Биоинженеры боятся открыть «ящик Пандоры»
Мы стоим на пороге необычайного прорыва в области синтетической биологии. CRISPR-Cas9, технология редактирования генома, открытая в 2014 году, находится на передовой этого прорыва. Нам обещают решить проблемы с питанием, болезнями, генетикой и — что самое интересное — модифицировать человеческий геном в лучшую сторону. Сделать нас лучше, быстрее, сильнее, умнее: это шанс переделать нас быстрее, чем опомнится естественный отбор и эволюция.
Конечно, многие эксперты предупреждают об опасности этих новых возможностей. Огромный поток денег вливается в биотехнологические стартапы, и гонка к первенству может срезать острые углы. В 2017 году ученые воскресили вымерший штамм смертельного лошадиного вируса. CRISPR может помочь в создании тайного биологического оружия, например оспы, либо усовершенствовать уже существующие болезни, например Эбола, превратив их в кошмар для эпидемиологов.
С такими прорывами, которые кажутся научной фантастикой, задача отличить шумиху от реальности может показаться непосильной. Но это нужно делать, особенно людям, далеким от науки. Как реально оценить потенциальные риски и выгоды? Новое исследование, проведенное учеными из США и Великобритании, недавно опубликованное в eLifeSciences, проливает свет по меньшей мере на 20 проблем, связанных с биоинженерией.
Исследователи разобрали 20 направлений развития в разных временных горизонтах: следующие пять лет, следующие десять лет и больше десяти лет. В ближайшие пять лет ожидается прорыв в искусственном фотосинтезе. Поскольку растения могут превращать углекислый газ в топливо, искусственный фотосинтез может иметь решающее значение для энергетического кризиса и борьбы с изменением климата. Хотя любая схема по удалению углекислого газа в борьбе климата будет огромной, недавние исследования показали, что искусственный фотосинтез может снижать уровень CO2 эффективнее растений и преобразовывать его в метанол для топлива.
У нас заканчивается сельскохозяйственная земля, поскольку население мира продолжает расти; чтобы прокормить мир, нужна новая Зеленая революция. Ответом будет улучшение природного фотосинтеза посредством генетической модификации, как ген C4 был активирован в рисе. С его помощью урожай риса вырос на 50%, а поскольку рис это колоссальный источник калорий, это очень мощный прорыв.
Исследователи также ожидают, что в ближайшие пять лет начнется несколько серьезных споров. Первый касается этики генных манипуляций, которые приводят к появлению популяции с новыми характеристиками. Среди насекомых вроде комаров эти гены распространяются очень быстро, а люди планируют использовать их, чтобы сделать комаров бесплодными. Это может нанести ущерб экосистемам и привести к непреднамеренным последствиям. Сможем ли мы найти способ отменить решение, связанное с редактированием генов, пока оно не распространится на целые поколения? Скептики сомневаются.
Еще один спор развернется в ближайшие пять лет: насколько удобно будет редактировать геном человека? Ученые отмечают, что наша способность редактировать геном человека превзошла наше понимание функций этих генов. Предыдущие исследования по сути изучали статистические корреляции между генетическими условиями и наследованием определенных генов. Возможно, осторожное редактирование позволит нам проводить эксперименты, которые откроют нам тайны нашей собственной ДНК; в конце концов, мы научились избавлять мышей от болезни Хантингтона.
Но так случилось, что эксперименты с людьми влекут за собой уникальный набор этических проблем, и ученые отмечают, что мировые правительства не особо спешат с ними разбираться — а Китай и вовсе пренебрегает.
В среднесрочной перспективе ученые обеспокоены появлением все более сложных методов биоинженерии. Возможно, через пять-десять лет мы сможем создавать целые органы на замену, экспериментируя с генами. За последние несколько лет инженерия тканей уже научилась создавать или выращивать мочевые пузыри, тазобедренные суставы, влагалища, трахею, вены, артерии, уши, кожу, мениск колена и заплатки на сердце.
Ремонт сломанного сердца может звучать как идеальное использование биотехнологий, и поскольку испытания на животных не прекращаются и демонстрируют, что созданные ткани можно весьма успешно имплантировать, эта перспектива более чем реальна. Однако вряд ли это будет дешево. Кроме того, не усугубит ли это уже имеющийся разрыв в здравоохранении, когда богатые люди смогут продлевать себе жизнь за счет замены органов, а остальные нет?
Особенное влияние эти методы могут оказать на производство препаратов. Вакцины — блестящий пример. В настоящее время многие вакцины производятся с использованием куриных яиц, точно так же, как и 70 лет назад. Как и ожидалось, у такого старого метода есть свои ограничения; самые важные штаммы вируса нужно находить за месяцы до их непосредственного распространения, потому что на производство вакцины также требуется несколько месяцев. DARPA спонсирует компанию, которая пытается производить десятки миллионов порций вакцины гриппа за месяц. Если мы попытаемся обогнать очередную пандемию — которая может унести жизни миллионов — мы просто обязаны работать над технологиями, которые позволят нам это сделать.
Но чем больше становится людей, тем больше появляется рисков. С помощью биоинженерии могут производить незаконные наркотики. Хуже того перспектива появления биоинженерного супервируса, созданного намеренно или ненамеренно. Генетическая информация может стать новой валютой; как алгоритм сегодня может стоить миллионы или чинить хаос, так и гены завтрашнего дня придется охранять всеми силами. Последствия взлома компьютера могут быть неприятны; последствия взлома человека могут быть куда хуже.
Мы стоим на пороге необычайного прорыва в области синтетической биологии. CRISPR-Cas9, технология редактирования генома, открытая в 2014 году, находится на передовой этого прорыва. Нам обещают решить проблемы с питанием, болезнями, генетикой и — что самое интересное — модифицировать человеческий геном в лучшую сторону. Сделать нас лучше, быстрее, сильнее, умнее: это шанс переделать нас быстрее, чем опомнится естественный отбор и эволюция.
Конечно, многие эксперты предупреждают об опасности этих новых возможностей. Огромный поток денег вливается в биотехнологические стартапы, и гонка к первенству может срезать острые углы. В 2017 году ученые воскресили вымерший штамм смертельного лошадиного вируса. CRISPR может помочь в создании тайного биологического оружия, например оспы, либо усовершенствовать уже существующие болезни, например Эбола, превратив их в кошмар для эпидемиологов.
С такими прорывами, которые кажутся научной фантастикой, задача отличить шумиху от реальности может показаться непосильной. Но это нужно делать, особенно людям, далеким от науки. Как реально оценить потенциальные риски и выгоды? Новое исследование, проведенное учеными из США и Великобритании, недавно опубликованное в eLifeSciences, проливает свет по меньшей мере на 20 проблем, связанных с биоинженерией.
Исследователи разобрали 20 направлений развития в разных временных горизонтах: следующие пять лет, следующие десять лет и больше десяти лет. В ближайшие пять лет ожидается прорыв в искусственном фотосинтезе. Поскольку растения могут превращать углекислый газ в топливо, искусственный фотосинтез может иметь решающее значение для энергетического кризиса и борьбы с изменением климата. Хотя любая схема по удалению углекислого газа в борьбе климата будет огромной, недавние исследования показали, что искусственный фотосинтез может снижать уровень CO2 эффективнее растений и преобразовывать его в метанол для топлива.
У нас заканчивается сельскохозяйственная земля, поскольку население мира продолжает расти; чтобы прокормить мир, нужна новая Зеленая революция. Ответом будет улучшение природного фотосинтеза посредством генетической модификации, как ген C4 был активирован в рисе. С его помощью урожай риса вырос на 50%, а поскольку рис это колоссальный источник калорий, это очень мощный прорыв.
Исследователи также ожидают, что в ближайшие пять лет начнется несколько серьезных споров. Первый касается этики генных манипуляций, которые приводят к появлению популяции с новыми характеристиками. Среди насекомых вроде комаров эти гены распространяются очень быстро, а люди планируют использовать их, чтобы сделать комаров бесплодными. Это может нанести ущерб экосистемам и привести к непреднамеренным последствиям. Сможем ли мы найти способ отменить решение, связанное с редактированием генов, пока оно не распространится на целые поколения? Скептики сомневаются.
Еще один спор развернется в ближайшие пять лет: насколько удобно будет редактировать геном человека? Ученые отмечают, что наша способность редактировать геном человека превзошла наше понимание функций этих генов. Предыдущие исследования по сути изучали статистические корреляции между генетическими условиями и наследованием определенных генов. Возможно, осторожное редактирование позволит нам проводить эксперименты, которые откроют нам тайны нашей собственной ДНК; в конце концов, мы научились избавлять мышей от болезни Хантингтона.
Но так случилось, что эксперименты с людьми влекут за собой уникальный набор этических проблем, и ученые отмечают, что мировые правительства не особо спешат с ними разбираться — а Китай и вовсе пренебрегает.
В среднесрочной перспективе ученые обеспокоены появлением все более сложных методов биоинженерии. Возможно, через пять-десять лет мы сможем создавать целые органы на замену, экспериментируя с генами. За последние несколько лет инженерия тканей уже научилась создавать или выращивать мочевые пузыри, тазобедренные суставы, влагалища, трахею, вены, артерии, уши, кожу, мениск колена и заплатки на сердце.
Ремонт сломанного сердца может звучать как идеальное использование биотехнологий, и поскольку испытания на животных не прекращаются и демонстрируют, что созданные ткани можно весьма успешно имплантировать, эта перспектива более чем реальна. Однако вряд ли это будет дешево. Кроме того, не усугубит ли это уже имеющийся разрыв в здравоохранении, когда богатые люди смогут продлевать себе жизнь за счет замены органов, а остальные нет?
Особенное влияние эти методы могут оказать на производство препаратов. Вакцины — блестящий пример. В настоящее время многие вакцины производятся с использованием куриных яиц, точно так же, как и 70 лет назад. Как и ожидалось, у такого старого метода есть свои ограничения; самые важные штаммы вируса нужно находить за месяцы до их непосредственного распространения, потому что на производство вакцины также требуется несколько месяцев. DARPA спонсирует компанию, которая пытается производить десятки миллионов порций вакцины гриппа за месяц. Если мы попытаемся обогнать очередную пандемию — которая может унести жизни миллионов — мы просто обязаны работать над технологиями, которые позволят нам это сделать.
Но чем больше становится людей, тем больше появляется рисков. С помощью биоинженерии могут производить незаконные наркотики. Хуже того перспектива появления биоинженерного супервируса, созданного намеренно или ненамеренно. Генетическая информация может стать новой валютой; как алгоритм сегодня может стоить миллионы или чинить хаос, так и гены завтрашнего дня придется охранять всеми силами. Последствия взлома компьютера могут быть неприятны; последствия взлома человека могут быть куда хуже.
