Редактирование генома человека, 3D-печать замещающих органов и искусственный фотосинтез - область биоинженерии открывает большие перспективы для решения основных проблем, стоящих перед нашим обществом. Но, как подчеркивается в новой статье, опубликованной сегодня, эти события создают как возможности, так и риски в краткосрочной и долгосрочной перспективе.
Быстрые разработки в области синтетической биологии и связанных с ней инструментов и методов, включая более широко доступные методы редактирования генов, существенно расширили наши возможности в области биоинженерии - применения принципов и методов из инженерии в биологические системы, часто с цель решения «реальных» проблем.
В отчете, опубликованном в журнале с открытым доступом eLife, международная группа экспертов во главе с доктором Бонни Уинтл и доктором Кристианом Р. Бёмом из Центра изучения экзистенциального риска Кембриджского университета изложила перспективы промышленность, новаторы, ученые и сообщество безопасности в Великобритании и США о том, что они считают основными возникающими проблемами в этой области.
Д-р Уинтл говорит: «Рост биоэкономики обещает решить глобальные экологические и социальные проблемы, но, как показано в нашей статье, он также может создавать новые виды проблем и рисков. действуйте с осторожностью, чтобы убедиться, что мы можем безопасно и надежно воспользоваться преимуществами."
Доклад предназначен в качестве резюме и отправной точки для лиц, определяющих политику в целом ряде секторов, для дальнейшего изучения тех вопросов, которые могут иметь отношение к ним.
Среди вопросов, выделенных в отчете как наиболее актуальных в течение следующих пяти лет:
- Искусственный фотосинтез и улавливание углерода для производства биотоплива. Если удастся преодолеть технические препятствия, такие разработки могут способствовать внедрению в будущем систем улавливания углерода и обеспечить устойчивые источники товарных химикатов и топлива.
- Улучшение фотосинтеза для продуктивности сельского хозяйства. Синтетическая биология может стать ключом к повышению урожайности на обрабатываемых в настоящее время землях и, следовательно, помочь в обеспечении продовольственной безопасности за счет усиления фотосинтеза и сокращения доуборочных потерь, а также сокращения послеуборочных и постпотребительские отходы.
- Синтетические генные драйвы - Генные драйвы способствуют наследованию предпочтительных генетических признаков среди видов, например, для предотвращения размножения комаров, переносящих малярию. Однако эта технология поднимает вопросы о том, может ли она изменить экосистемы, потенциально даже создавая ниши, где могут закрепиться новые переносчики болезней или новый болезнетворный организм.
- Редактирование генома человека. Технологии инженерии генома, такие как CRISPR/Cas9, позволяют увеличить продолжительность жизни и здоровье человека. Однако их реализация ставит серьезные этические дилеммы. Вполне возможно, что отдельные лица или государства, располагающие финансовыми и технологическими средствами, могут принять решение о предоставлении стратегических преимуществ будущим поколениям.
- Исследования оборонных ведомств в области биологической инженерии. Области синтетической биологии, в которые инвестируют некоторые оборонные ведомства, повышают риск «двойного назначения». Например, одна программа предполагает использовать насекомых для распространения сконструированных вирусов растений, которые придают признаки целевым растениям, которыми они питаются, с целью защиты сельскохозяйственных культур от потенциальных патогенов растений, но такие технологии вполне могут быть использованы и другими для нанесения вреда мишеням.
В течение следующих пяти-десяти лет авторы определили сферы интересов, в том числе:
- Регенеративная медицина: 3D-печать частей тела и тканевая инженерия. Хотя эта технология, несомненно, облегчит страдания, вызванные травмами и множеством болезней, обращение вспять процесса распада, связанного с возрастом, по-прежнему чревато этическими, социальными и экономическими проблемами. Системы здравоохранения быстро перегрузятся из-за затрат на пополнение частей тела граждан по мере их старения и могут привести к появлению новых социально-экономических классов, поскольку только те, кто может оплатить такой уход самостоятельно, могут продлить свои здоровые годы.
- Терапия на основе микробиома. Микробиом человека вовлечен в большое количество заболеваний человека, от болезни Паркинсона до рака толстой кишки, а также в метаболические состояния, такие как ожирение и диабет 2 типа. Подходы синтетической биологии могут значительно ускорить разработку более эффективных терапевтических средств на основе микробиоты. Однако существует риск того, что ДНК генетически модифицированных микробов может распространиться на другую микробиоту в микробиоме человека или в более широкую окружающую среду.
- Пересечение информационной безопасности и биоавтоматизации. Достижения в области технологий автоматизации в сочетании с более быстрыми и надежными инженерными методами привели к появлению роботизированных «облачных лабораторий», где цифровая информация преобразуется в ДНК, а затем экспрессируется в некоторых целевых организмах.. Это открывает возможности для новых видов угроз информационной безопасности, которые могут включать в себя вмешательство в цифровые последовательности ДНК, ведущее к производству вредных организмов, и саботаж производства вакцин и лекарств путем атак на критические базы данных последовательностей ДНК или оборудование..
В более долгосрочной перспективе выявленные проблемы включают:
- Новые производители разрушают фармацевтические рынки - общественные биолаборатории и стартапы адаптируют и обмениваются методами и инструментами для биологических экспериментов и инженерии. В сочетании с открытыми бизнес-моделями и технологиями с открытым исходным кодом это может открыть возможности для производства методов лечения, адаптированных к региональным заболеваниям, которые транснациональные фармацевтические компании могут не счесть прибыльными. Но это вызывает опасения по поводу потенциального нарушения существующих производственных рынков и цепочек поставок сырья, а также опасения по поводу неадекватного регулирования, менее строгого контроля качества продукции и неправильного использования.
- Платформенные технологии для борьбы с возникающими пандемиями болезней - Новые инфекционные заболевания, такие как недавние вспышки болезней, вызванных вирусами Эбола и Зика, - и потенциальные атаки с применением биологического оружия требуют масштабируемой, гибкой диагностики и лечения. Новые технологии могут обеспечить быструю идентификацию и разработку вакцин-кандидатов, а также систем производства антител на растительной основе.
- Смена моделей собственности в биотехнологии. Появление непатентованных общих инструментов и снижение технических барьеров для инженерной биологии может помочь тем, кто живет в условиях ограниченных ресурсов, получить выгоду от развития устойчивой биоэкономики на основе местных потребности и приоритеты, особенно там, где новые достижения открыты для других, чтобы на них можно было опереться.
Д-р Дженни Моллой комментирует: «Неоднократно возникала тема неравенства доступа к технологии и ее преимуществам. Появление незапатентованных инструментов с открытым исходным кодом может обеспечить широкий обмен знаниями в области биологической инженерии. и расширить доступ к льготам для жителей развивающихся стран."
Профессор Джонатан Напьер из Rothamsted Research добавляет: «Вызовы, воплощенные в Целях устойчивого развития, потребуют всевозможных идей и инноваций для достижения значительных результатов. В сельском хозяйстве мы находимся на пороге новых парадигм того, как и что мы растем и где. Демонстрация справедливости и полезности таких подходов имеет решающее значение для обеспечения общественного признания, а также для оказания значимого воздействия».
Д-р Кристиан Р. Бём заключает: «По мере появления и развития этих технологий мы должны обеспечить общественное доверие и признание. к более открытой науке и способности решать проблемы, которые несоразмерно затрагивают развивающийся мир, такие как продовольственная безопасность и болезни. Но продолжение работы без соответствующих мер предосторожности и общественного консенсуса - какой бы ни была польза для общественного здравоохранения - может нанести ущерб этой области на многие годы, чтобы прийти."