Новости и мнения

Мнение: этические границы необходимы для использования синтетической ДНК

Недавно расширенный генетический алфавит, который включает в себя четыре синтетических нуклеотида, подчеркивает необходимость строгих границ при их использовании.

Исследование, опубликованное на прошлой неделе, расширяет редизайн генетического кода на 4 миллиарда лет от алфавита пар из четырех нуклеотидов до алфавита из восьми пар оснований путем включения искусственных нуклеотидов. Ученые, возглавляемые Стивеном Беннером из Фонда прикладной молекулярной эволюции и биомолекулярных наук Firebird во Флориде, также определили вариант РНК-полимеразы бактериофага, который транскрибирует синтетическую ДНК в синтетическую РНК.

Ранее научная группа во главе с Флойдом Ромесбергом из Научно-исследовательского института Скриппса использовала свои собственные пары синтетических оснований для создания бактерий, которые копируют искусственную ДНК , переводят ДНК в мРНК и создают новые типы аминокислот.

Это технологически впечатляющие достижения, и применение этих открытий в переводе может быть революционным. В своей статье Беннер и его коллеги обсуждают потенциал логарифмического расширения возможностей биокомпьютеров для кодирования видео или создания РНК в качестве каталитических биологических препаратов. Ромесберг писал о возможности включения своей шестиосновной синтетической ДНК в функциональный анализ ПЦР или использования его для создания нового, чувствительного теста на вирусы в крови. Он основал компанию Synthorx для разработки этого и других продуктов для лечения аутоиммунных заболеваний и рака. Технология фирмы может также предложить уникальную возможность для создания новых вакцин или новых организмов для биоремедиации.

Чтобы признать эти технологические достижения во всей их сложности, необходимо признать возможные этические границы их использования. Одной из замечательных особенностей биологии нуклеиновых кислот является способность каждого живого организма исправлять большинство, но не все ошибки в нормальной репликации ДНК зародышевой линии. Оставшиеся ошибки являются источником новизны, от которой зависит естественный отбор для выживания некоторых представителей вида, когда обстоятельства могут требовать новизны в качестве поддерживающей мутации.

Точность репликации ДНК достаточно высока, потому что репликационные ДНК-полимеразы эффективно отбирают правильные нуклеотиды для реакции полимеризации и осуществляют восстановление ДНК с помощью пререпликативных и пострепликативных методов с использованием процессов удаления нуклеотидов, удаления оснований и восстановления несоответствия. Даже бактерии обладают эффективными процессами репарации ДНК. Подсчитано, что один неправильный нуклеотид включается только один раз на 10 8 –10 10 нуклеотидов, полимеризованных. В отсутствие репарации ДНК может произойти более 6000 ошибок на геном человека на клеточное деление, что может привести к катастрофическим последствиям, если их не контролировать. Пока мы не знаем, что клетки могут сканировать и восстанавливать мутации в синтетической ДНК, было бы преждевременно создавать организмы с использованием синтетической ДНК.

Очевидным шагом, который можно было бы предпринять быстро, было бы требование, чтобы биологи синтетического генетического кода соответствовали действующим государственным стандартам и правилам биологической опасности. , , и призвать к международному соглашению по таким правилам, возможно, через Организацию Объединенных Наций.

Естественный отбор с репарацией ДНК оказался селективным в создании генетического разнообразия для поддержания жизни на земле с помощью нашей четырехосновной нуклеотидной системы. Внедрение структурно глубоких химических изменений в ДНК в живых системах может привести к непредсказуемым и, возможно, летальным результатам, позволяя естественному отбору проходить через конкуренцию между существующими формами жизни и новыми с использованием модифицированных генетических кодов.

Второе беспокойство – это потенциал этой технологии для создания организмов, которые могут быть использованы в качестве оружия биотеррора. Исследования двойного назначения – биологические эксперименты с законными научными целями, которые могут быть использованы не по назначению для создания угрозы общественному здоровью или национальной безопасности – представляют серьезную проблему. Хотя эта этическая проблема не ограничивается синтетической ДНК, мы надеемся, что правительства, которые сейчас отслеживают, покупают ли группы потенциальные вирусные последовательности, которые могут быть использованы для создания оружия биотеррора, признают, что способность включать синтетическую ДНК в вирулентные патогены является новым источником потенциальное оружие двойного назначения.

Мы призываем созвать комиссию ученых и учреждений, которые финансируют их исследования, чтобы обсудить вопрос о том, следует ли приостановить некоторые новые направления работы с использованием модифицированных генетических кодов до тех пор, пока их долгосрочная безопасность не будет проанализирована в строго контролируемых условиях. , Такая комиссия может оказать положительное влияние на возможные исследования с использованием новой технологии, о чем свидетельствует конференция Асиломар в 1975 году, когда впервые и на сегодняшний день единственный раз ученые самостоятельно отрегулировали свои исследования при изучении переноса генов в бактериях. (Один из нас, Р.П., инициировал призыв организовать встречу в Асиломаре, которая привела к выработке принципов саморегулирования.)

Поскольку саморегулирование в духе Асиломара может быть неэффективным в наши дни, учитывая приватизацию и глобальный охват большей части медицинской науки, очевидным шагом, который можно было бы предпринять быстро, было бы требование, чтобы биологи синтетического генетического кода находились под текущим правительством стандарты и правила биологической опасности, если они проводят эксперимент по синтетической биологии с живыми организмами, и призвать к заключению международного соглашения по таким правилам, возможно, через Организацию Объединенных Наций.

Должен ли быть генетический межсетевой экран в исследованиях? Хотим ли мы, чтобы наши потомки увидели, кто победит в будущем соревновании между искусственными и естественными формами жизни на основе ДНК? Существует концептуальная разница между перепрограммированием существующих генетических компонентов с использованием технологий редактирования генов и использованием синтетической ДНК для реорганизации живых организмов. В целом, мы обеспокоены тем, что нерегулируемые исследования в области синтетической ДНК могут привести к непреднамеренной катастрофе, и мы твердо верим, что в исследованиях и медицине ваши действия должны основываться не на том, что вы можете сделать, а на том, что вы должны делать.

Джон Д. Лойке , профессор биологии в Touro College и University Systems, пишет для The Scientist регулярную колонку о биоэтике . Роберт Поллак – профессор биологических наук в Колумбийском университете.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *