Искусственную клетку можно будет напечатать на 4D-принтере

c8e32c60-4fda-41c5-8b08-2fc16be08032.jpg

Синтетическая биология... Новый, непривычный термин. Хотя в этой области уже работает более 100 крупных лабораторий по всему миру. Так что это такое, благо или опасность? На вопросы отвечает  Геннадий Анищенко.

Что же такое синтетическая биология? О ней знает пока лишь узкий круг специалистов.
Геннадий Анищенко: Уже не узкий. В последние десять лет наблюдается бурный рост публикаций и патентных заявок. Это не генная инженерия, когда ученые манипулируют отдельными генами. Это новая технология получения рукотворной формы жизни. Синтетическая биология - это проектирование и создание новых искусственных живых систем с заданными свойствами. Если, скажем, продукт нанотехнологий - материал, то синтетическая биология продуцирует живой организм, способный к самостоятельному существованию и размножению. Предполагается появление новых организмов, ранее не встречавшихся в природе.
Возобновление интереса к синтетической биологии связано с именем американского исследователя Крейга Вентера, который стоял у истоков расшифровки человеческого генома, после чего заложил практический фундамент конструирования биологических объектов. Основал собственный институт. В наши дни синтетическая биология по степени накопленного научного потенциала на том же уровне, что и компьютерная индустрия в период ее становления и бурного роста.
Мы станем свидетелями революции в области биотехнологии?
Ученые создадут живое сердце с помощью 3D-принтера
Геннадий Анищенко: Именно так. Очевидный интерес к синтетической биологии во многом обусловлен теми возможностями, которые открываются перед человечеством. Ожидаемые практические приложения новой науки охватывают наиболее актуальные направления: инновационные методы лечения, производство вакцин, продукции пищевого и химического сырья, включая биотопливо. Синтетическая биология сулит если не победу, то, по крайней мере, глобальный прорыв в борьбе с болезнями, голодом, энергетическим кризисом.
Из чего складывается синтетическая биология?
Геннадий Анищенко: Она состоит из нескольких технологических компонент. Первая. Полногеномное секвенирование (расклад, расщепление. - И.К.), чтобы прочесть ДНК. Рост мощностей в этой области феноменален, скорость секвенирования каждый год возрастает более чем вдвое, а геном человека сегодня прочитывается менее чем за сутки и стоит это 1000 долларов.
Далее. Биоинформатика. Это направление, объединяющее методы компьютерного анализа генома и моделирования структуры белков. Уже есть общедоступные международные базы данных, содержащие последовательности расшифрованных геномов, в том числе патогенных микроорганизмов. Наконец, нанотехнологии, делающие возможным синтез полинуклеотидных цепей любой требуемой длины. Так уже создана искусственная "испанка", вирус полиомиелита и др. А в перспективе 4D-принтеры позволят "распечатывать" и более сложные объекты, самостоятельно принимающие нужную форму и конфигурацию функциональных устройств, в которые можно интегрировать искусственный геном. А ключевой элемент - искусственная клетка, обладающая минимально необходимым набором генов, достаточных для жизни и размножения. Она основа для построения живых систем, в которые загружаются функциональные блоки в зависимости от желаемого результата.
Но история знает: новые технологии могут использоваться не только во благо...
Геннадий Анищенко: Могут. Не случайно синтетическая биология - один из приоритетных направлений национального Агентства Передовых Оборонных Исследовательских Проектов (DARPA). Продукты синтетической биологии при неправильном использовании могут подвергнуть существенной опасности здравоохранение, сельское хозяйство, животных... Да всю окружающую среду.
Изменение вирулентности (то есть способностей данного инфекционного агента) болезнетворных микроорганизмов, маскировка от средств лабораторной диагностики, приобретение антибиотико-устойчивости - все эти риски неизбежно сопутствуют вмешательству в генетический код. Очевидно, что технологические перспективы синтетической биологии представляют непреодолимый интерес для сил, заинтересованных в преднамеренном использовании патогенных биологических агентов. Биологическое оружие, или агенты биотерроризма, созданные на основе общедоступных геномов опасных инфекционных болезней в ничем не примечательных лабораториях, могут представлять реальную угрозу. Штаммы со скрытым или отсроченным действием, бинарные агенты или патогенны, обладающие выборочным действием, которое может проявляться в виде иммунодефицита, рака и др.
Ученые приблизились к разгадке тайны жизни
Практическое применение искусственных форм жизни связано с их выходом в окружающую среду. И значит, вопросы оценки риска не ограничиваются вопросами обеспечения биобезопасности работ в пределах научных лабораторий. Наделяя искусственные живые системы определенными свойствами, невозможно предугадать все последствия.
Даже ставшие привычными генно-модифицированные растения нередко вытесняют свои природные аналоги не только с прилавков магазинов, но и из окружающей среды. В Индии, США, Канаде зафиксированы случаи передачи от генно- модифицированных растений к дикорастущим видам устойчивости к гербицидам, что сделало их "суперсорняками".
Яркий пример новых угроз - возможность появления новых способов производства наркотических средств. Так, не пригодный для получения морфина прицветниковый мак становится его продуцентом, что делает возможным его использование не только в медицинских целях, но и для получения наркотиков. Этому способствуют отсутствие регламентирующих документов по культивированию данного вида мака и его дикорастущие популяции.
Но самое опасное - это угроза распространения среди людей принципиально новых возбудителей инфекционных болезней, с которыми человечество ранее не встречалось. Опираясь на исторический опыт, связанный с масштабными эпидемиями чумы, "испанки", атипичной пневмонии и ряда других болезней, а также учитывая современные математические модели распространения опасных инфекций, можно говорить: человечество не имеет универсальной защиты и уязвимо по отношению к таким угрозам.
Именно новые инфекционные болезни обладают наибольшим потенциалом к глобальному распространению и нанесению непоправимого ущерба. А беспрецедентная доступность технологий иллюстрируется примером так называемых "биохакеров", которые работают по принципу "инновации доступны всем".
Низкая стоимость, относительная простота и широкая доступность технологии формируют уникальную область, в которой не действуют принципы профессиональной этики. Сотни биологов-самоучек продолжают модифицировать генетический код бактерий. И вот следствие: опасные биологические субстанции уже находятся в руках негосударственных объектов, над которыми отсутствует какой-либо контроль.
Ничего себе перспектива!
Геннадий Анищенко: Не надо так мрачно. Правовое обеспечение работ, связанных с синтетической биологией, представлено в ряде международных и национальных документов.
Но, учитывая новые угрозы, необходима и новая нормативная база. У нас же нет представления о том, как себя поведет принципиально новый организм.
Геннадий Анищенко: Угрозы, связанные с синтетической биологией, до сих пор не получили адекватной оценки. Экспертное сообщество признает: эти риски исключительно высоки и по масштабу возможных последствий сопоставимы с ядерными. И, безусловно, требуется нормативное закрепление на глобальном и национальном уровнях новой системы оценки рисков. На основе современных критериев опасности исследований, объектов на которых они проводятся, и получаемых продуктов. В обозримой перспективе автоматизация биотехнологических процедур откроет путь к искусственной эволюции - конвейерному производству огромного количества синтетических живых систем, каждая из которых, выйдя из лаборатории, может реализовать сценарий с нежелательными и даже катастрофическими последствиями для всего человечества.
Помимо утилитарных вопросов оценки пользы или вреда существует и этический аспект.
Геннадий Анищенко: Мировая научная общественность всерьез озабочена проблемой этической оценки искусственной эволюции. Необходимо найти ответ на вопрос: имеет ли право человек ускорять эволюцию в миллионы раз, не обладая достаточным уровнем предвидения последствий, действуя по принципу "осуществлять все, что технически достижимо"?
Российская газета