Nel novembre 2017, la pubblicazione Internet britannica The Independent ha pubblicato un articolo sul nuovo programma di biologia sintetica del Dipartimento della difesa degli Stati Uniti Advanced Research Projects Agency (DARPA), Advanced Plant Technologies (APT). Il dipartimento militare prevede di creare alghe geneticamente modificate che possano fungere da sensori autosufficienti per raccogliere informazioni in condizioni in cui l'uso delle tecnologie tradizionali è impossibile. Quanto è realistico questo e in che modo minaccia l'umanità?
Si presume che le capacità naturali delle piante possano essere utilizzate per rilevare sostanze chimiche rilevanti, microrganismi dannosi, radiazioni e segnali elettromagnetici. Allo stesso tempo, cambiare il loro genoma consentirà ai militari di controllare lo stato dell'ambiente e non solo. Ciò, a sua volta, consentirà di monitorare a distanza la reazione degli impianti utilizzando i mezzi tecnici esistenti.
Virus obbedienti
Secondo Blake Bextine, Program Manager di APT, l'obiettivo di DARPA in questo caso è sviluppare un sistema riutilizzabile efficiente per progettare, creare e testare direttamente varie piattaforme biologiche con capacità altamente adattabili che possono essere applicate a una vasta gamma di scenari.
Rendiamo omaggio agli scienziati americani e al dipartimento militare degli Stati Uniti, che promuove attivamente lo sviluppo della biologia sintetica. Allo stesso tempo, notiamo che i significativi progressi degli ultimi anni, i cui risultati attesi dovrebbero essere volti a beneficio dell'umanità, hanno creato un problema completamente nuovo, le cui conseguenze sono imprevedibili e imprevedibili. Si scopre che gli Stati Uniti ora hanno la capacità tecnica di progettare microrganismi artificiali (sintetici) che sono assenti in condizioni naturali. Ciò significa che stiamo parlando di una nuova generazione di armi biologiche (BW).
Se ricordi, nel secolo scorso, un'intensa ricerca statunitense sullo sviluppo della BW mirava sia a ottenere ceppi di agenti causali di pericolose malattie infettive nell'uomo con proprietà alterate (superamento dell'immunità specifica, resistenza ai poliantibiotici, aumento della patogenicità), sia a sviluppare mezzi delle loro misure di identificazione e protezione. Di conseguenza, sono stati migliorati i metodi di indicazione e identificazione dei microrganismi geneticamente modificati. Sono stati sviluppati schemi per la prevenzione e il trattamento delle infezioni causate da forme naturali e modificate di batteri.
I primi esperimenti sull'utilizzo di tecniche e tecnologie del DNA ricombinante risalgono agli anni '70 ed erano dedicati alla modifica del codice genetico di ceppi naturali inserendo nel loro genoma singoli geni che potessero modificare le proprietà dei batteri. Ciò ha aperto agli scienziati opportunità per risolvere problemi così importanti come la produzione di biocarburanti, elettricità batterica, farmaci, farmaci diagnostici e piattaforme multidiagnostiche, vaccini sintetici, ecc. Un esempio dell'implementazione di successo di tali obiettivi è la creazione di un batterio contenente DNA ricombinante e produce insulina sintetica…
Ma c'è anche un altro lato. Nel 2002 sono stati sintetizzati artificialmente poliovirus vitali, compresi quelli simili all'agente patogeno dell'influenza spagnola, che causò decine di milioni di vittime nel 1918. Sebbene si stiano facendo tentativi per creare vaccini efficaci basati su tali ceppi artificiali.
Nel 2007, gli scienziati del J. Craig Venter Research Institute (JCVI, USA) sono stati in grado per la prima volta di trasportare l'intero genoma di una specie batterica (Mycoplasma mycoides) in un'altra (Mycoplasma capricolum) e hanno dimostrato la vitalità di un nuovo microrganismo. Per determinare l'origine sintetica di tali batteri, vengono solitamente introdotti nel loro genoma dei marcatori, i cosiddetti watermark.
La biologia sintetica è un'area in forte sviluppo, che rappresenta un passo qualitativamente nuovo nello sviluppo dell'ingegneria genetica. Dal trasferimento di più geni tra organismi alla progettazione e costruzione di sistemi biologici unici che non esistono in natura con funzioni e proprietà "programmate". Inoltre, il sequenziamento genomico e la creazione di banche dati di genomi completi di vari microrganismi consentiranno di sviluppare moderne strategie per la sintesi del DNA di qualsiasi microbo in laboratorio.
Come sapete, il DNA è costituito da quattro basi, la cui sequenza e composizione determinano le proprietà biologiche degli organismi viventi. La scienza moderna consente l'introduzione di basi "innaturali" nel genoma sintetico, il cui funzionamento nella cellula è molto difficile da programmare in anticipo. E tali esperimenti di "inserimento" nel genoma artificiale di sequenze di DNA sconosciute con funzioni sconosciute sono già in corso all'estero. Negli Stati Uniti, in Gran Bretagna e in Giappone sono stati istituiti centri multidisciplinari che si occupano di biologia sintetica, dove lavorano ricercatori di varie specialità.
Allo stesso tempo, è ovvio che l'uso di moderne tecniche metodologiche aumenta la probabilità di produzione "accidentale" o deliberata di agenti chimerici di armi biologiche sconosciute all'umanità con una serie completamente nuova di fattori di patogenicità. A questo proposito, sorge un aspetto importante: garantire la sicurezza biologica di tali studi. Secondo un certo numero di specialisti, la biologia sintetica appartiene al campo di attività con alti rischi associati alla costruzione di nuovi microrganismi vitali. Non si può escludere che forme di vita create in laboratorio possano fuoriuscire dalla provetta, trasformarsi in armi biologiche, e questo metterà a rischio la diversità naturale esistente.
Un'attenzione particolare dovrebbe essere prestata al fatto che, sfortunatamente, un altro importante problema non si è riflesso nelle pubblicazioni sulla biologia sintetica, ovvero la conservazione della stabilità del genoma batterico creato artificialmente. I microbiologi sono ben consapevoli del fenomeno delle mutazioni spontanee dovute a un cambiamento o perdita (delezione) di un gene nel genoma di batteri e virus, che portano a un cambiamento nelle proprietà della cellula. Tuttavia, in condizioni naturali, la frequenza di insorgenza di tali mutazioni è bassa e il genoma dei microrganismi è caratterizzato da relativa stabilità.
Il processo evolutivo ha plasmato la diversità del mondo microbico per millenni. Oggi l'intera classificazione di famiglie, generi e specie di batteri e virus si basa sulla stabilità delle sequenze genetiche, che ne consente l'identificazione e determina specifiche proprietà biologiche. Sono stati il punto di partenza per la creazione di metodi diagnostici moderni come la determinazione dei profili di proteine o acidi grassi di microrganismi mediante spettrometria di massa MALDI-ToF o spettrometria di massa cromo, identificazione di sequenze di DNA specifiche per ciascun microbo mediante analisi PCR, ecc. Allo stesso tempo, la stabilità del genoma sintetico dei microbi "chimerici" è attualmente sconosciuta, ed è impossibile prevedere quanto siamo stati in grado di "ingannare" la natura e l'evoluzione. Pertanto, è molto difficile prevedere le conseguenze della penetrazione accidentale o deliberata di tali microrganismi artificiali al di fuori del laboratorio. Anche con l'"innocuità" del microbo creato, il suo rilascio "nella luce" con condizioni completamente diverse dal laboratorio può portare a una maggiore mutabilità e alla formazione di nuove varianti con proprietà sconosciute, possibilmente aggressive. Una vivida illustrazione di questa posizione è la creazione di un batterio artificiale cynthia.
Morte sulla bottiglia
Cynthia (Mycoplasma laboratorium) è un ceppo sintetico di micoplasma derivato da laboratorio. È in grado di riprodursi in modo indipendente ed era destinato, secondo i resoconti dei media stranieri, a eliminare le conseguenze del disastro petrolifero nelle acque del Golfo del Messico assorbendo l'inquinamento.
Nel 2011, i batteri sono stati lanciati negli oceani per distruggere le fuoriuscite di petrolio che rappresentano una minaccia per l'ecologia della Terra. Questa decisione avventata e mal calcolata si trasformò presto in terribili conseguenze: i microrganismi andarono fuori controllo. Ci sono state segnalazioni di una terribile malattia, chiamata dai giornalisti la peste blu e che ha causato l'estinzione della fauna nel Golfo del Messico. Allo stesso tempo, tutte le pubblicazioni che hanno causato il panico tra la popolazione appartengono ai periodici, mentre le pubblicazioni scientifiche preferiscono tacere. Attualmente, non ci sono prove scientifiche dirette (o sono deliberatamente nascoste) che la malattia mortale sconosciuta sia causata da Cynthia. Tuttavia, non c'è fumo senza fuoco, quindi le versioni dichiarate del disastro ecologico nel Golfo del Messico richiedono molta attenzione e studio.
Si presume che nel processo di assorbimento dei prodotti petroliferi, Cynthia abbia modificato e ampliato le esigenze nutrizionali includendo proteine animali nella "dieta". Entrando in ferite microscopiche sul corpo di pesci e altri animali marini, si diffonde attraverso il flusso sanguigno a tutti gli organi e sistemi, corrodendo letteralmente tutto sul suo cammino in breve tempo. In pochi giorni, la pelle delle foche è ricoperta di ulcere, sanguina costantemente e quindi completamente marcita. Purtroppo, sono stati segnalati casi mortali della malattia (con lo stesso complesso di sintomi) e persone che nuotano nel Golfo del Messico.
Un punto essenziale è il fatto che nel caso della sintia, la malattia non può essere trattata con antibiotici noti, poiché, oltre alle "filigrane", sono stati introdotti nel genoma batterico geni per la resistenza ai farmaci antibatterici. Quest'ultimo solleva interrogativi e sorprese. Perché il microbo saprofita originario, incapace di causare malattie nell'uomo e negli animali, ha bisogno di geni di resistenza agli antibiotici?
A questo proposito, il silenzio dei funzionari e degli autori di questa infezione appare quantomeno strano. Secondo alcuni esperti, a livello di governo si nasconde la reale portata della tragedia. Si suggerisce inoltre che nel caso dell'uso di synthia, si parli dell'uso di armi batteriologiche di ampio spettro d'azione, che rappresentano una minaccia per l'emergere di un'epidemia intercontinentale. Allo stesso tempo, per dissipare il panico e le voci, gli Stati Uniti hanno l'intero arsenale di metodi moderni per identificare i microrganismi e non è difficile determinare l'agente eziologico di questa infezione sconosciuta. Naturalmente, non si può escludere che questo sia il risultato dell'effetto diretto dell'olio su un organismo vivente, sebbene i sintomi della malattia indichino maggiormente la sua natura infettiva. Tuttavia, la domanda, lo ripetiamo, richiede chiarezza.
Preoccupazione naturale per la ricerca incontrollata di molti scienziati russi e stranieri. Per ridurre il rischio, vengono proposte diverse direzioni: l'introduzione della responsabilità personale per gli sviluppi con risultati non programmabili, un aumento dell'alfabetizzazione scientifica a livello di formazione professionale e un'ampia consapevolezza pubblica dei risultati della biologia sintetica attraverso i media. Ma la community è pronta a seguire queste regole? Ad esempio, prelevare spore di antrace da un laboratorio statunitense e inviarle in buste mette in dubbio l'efficacia del controllo. Inoltre, tenendo conto delle possibilità moderne, è facilitata la disponibilità di database di sequenze genetiche di batteri, compresi agenti causali di infezioni particolarmente pericolose, tecniche di sintesi del DNA, metodi per creare microbi artificiali. Non è possibile escludere l'ottenimento di accessi non autorizzati a tali informazioni da parte di hacker con la successiva vendita agli interessati.
Come dimostra l'esperienza del "lancio" di Cynthia in condizioni naturali, tutte le misure proposte sono inefficaci e non garantiscono la sicurezza biologica dell'ambiente. Inoltre, non si può escludere che l'introduzione in natura di un microrganismo artificiale possa avere conseguenze ecologiche a lungo termine.
Le misure di controllo proposte - diffusa consapevolezza dei media e maggiore responsabilità etica dei ricercatori nella creazione di forme artificiali di microrganismi - non sono ancora incoraggianti. La più efficace è la regolamentazione legale della sicurezza biologica delle forme di vita sintetiche e il sistema del loro monitoraggio a livello internazionale e nazionale secondo il nuovo sistema di valutazione del rischio, che dovrebbe includere uno studio completo e basato sull'evidenza sperimentale delle conseguenze in campo della biologia sintetica. Una possibile soluzione potrebbe anche essere la creazione di un consiglio internazionale di esperti per valutare i rischi derivanti dall'utilizzo dei suoi prodotti.
L'analisi mostra che la scienza ha raggiunto frontiere completamente nuove e ha posto problemi inaspettati. Finora, gli schemi per l'indicazione e l'identificazione di agenti pericolosi sono stati finalizzati alla loro rilevazione sulla base dell'identificazione di specifici marcatori antigenici o genetici. Ma quando si creano microrganismi chimerici con diversi fattori di patogenicità, questi approcci sono inefficaci.
Inoltre, gli schemi attualmente sviluppati per la profilassi specifica e di emergenza, la terapia etiotropica delle infezioni pericolose possono anche rivelarsi inutili, poiché calcolati, anche nel caso di utilizzo di opzioni modificate, per un patogeno noto.
L'umanità, inconsapevolmente, è entrata nel percorso della guerra biologica con conseguenze sconosciute. Potrebbero non esserci vincitori in questa guerra.
