced Plant Technologies (APT) жаңы синтетикалык биология программасы боюнча макала жарыялаган. Аскердик кафедра салттуу технологияларды колдонуу мүмкүн болбогон шарттарда маалыматты чогултуу үчүн өзүн өзү кармай турган сенсорлор катары иштей ала турган генетикалык жактан өзгөртүлгөн балырларды түзүүнү пландап жатат. Бул канчалык реалдуу жана ал адамзатка кандай коркунуч туудурат?
Өсүмдүктөрдүн табигый мүмкүнчүлүктөрү тиешелүү химиялык заттарды, зыяндуу микроорганизмдерди, радиацияны жана электромагниттик сигналдарды аныктоо үчүн колдонулушу мүмкүн деп болжолдонууда. Ошол эле учурда, алардын геномун өзгөртүү аскерлерге айлана -чөйрөнүн абалын көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет. Бул өз кезегинде колдо болгон техникалык каражаттарды колдонуу менен өсүмдүктөрдүн реакциясын дистанциялык түрдө көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет.
Тил алчаак вирустар
APT программасынын менеджери Блейк Бекстиндин айтымында, бул учурда DARPAнын максаты - ар кандай сценарийлерге колдонулушу мүмкүн болгон, ар кандай биологиялык платформаларды долбоорлоо, түздөө жана түз сыноо үчүн кайра колдонуунун эффективдүү системасын иштеп чыгуу.
Синтетикалык биологиянын өнүгүшүнө активдүү көмөк көрсөткөн америкалык окумуштууларга жана АКШнын аскер департаментине таазим кылалы. Ошол эле учурда, биз күткөн жыйынтыктары адамзаттын пайдасына багытталышы керек болгон акыркы жылдардагы олуттуу прогресс таптакыр жаңы көйгөйдү жаратты, анын кесепеттери күтүүсүз жана алдын ала айтууга болбойт. Көрсө, АКШ азыр табигый шартта жок жасалма (синтетикалык) микроорганизмдерди долбоорлоонун техникалык мүмкүнчүлүгүнө ээ. Бул биологиялык куралдын жаңы мууну (BW) жөнүндө сөз болуп жатканын билдирет.
Эсиңизде болсо, өткөн кылымда АКШнын BW өнүктүрүү боюнча интенсивдүү изилдөөлөрү касиеттери өзгөргөн адамдардагы коркунучтуу инфекциялык оорулардын козгогучтарынын штаммдарын алууга багытталган (спецификалык иммунитетти, полиантибиотикалык каршылыкты, патогендүүлүктү жогорулатуу) жана өнүктүрүүгө багытталган. аларды аныктоо жана коргоо чаралары. Натыйжада генетикалык жактан өзгөртүлгөн микроорганизмдерди индикациялоо жана идентификациялоо методдору жакшыртылды. Бактериялардын табигый жана модификацияланган формаларынан келип чыккан инфекциялардын алдын алуу жана дарылоо схемалары иштелип чыккан.
Рекомбинанттык ДНКнын техникалары менен технологияларын колдонуу боюнча биринчи эксперименттер 70 -жылдары кайра жүргүзүлгөн жана бактериялардын касиеттерин өзгөртө турган гендерди геномуна кошуу менен табигый штаммдардын генетикалык кодун өзгөртүүгө арналган. Бул илимпоздорго биоотунду, бактериялык электр энергиясын, дары-дармектерди, диагностикалык препараттарды жана көп диагностикалык платформаларды, синтетикалык вакциналарды ж.б. өндүрүү сыяктуу маанилүү көйгөйлөрдү чечүү үчүн мүмкүнчүлүктөрдү ачты. Мындай максаттардын ийгиликтүү ишке ашышынын мисалы-бактериянын түзүлүшү. рекомбинанттык ДНКны камтыган жана синтетикалык инсулинди …
Бирок дагы бир жагы бар.2002 -жылы жашоого жөндөмдүү полиовирустар жасалма түрдө синтезделген, анын ичинде 1918 -жылы он миллиондогон адамдардын өмүрүн алган испан тумоосунун патогенине окшогондор. Мындай жасалма штаммдардын негизинде эффективдүү вакциналарды түзүү аракеттери көрүлүүдө.
2007 -жылы J. Craig Venter изилдөө институтунун (JCVI, АКШ) илимпоздору биринчи жолу бир бактерия түрүнүн (Mycoplasma mycoides) бүт геномун башкага (Mycoplasma capricolum) ташууга жөндөмдүү болушкан жана жаңы микроорганизмдин жашоого жөндөмдүүлүгүн далилдешкен.. Мындай бактериялардын синтетикалык келип чыгышын аныктоо үчүн адатта алардын геномуна суу белгилери деп аталган маркерлер киргизилет.
Синтетикалык биология интенсивдүү өнүгүп келе жаткан аймак, гендик инженериянын өнүгүшүндө сапаттык жаңы кадамды билдирет. Организмдердин ортосундагы бир нече гендердин которулушунан тартып, "программаланган" функциялары жана касиеттери бар табиятта жок уникалдуу биологиялык системалардын долбооруна жана курулушуна чейин. Мындан тышкары, геномдук ырааттуулук жана ар кандай микроорганизмдердин толук геномдорунун маалымат базасын түзүү лабораторияда каалаган микробдун ДНК синтези үчүн заманбап стратегияларды иштеп чыгууга мүмкүндүк берет.
Белгилүү болгондой, ДНК төрт негизден турат, алардын ырааттуулугу жана курамы тирүү организмдердин биологиялык касиеттерин аныктайт. Заманбап илим синтетикалык геномго "табигый эмес" негиздерди киргизүүгө мүмкүндүк берет, анын клеткада иштешин алдын ала программалоо өтө кыйын. Ал эми белгисиз ДНК тизмектеринин жасалма геномуна функциялары белгисиз "киргизүү" боюнча мындай эксперименттер буга чейин чет өлкөлөрдө жүргүзүлүүдө. АКШда, Улуу Британияда жана Японияда синтетикалык биология менен алектенген көп тармактуу борборлор түзүлгөн; ал жерде ар кандай адистиктер боюнча изилдөөчүлөр иштейт.
Ошол эле учурда заманбап методикалык ыкмаларды колдонуу патогендүүлүк факторлорунун таптакыр жаңы топтому менен адамзатка белгисиз биологиялык курал химериктерин "кокустан" же атайылап өндүрүү ыктымалдыгын жогорулатары айдан ачык. Ушуга байланыштуу маанилүү аспект пайда болот - мындай изилдөөлөрдүн биологиялык коопсуздугун камсыздоо. Бир катар адистердин айтымында, синтетикалык биология жаңы жашоого жөндөмдүү микроорганизмдердин курулушу менен байланышкан тобокелдиктери жогору болгон ишмердүүлүк чөйрөсүнө кирет. Лабораторияда жаратылган жашоо формалары пробиркадан качып, биологиялык куралга айланышы мүмкүн экенин жокко чыгарууга болбойт жана бул табигый көп түрдүүлүккө коркунуч туудурат.
Өзгөчө көңүл, тилекке каршы, дагы бир маанилүү проблема синтетикалык биология боюнча басылмаларда чагылдырылган эмес, тактап айтканда, жасалма жол менен жаратылган бактериялык геномдун туруктуулугун сактоо. Микробиологдор клетканын касиеттеринин өзгөрүшүнө алып келүүчү бактериялардын жана вирустардын геномундагы бир гендин өзгөрүшүнөн же жоголушунан (жок кылынышынан) улам келип чыгуучу стихиялуу мутациялар кубулушун жакшы билишет. Бирок табигый шарттарда мындай мутациялардын пайда болуу жыштыгы төмөн жана микроорганизмдердин геному салыштырмалуу туруктуулук менен мүнөздөлөт.
Эволюциялык процесс миңдеген жылдар бою микробдор дүйнөсүнүн көп түрдүүлүгүн калыптандырды. Бүгүнкү күндө үй -бүлөлөрдүн, уруулардын жана бактерия менен вирустун бардык классификациясы генетикалык ырааттуулуктун туруктуулугуна негизделген, бул аларды идентификациялоого мүмкүндүк берет жана конкреттүү биологиялык касиеттерди аныктайт. Алар MALDI-ToF массалык спектрометриясын же хромо-массалык спектрометрияны колдонуу менен микроорганизмдердин протеин же май кислотасынын профилин аныктоо, ПТР анализин колдонуу менен ар бир микробго мүнөздүү ДНК тизмектерин аныктоо сыяктуу заманбап диагностикалык ыкмаларды түзүүнүн башталышы болгон. Ошол эле учурда, "кимердик" микробдордун синтетикалык геномунун туруктуулугу азырынча белгисиз жана табият менен эволюцияны канчалык "алдай алганыбызды" алдын ала айтуу мүмкүн эмес. Андыктан, мындай жасалма микроорганизмдердин кокусунан же атайылап лабораториянын сыртына киришинин кесепеттерин алдын ала айтуу өтө кыйын. Жаратылган микробдун "зыянсыздыгы" менен да, анын лабораториядан таптакыр башка шарттар менен "жарыкка" чыгышы өзгөрүлмөлүүлүктүн күчөшүнө жана белгисиз, мүмкүн агрессивдүү касиеттери бар жаңы варианттардын пайда болушуна алып келиши мүмкүн. Бул абалдын ачык мисалында жасалма синтия бактериясынын пайда болушу көрсөтүлөт.
Бөтөлкөдөгү өлүм
Синтия (Mycoplasma laboratorium)-микоплазманын лабораториядан алынган синтетикалык штаммы. Ал көз карандысыз көбөйтүүгө жөндөмдүү жана чет элдик басылмалардын маалыматына ылайык, Мексика булуңунун сууларындагы мунай кырсыгынын кесепеттерин булганууну сиңирүү менен жок кылууга багытталган.
2011 -жылы Жердин экологиясына коркунуч туудурган мунайдын төгүлүшүн жок кылуу үчүн океандарга бактериялар учурулган. Бул шашылыш жана начар эсептелген чечим көп өтпөй оор кесепеттерге айланды - микроорганизмдер көзөмөлдөн чыкты. Журналисттер көк чума деп атаган жана Мексика булуңунда фаунанын жок болуп кетишине алып келген коркунучтуу оору тууралуу кабарлар болгон. Ошол эле учурда калк арасында дүрбөлөң жараткан бардык басылмалар мезгилдүү басылмаларга таандык, ал эми илимий басылмалар унчукпай коюуну туура көрүшөт. Учурда белгисиз өлүмгө алып келүүчү оорунун Синтиядан келип чыккандыгы тууралуу эч кандай түз илимий далилдер жок (же алар атайылап жашырылган). Бирок, отсуз түтүн болбойт, ошондуктан Мексика булуңундагы экологиялык кырсыктын айтылган версиялары кылдаттык менен изилдөөнү талап кылат.
Нефть продуктыларын сиңирүү процессинде синтия жаныбарлардын протеиндерин "диетага" киргизүү менен азыктануу талаптарын өзгөрткөн жана кеңейткен деп болжолдонууда. Балыктын жана башка деңиз жаныбарларынын денесиндеги микроскопиялык жараларга кирип, кан аркылуу бүт органдарга жана системаларга жайылып, кыска убакыттын ичинде жолундагы бардык нерселерди коррозияга учуратат. Бир нече күндүн ичинде мөөрдүн териси жара менен капталган, тынымсыз кан агып, андан кийин толугу менен чирип кеткен. Тилекке каршы, оорунун өлүмгө алып келген учурлары (ошол эле симптом комплекси менен) жана Мексика булуңунда сүзүп жүргөн адамдар жөнүндө маалыматтар бар.
Маанилүү жагдай - синтия болгон учурда, ооруну белгилүү антибиотиктер менен дарылоо мүмкүн эмес, анткени "суу белгилеринен" тышкары бактериялардын геномуна бактерияга каршы дарыларга туруштук берүүчү гендер киргизилген. Экинчиси суроолорду жана күтүлбөгөн нерселерди жаратат. Эмне үчүн адамдар менен жаныбарлардын ооруларын пайда кыла албаган сапрофит микробго антибиотикке туруштук берүүчү гендер керек?
Буга байланыштуу бул инфекциянын чиновниктеринин жана авторлорунун унчукпаганы жок дегенде кызыктай көрүнөт. Кээ бир эксперттердин айтымында, трагедиянын чыныгы масштабын өкмөттүк деңгээлде жашыруу бар. Ошондой эле, синтия колдонулганда, континенттер аралык эпидемиянын пайда болуу коркунучун туудурган кеңири спектрдеги бактериологиялык куралды колдонуу жөнүндө сөз болуп жатат деп болжолдонууда. Ошол эле учурда, дүрбөлөңдү жана ушактарды жок кылуу үчүн Америка Кошмо Штаттарында микроорганизмдерди идентификациялоонун заманбап методдорунун бардык арсеналы бар жана бул белгисиз инфекциянын этиологиялык агентин аныктоо кыйын эмес. Албетте, бул мунайдын тирүү организмге түздөн -түз таасиринин натыйжасы экенин жокко чыгарууга болбойт, бирок оорунун симптомдору анын инфекциялык мүнөзүн көбүрөөк көрсөтөт. Ошентсе да, суроо, биз кайталап айтабыз, тактыкты талап кылат.
Көптөгөн орус жана чет өлкөлүк окумуштуулардын көзөмөлсүз изилдөөлөрү жөнүндө табигый тынчсыздануу. Тобокелчиликти азайтуу үчүн бир нече багыттар сунушталууда - программаланбай турган натыйжалар менен иштелмелер үчүн жеке жоопкерчиликти киргизүү, кесиптик даярдык деңгээлинде илимий сабаттуулукту жогорулатуу жана жалпыга маалымдоо каражаттары аркылуу синтетикалык биологиянын жетишкендиктери жөнүндө кеңири маалымдоо. Бирок коомчулук бул эрежелерди сактоого даярбы? Мисалы, сибирь жарасынын спораларын АКШнын лабораториясынан алып, конвертке салып жиберүү көзөмөлдүн эффективдүүлүгүнөн күмөн жаратат. Мындан тышкары, заманбап мүмкүнчүлүктөрдү эске алуу менен, өзгөчө коркунучтуу инфекциялардын козгогучтарын, ДНКнын синтездөө техникасын, жасалма микробдорду түзүү методдорун кошкондо, бактериялардын генетикалык тизмегинин маалымат базасынын болушу жеңилдейт. Кийинчерээк кызыкдар тараптарга сатуу менен хакерлердин бул маалыматка уруксатсыз кирүүсүн жокко чыгаруу мүмкүн эмес.
Синтияны табигый шарттарга "учуруу" тажрыйбасы көрсөткөндөй, сунушталган бардык чаралар эффективдүү эмес жана айлана -чөйрөнүн биологиялык коопсуздугуна кепилдик бербейт. Мындан тышкары, жаратылышка жасалма микроорганизмди киргизүүнүн узак мөөнөттүү экологиялык кесепеттери болушу мүмкүн экенин жокко чыгарууга болбойт.
Сунуш кылынган көзөмөл чаралары - массалык маалымат каражаттарынын кеңири маалымдуулугу жана микроорганизмдердин жасалма формаларын түзүүдө изилдөөчүлөрдүн этикалык жоопкерчилигинин жогорулашы - азырынча шыктандыруучу эмес. Эң эффективдүү болуп жашоонун синтетикалык формаларынын биологиялык коопсуздугун жана эл аралык жана улуттук деңгээлдеги мониторинг системасын тобокелдиктерди баалоонун жаңы тутумуна ылайык укуктук жөнгө салуу саналат, ал комплекстүү, эксперименталдык далилдерге негизделген изилдөөлөрдү камтышы керек. синтетикалык биология тармагы. Мүмкүн болгон чечим, ошондой эле анын продукциясын колдонуу коркунучун баалоо үчүн эл аралык эксперттик кеңешти түзүү болушу мүмкүн.
Анализ көрсөткөндөй, илим таптакыр жаңы чектерге чыгып, күтүлбөгөн көйгөйлөрдү жараткан. Ушул убакка чейин коркунучтуу агенттерди көрсөтүү жана идентификациялоо схемалары спецификалык антигендик же генетикалык маркерлерди аныктоого негизделген. Ал эми патогендүүлүктүн ар кандай факторлору менен химердик микроорганизмдерди түзүүдө бул ыкмалар натыйжасыз болот.
Мындан тышкары, учурда иштелип чыккан конкреттүү жана шашылыш профилактиканын, этиотроптук коркунучтуу инфекциялардын схемалары да пайдасыз болуп калышы мүмкүн, анткени алар белгилүү патоген үчүн өзгөртүлгөн варианттарды колдонгон учурда да эсептелет.
Адамзат, билбей туруп, биологиялык согуштун жолуна белгисиз кесепеттери менен кирди. Бул согушта жеңүүчүлөр болбошу мүмкүн.
