Jesteśmy u progu niezwykłego przełomu w biologii syntetycznej. CRISPR-Cas9, technologia edycji genomu odkryta w 2014 roku, znajduje się na czele tego przełomu. Mamy obietnicę rozwiązania problemów z odżywianiem, chorobami, genetyką i - co najciekawsze - zmodyfikowania ludzkiego genomu na lepsze. Aby uczynić nas lepszymi, szybszymi, silniejszymi, mądrzejszymi: jest to szansa na przemianę nas szybciej niż naturalny dobór i ewolucja opamiętają się.
Oczywiście wielu ekspertów ostrzega przed niebezpieczeństwami związanymi z tymi nowymi możliwościami. Ogromny strumień pieniędzy napływa do start-upów biotechnologicznych, a wyścig na szczyt może prowadzić do ostrych zakrętów. W 2017 roku naukowcy wskrzesili wymarły szczep śmiertelnego wirusa końskiego. CRISPR może pomóc w stworzeniu tajnej broni biologicznej, takiej jak ospa, lub poprawić istniejące choroby, takie jak Ebola, czyniąc je koszmarem dla epidemiologów.
W przypadku przełomów, które wydają się science fiction, zadanie odróżnienia szumu od rzeczywistości może wydawać się przytłaczające. Ale to musi być zrobione, zwłaszcza przez ludzi z dala od nauki. Jak realistycznie ocenić potencjalne ryzyko i korzyści? Nowe badania naukowców z USA i Wielkiej Brytanii, opublikowane niedawno w eLifeSciences, rzucają światło na co najmniej 20 zagadnień bioinżynierii.
Badacze przeanalizowali 20 kierunków rozwoju w różnych horyzontach czasowych: kolejne pięć lat, następne dziesięć i kilkanaście lat. Przewiduje się przełom w sztucznej fotosyntezie w ciągu najbliższych pięciu lat. Ponieważ rośliny mogą przetwarzać dwutlenek węgla w paliwo, sztuczna fotosynteza może mieć kluczowe znaczenie dla kryzysu energetycznego i walki ze zmianami klimatu. Chociaż każdy plan usuwania dwutlenku węgla w walce z klimatem będzie ogromny, ostatnie badania wykazały, że sztuczna fotosynteza może skuteczniej redukować poziom CO2 niż rośliny i przekształcać go w metanol jako paliwo.
W miarę wzrostu światowej populacji kończy się ziemia rolna; potrzebna jest nowa zielona rewolucja, aby nakarmić świat. Odpowiedzią jest poprawa naturalnej fotosyntezy poprzez modyfikację genetyczną, tak jak gen C4 został aktywowany w ryżu. Zwiększyło zbiory ryżu o 50%, a ponieważ ryż jest kolosalnym źródłem kalorii, jest to bardzo potężny przełom.
Badacze spodziewają się również, że w ciągu najbliższych pięciu lat zaczną się poważne kontrowersje. Pierwsza dotyczy etyki manipulacji genami, która prowadzi do pojawienia się populacji o nowych cechach. Wśród owadów, takich jak komary, geny te rozprzestrzeniają się bardzo szybko i ludzie planują wykorzystać je do uczynienia komarów bezpłodnymi. Może to zniszczyć ekosystemy i prowadzić do niezamierzonych konsekwencji. Czy możemy znaleźć sposób na odwrócenie decyzji dotyczącej edycji genów, zanim rozprzestrzeni się ona na pokolenia? Sceptycy w to wątpią.
Kolejna kontrowersja pojawi się w ciągu najbliższych pięciu lat: jak wygodne będzie edytowanie ludzkiego genomu? Naukowcy zauważają, że nasza zdolność do edycji ludzkiego genomu przewyższyła nasze rozumienie funkcji tych genów. Poprzednie badania dotyczyły zasadniczo korelacji statystycznych między warunkami genetycznymi a dziedziczeniem niektórych genów. Być może uważna edycja pozwoli nam przeprowadzić eksperymenty, które ujawnią tajemnice naszego własnego DNA; w końcu nauczyliśmy się, jak pozbyć się myszy z choroby Huntingtona.
Ale tak się składa, że eksperymentowanie z ludźmi niesie ze sobą unikalny zestaw problemów etycznych, a naukowcy zauważają, że rządy światowe nie spieszą się specjalnie, aby sobie z nimi poradzić - a Chiny całkowicie to zaniedbują.
Film promocyjny:
W perspektywie średniookresowej naukowcy obawiają się pojawienia się coraz bardziej wyrafinowanych metod bioinżynierii. Być może za pięć do dziesięciu lat będziemy w stanie stworzyć całe narządy zastępcze, eksperymentując z genami. W ciągu ostatnich kilku lat inżynieria tkankowa nauczyła się już tworzyć lub hodować pęcherze, biodra, pochwy, tchawicę, żyły, tętnice, uszy, skórę, łąkotkę kolana i plastry serca.
Naprawa złamanego serca może brzmieć jak idealne zastosowanie biotechnologii, a ponieważ testy na zwierzętach nadal pokazują, że wytworzone tkanki można z powodzeniem wszczepić, perspektywa jest więcej niż realna. Jednak jest mało prawdopodobne, aby był tani. Czy nie pogłębi to już istniejącej luki w zdrowiu, w której bogaci ludzie mogą przedłużyć swoje życie, wymieniając narządy, podczas gdy inni nie?
Metody te mogą mieć szczególny wpływ na produkcję leków. Szczepionki są świetnym przykładem. Wiele szczepionek jest obecnie wytwarzanych z jaj kurzych, tak jak 70 lat temu. Zgodnie z oczekiwaniami ta stara metoda ma swoje ograniczenia; najważniejsze szczepy wirusa należy znaleźć na kilka miesięcy, zanim faktycznie się rozprzestrzenią, ponieważ wyprodukowanie szczepionki również zajmuje kilka miesięcy. DARPA sponsoruje firmę, która każdego miesiąca próbuje produkować dziesiątki milionów szczepionek przeciw grypie. Jeśli spróbujemy wyprzedzić kolejną pandemię - taką, która może pochłonąć miliony ludzi - po prostu musimy pracować nad technologiami, które nam to umożliwią.
Ale im więcej ludzi, tym większe ryzyko. Bioinżynieria może wytwarzać nielegalne narkotyki. Co gorsza, perspektywa bioinżynierii superwirusa, stworzonego celowo lub nieumyślnie. Informacje genetyczne mogą być nową walutą; Tak jak dzisiejszy algorytm może kosztować miliony lub powodować chaos, tak jutrzejsze geny będą musiały być chronione wszelkimi sposobami. Konsekwencje zhakowania komputera mogą być frustrujące; konsekwencje włamania do osoby mogą być znacznie gorsze.
Ilya Khel
