Синтетическая биология – друг или враг? Каких угроз нам следует ожидать?

Аннотация

Синтетическая биология – недавно появившаяся ветвь технологий двойного назначения, новая область применения инженерных принципов в биологии. Цель работы – показать основные технологические приемы этой технологии и привести конкретные примеры ее использования для создания новых видов биологических поражающих агентов и приемов ведения биологической войны, ранее немыслимых и представленных только в научно-фантастических книгах. Основные инструменты и методические приемы синтетической биологии: синтез и секвенирование больших фрагментов ДНК; разработка «платформы» («шасси») – т.е. системы-хозяина, несущей генетический набор инструментов для экспрессии желаемых генов сконструированного биологического пути, доставляемых подходящими векторами; разработка систем транскрипции, не истощающих ресурсы клетки (синтетические промоторы и факторы транскрипции); инструменты модификации генома (нуклеаза CRISPR/Cas9, нуклеазы цинковых пальцев, TALE нуклеазы, мегануклеазы); и компьютерные инструменты (участвующие в базовом структурном проектировании и синтезе; в проектировании сети; в прогнозировании поведения/функции/реакции). Синтетическая биология уже показала большие возможности в воссоздании известных патогенных вирусов и патогенных бактерий; в повышении опасности для людей существующих патогенных бактерий и вирусов (например, путем повышения их вирулентности или способности преодолевать иммунитет); создании патогенов, ранее не существовавших в природе; производства токсичных химикатов или биохимических веществ с использованием естественных и искусственных метаболических путей; изготовлении токсических веществ посредством синтеза in situ; изменение микробиома человека; изменения иммунной системы человека; модификации генома человека путем добавления, удаления или модификации генов или посредством эпигенетических изменений, которые изменяют экспрессию генов и могут передаваться от родителя к ребенку во время репродукции, распространяя генетические изменения в популяции. В работе подробно рассмотрены возможности синтетической биологии для разработки новых средств и способов ведения биологической войны. Например, введение в геном вируса эктромелии (оспы мышей) гена интерлейкина-4 значительно повысило его вирулентность для мышей. Он подавлял первичные иммунные ответы и преодолевал ранее существовавший иммунитет к исходному вирусу. Аналогичный результат был получен с рекомбинантным аденовирусом, кодирующим нейрональный токсин индийской змеи бунгаруса – бунгаротоксин. Путем введения в составе инъекционных препаратов антигенов, похожих на собственные белки человека, можно за короткий срок вызвать аутоиммунное состояние у тысяч людей, которое проявится у них через годы рассеянным склерозом и другими энцефалопатиями. Приводится работа, опубликованная в 2018 г., в которой утверждается, что современные технологии синтетической биологии и математического моделирования эпидемий, если уже известен иммунодоминантный эпитоп патогена, позволяют сконструировать такой его вариант, который при «столкновении» с наиболее вероятным иммунным ответом человека будет эволюционировать в сторону большей контагиозности и способности преодолевать иммунитет, сформировавшийся в результате уже перенесенной болезни или вакцинации. Автор считает, что необходимо не только постоянно отслеживать эти новые биотехнологии двойного назначения, но и совершенствовать традиционные и научные методы мониторинга их использования.