Em novembro de 2017, a publicação britânica na Internet The Independent publicou um artigo sobre o novo programa de biologia sintética da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada do Departamento de Defesa dos EUA (DARPA), Advanced Plant Technologies (APT). O departamento militar planeja criar algas geneticamente modificadas que possam atuar como sensores autossustentáveis para coletar informações em condições onde o uso de tecnologias tradicionais seja impossível. Quão realista é isso e como isso ameaça a humanidade?
Presume-se que as capacidades naturais das plantas podem ser usadas para detectar produtos químicos relevantes, microorganismos prejudiciais, radiação e sinais eletromagnéticos. Ao mesmo tempo, mudar seu genoma permitirá que os militares controlem o estado do meio ambiente e não só. Isso, por sua vez, permitirá monitorar remotamente a reação das usinas por meio dos meios técnicos existentes.
Vírus obedientes
De acordo com Blake Bextine, Gerente do Programa APT, o objetivo da DARPA neste caso é desenvolver um sistema reutilizável eficiente para projetar, criar diretamente e testar várias plataformas biológicas com capacidades altamente adaptáveis que podem ser aplicadas a uma ampla gama de cenários.
Vamos homenagear os cientistas americanos e o departamento militar dos EUA, que promove ativamente o desenvolvimento da biologia sintética. Ao mesmo tempo, constatamos que os avanços significativos dos últimos anos, cujos resultados esperados deveriam visar o benefício da humanidade, criaram um problema completamente novo, cujas consequências são imprevisíveis e imprevisíveis. Acontece que os Estados Unidos agora têm capacidade técnica para projetar microorganismos artificiais (sintéticos) que estão ausentes em condições naturais. Isso significa que estamos falando de uma nova geração de armas biológicas (BW).
Se você se lembra, no século passado, a pesquisa intensiva dos Estados Unidos sobre o desenvolvimento de BW visava tanto a obtenção de cepas de agentes causadores de doenças infecciosas perigosas em humanos com propriedades alteradas (superação da imunidade específica, resistência a poliantibióticos, aumento da patogenicidade) quanto ao desenvolvimento meios de sua identificação e medidas de proteção. Como resultado, os métodos de indicação e identificação de microrganismos geneticamente modificados foram aprimorados. Foram desenvolvidos esquemas para a prevenção e tratamento de infecções causadas por formas naturais e modificadas de bactérias.
Os primeiros experimentos de uso de técnicas e tecnologias de DNA recombinante foram realizados na década de 70 e se dedicaram a modificar o código genético de cepas naturais por meio da inclusão de genes únicos em seu genoma que pudessem alterar as propriedades das bactérias. Isso abriu oportunidades para os cientistas resolverem problemas importantes como a produção de biocombustíveis, eletricidade bacteriana, drogas, drogas diagnósticas e plataformas multi-diagnóstico, vacinas sintéticas, etc. Um exemplo de implementação bem-sucedida de tais objetivos é a criação de uma bactéria contendo DNA recombinante e produzindo insulina sintética …
Mas também há outro lado. Em 2002, poliovírus viáveis foram sintetizados artificialmente, incluindo aqueles semelhantes ao patógeno da gripe espanhola, que ceifou dezenas de milhões de vidas em 1918. Embora estejam sendo feitas tentativas para criar vacinas eficazes com base em tais cepas artificiais.
Em 2007, cientistas do J. Craig Venter Research Institute (JCVI, EUA) conseguiram pela primeira vez transportar todo o genoma de uma espécie bacteriana (Mycoplasma mycoides) para outra (Mycoplasma capricolum) e comprovaram a viabilidade de um novo microorganismo. Para determinar a origem sintética dessas bactérias, marcadores, as chamadas marcas d'água, geralmente são introduzidos em seu genoma.
A biologia sintética é uma área em desenvolvimento intensivo, representando uma etapa qualitativamente nova no desenvolvimento da engenharia genética. Da transferência de vários genes entre organismos ao desenho e construção de sistemas biológicos únicos que não existem na natureza com funções e propriedades "programadas". Além disso, o sequenciamento genômico e a criação de bancos de dados de genomas completos de diversos microrganismos possibilitarão o desenvolvimento de estratégias modernas de síntese de DNA de qualquer micróbio em laboratório.
Como você sabe, o DNA consiste em quatro bases, cuja sequência e composição determinam as propriedades biológicas dos organismos vivos. A ciência moderna permite a introdução de bases "não naturais" no genoma sintético, cujo funcionamento na célula é muito difícil de programar com antecedência. E esses experimentos de "inserção" no genoma artificial de sequências de DNA desconhecidas com funções desconhecidas já estão sendo realizados no exterior. Nos Estados Unidos, Grã-Bretanha e Japão, foram criados centros multidisciplinares que tratam da biologia sintética, onde trabalham pesquisadores de várias especialidades.
Ao mesmo tempo, é óbvio que o uso de técnicas metodológicas modernas aumenta a probabilidade de produção "acidental" ou deliberada de agentes quiméricos de armas biológicas desconhecidas pela humanidade com um conjunto completamente novo de fatores de patogenicidade. Nesse sentido, surge um aspecto importante - garantir a segurança biológica de tais estudos. Segundo vários especialistas, a biologia sintética pertence a um ramo de atividade com elevados riscos associados à construção de novos microrganismos viáveis. Não se pode descartar que as formas de vida criadas em laboratório possam escapar do tubo de ensaio, transformar-se em armas biológicas, o que ameaçará a diversidade natural existente.
Deve-se prestar atenção especial ao fato de que, infelizmente, outro problema importante não se refletiu nas publicações sobre biologia sintética, a saber, a preservação da estabilidade do genoma bacteriano criado artificialmente. Os microbiologistas estão bem cientes do fenômeno das mutações espontâneas devido a uma mudança ou perda (deleção) de um gene no genoma de bactérias e vírus, que levam a uma mudança nas propriedades da célula. Porém, em condições naturais, a frequência de ocorrência de tais mutações é baixa e o genoma dos microrganismos é caracterizado pela relativa estabilidade.
O processo evolutivo moldou a diversidade do mundo microbiano por milênios. Hoje, toda a classificação de famílias, gêneros e espécies de bactérias e vírus é baseada na estabilidade de sequências genéticas, o que permite sua identificação e determina propriedades biológicas específicas. Eles foram o ponto de partida para a criação de métodos diagnósticos modernos como a determinação de perfis de proteínas ou ácidos graxos de microrganismos usando espectrometria de massa MALDI-ToF ou espectrometria de massa cromossômica, identificação de sequências de DNA específicas para cada micróbio usando análise de PCR, etc. Ao mesmo tempo, a estabilidade do genoma sintético de micróbios "quiméricos" é atualmente desconhecida, e é impossível prever o quanto fomos capazes de "enganar" a natureza e a evolução. Portanto, é muito difícil prever as consequências da penetração acidental ou deliberada de tais microorganismos artificiais fora do laboratório. Mesmo com a "inocuidade" do micróbio criado, sua liberação "na luz" em condições completamente diferentes das do laboratório pode levar a um aumento da mutabilidade e à formação de novas variantes com propriedades desconhecidas e possivelmente agressivas. Uma ilustração vívida dessa posição é a criação de uma bactéria cynthia artificial.
Morte na garrafa
Cynthia (Mycoplasma laboratorium) é uma cepa sintética de micoplasma derivada de laboratório. É capaz de reprodução independente e foi planejado, de acordo com relatos da mídia estrangeira, para eliminar as consequências do desastre de petróleo nas águas do Golfo do México, absorvendo a poluição.
Em 2011, bactérias foram lançadas nos oceanos para destruir derramamentos de óleo que representam uma ameaça para a ecologia da Terra. Essa decisão precipitada e mal calculada logo se transformou em consequências terríveis - os microrganismos ficaram fora de controle. Houve relatos de uma doença terrível, chamada pelos jornalistas de peste azul e que causa a extinção da fauna no Golfo do México. Ao mesmo tempo, todas as publicações que causaram pânico na população pertencem aos periódicos, enquanto as publicações científicas preferem ficar caladas. Atualmente, não há nenhuma evidência científica direta (ou elas estão deliberadamente ocultas) de que a doença fatal desconhecida seja causada por Cynthia. No entanto, não há fumaça sem fogo, portanto, as versões declaradas do desastre ecológico no Golfo do México requerem muita atenção e estudo.
Presume-se que no processo de absorção de produtos petrolíferos, cynthia mudou e expandiu as necessidades nutricionais ao incluir proteínas animais na "dieta". Entrando em feridas microscópicas no corpo de peixes e outros animais marinhos, ele se espalha pela corrente sanguínea para todos os órgãos e sistemas, literalmente corroendo tudo em seu caminho em um curto espaço de tempo. Em poucos dias, a pele das focas fica coberta de úlceras, sangra constantemente e depois apodrece completamente. Infelizmente, houve relatos de casos fatais da doença (com o mesmo complexo de sintomas) e de pessoas nadando no Golfo do México.
Um ponto essencial é o fato de que, no caso da sínteses, a doença não pode ser tratada com antibióticos conhecidos, pois, além das "marcas d'água", foram introduzidos no genoma bacteriano genes de resistência aos antibacterianos. Este último levanta questões e surpresas. Por que o micróbio saprofítico original, incapaz de causar doenças em humanos e animais, precisa de genes de resistência a antibióticos?
A este respeito, o silêncio dos funcionários e autores desta infecção parece no mínimo estranho. Segundo alguns especialistas, há um encobrimento da verdadeira dimensão da tragédia no nível governamental. Sugere-se também que, no caso do uso de sínteses, se trata do uso de armas bacteriológicas de amplo espectro de ação, o que representa uma ameaça do surgimento de uma epidemia intercontinental. Ao mesmo tempo, para dissipar o pânico e os boatos, os Estados Unidos possuem todo o arsenal de métodos modernos de identificação de microrganismos, e não é difícil determinar o agente etiológico dessa infecção desconhecida. Claro, não se pode excluir que isso seja o resultado do efeito direto do óleo sobre um organismo vivo, embora os sintomas da doença indiquem mais sua natureza infecciosa. No entanto, a pergunta, repetimos, requer clareza.
Preocupação natural com a pesquisa descontrolada de muitos cientistas russos e estrangeiros. Para reduzir o risco, várias direções são propostas - a introdução da responsabilidade pessoal pelos desenvolvimentos com resultados não programáveis, um aumento da literacia científica ao nível da formação profissional e uma ampla consciência pública das conquistas da biologia sintética através dos meios de comunicação. Mas a comunidade está pronta para seguir essas regras? Por exemplo, retirar esporos de antraz de um laboratório dos Estados Unidos e enviá-los em envelopes lança dúvidas sobre a eficácia do controle. Além disso, levando em consideração as possibilidades modernas, a disponibilidade de bancos de dados de sequências genéticas de bactérias, incluindo agentes causadores de infecções especialmente perigosas, técnicas de síntese de DNA, métodos de criação de micróbios artificiais, é facilitada. É impossível excluir a obtenção de acesso não autorizado a essas informações por hackers com a posterior venda aos interessados.
Como mostra a experiência de “lançar” Cynthia em condições naturais, todas as medidas propostas são ineficazes e não garantem a segurança biológica do meio ambiente. Além disso, não se pode excluir que pode haver consequências ecológicas a longo prazo da introdução de um microrganismo artificial na natureza.
As medidas de controle propostas - ampla conscientização da mídia e maior responsabilidade ética dos pesquisadores na criação de formas artificiais de microrganismos - ainda não são encorajadoras. O mais eficaz é a regulamentação legal da segurança biológica das formas de vida sintéticas e o sistema de seu monitoramento em nível internacional e nacional de acordo com o novo sistema de avaliação de risco, que deve incluir um estudo abrangente e experimental baseado em evidências das consequências em o campo da biologia sintética. Uma possível solução também poderia ser a criação de um conselho internacional de especialistas para avaliar os riscos do uso de seus produtos.
A análise mostra que a ciência atingiu fronteiras completamente novas e apresentou problemas inesperados. Até ao momento, os esquemas de indicação e identificação de agentes perigosos têm vindo a visar a sua detecção com base na identificação de marcadores antigénicos ou genéticos específicos. Mas ao criar microrganismos quiméricos com diferentes fatores de patogenicidade, essas abordagens são ineficazes.
Além disso, os esquemas atualmente desenvolvidos para profilaxia específica e de emergência, terapia etiotrópica de infecções perigosas também podem se revelar inúteis, uma vez que são calculados, mesmo no caso de se utilizar opções modificadas, para um patógeno conhecido.
A humanidade, sem saber, entrou no caminho da guerra biológica com consequências desconhecidas. Pode não haver vencedores nesta guerra.
