W 1770 roku niemiecki chemik Carl Wilhelm Scheele przeprowadził eksperyment i zauważył, że wytworzył szkodliwy gaz – chlor. Dwa wieki później inny niemiecki chemik, Fritz Haber, wynalazł proces syntezy i masowej produkcji amoniaku, który zrewolucjonizował rolnictwo, tworząc nowoczesny przemysł nawozowy. W 1918 roku otrzymał on Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii. Ale te same badania, w połączeniu z wcześniejszym odkryciem Scheelego, pomogły stworzyć program broni chemicznej, który Niemcy wykorzystały w I wojnie światowej. Jest to przykład tak zwanego „dylematu podwójnego zastosowania” (lub „skutku”), w którym badania naukowe i technologiczne mają na celu dobro, ale mogą również, celowo lub przypadkowo, zostać wykorzystane do wyrządzenia szkody - pisze Amy Webb na łamach serwisu The Atlantic.’
Traktaty nie nadążają za badaniami
Zarówno w chemii, jak i w fizyce dylemat podwójnego zastosowania jest od dawna przedmiotem zainteresowania i doprowadził do zawarcia międzynarodowych traktatów ograniczających najbardziej niepokojące zastosowania problematycznych badań. Z powodu Konwencji o zakazie prowadzenia badań, produkcji, składowania i użycia broni chemicznej oraz o zniszczeniu jej zapasów (znanej również jako Konwencja o zakazie broni chemicznej) – traktatu podpisanego przez 130 krajów – wiele niebezpiecznych substancji chemicznych, które są czasami używane w badaniach naukowych lub medycznych, musi być monitorowanych i kontrolowanych.
Międzynarodowe traktaty, protokoły wykonawcze i agencje istnieją w celu monitorowania podwójnych zastosowań w chemii, fizyce i sztucznej inteligencji. Jednak biologia syntetyczna jest tak nowa, że traktaty jeszcze nie istnieją. Dyskusje na temat zapobiegania szkodom toczą się w środowisku naukowym od dziesięcioleci.
Nieodpowiedzialne badania czy ogromne osiągnięcie?
W 2000 r. zespół naukowców z Uniwersytetu Stanowego Nowego Jorku w Stony Brook rozpoczął dwuletni eksperyment, którego celem było ustalenie, czy są w stanie zsyntetyzować żywego wirusa od podstaw, wykorzystując jedynie publicznie dostępne informacje genetyczne, dostępne na rynku substancje chemiczne i wysyłkowe DNA. Udało im się. Naukowcy ogłosili, że w swoim laboratorium odtworzyli poliowirusa, używając kodu, materiałów i sprzętu, które każdy (nawet Al-Kaida), mógł dostać w swoje ręce. Stworzyli wirusa, a ich działanie miało być ostrzeżeniem, że terroryści mogą tworzyć broń biologiczną.
Wirus polio jest prawdopodobnie najlepiej zbadanym wirusem wszechczasów, a w momencie przeprowadzania eksperymentu próbki wirusa były przechowywane w laboratoriach na całym świecie. Celem pracy tego zespołu nie było ponowne wprowadzenie go do środowiska naturalnego, ale nauczenie się, jak syntetyzować wirusy. Po raz pierwszy ktoś stworzył tego typu wirusa od podstaw, a Departament Obrony okrzyknął badania zespołu ogromnym osiągnięciem technicznym.
Wiedza o tym, jak syntetyzować wirusowe DNA, pomogła Stanom Zjednoczonym uzyskać nowe spojrzenie na to, jak wirusy mutują, jak uodparniają się na szczepionki i jak mogą być wykorzystywane jako broń. I chociaż stworzenie wirusa w celu zbadania możliwości wykorzystania go jako broni biologicznej może wydawać się wątpliwe z prawnego punktu widzenia, projekt ten nie naruszył żadnych istniejących traktatów o podwójnym zastosowaniu, nawet traktatu z 1972 r. wyraźnie zakazującego broni bakteriologicznej, który zabrania wytwarzania czynników chorobotwórczych (takich jak bakterie, wirusy i toksyny biologiczne), które mogłyby zostać użyte do wyrządzenia krzywdy ludziom, zwierzętom lub roślinom.
Mimo to społeczność naukowa była oburzona. Umyślne stworzenie „syntetycznego ludzkiego patogenu” było „nieodpowiedzialne” – skomentował J. Craig Venter, genetyk i protoplasta biologii syntetycznej.
Wielki powrót ospy?
W 1979 roku Światowa Organizacja Zdrowia oficjalnie ogłosiła eradykację ospy prawdziwej. Było to wielkie osiągnięcie ludzkości, ponieważ ospa jest niesamowicie groźną chorobą: niezwykle zaraźliwą, a nie znamy na nią lekarstwa.
Istnieją tylko dwie znane próbki naturalnej ospy prawdziwej: Jedna znajduje się w Centers for Disease Control and Prevention (Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom, CDC), druga w Państwowym Centrum Badawczym Wirusologii i Biotechnologii w Rosji. Przez lata eksperci ds. bezpieczeństwa i naukowcy debatowali, czy należy zniszczyć te próbki, ponieważ nikt nie chce kolejnej globalnej pandemii ospy. Debata ta stała się bezprzedmiotowa w 2018 r., kiedy zespół badawczy na Uniwersytecie Alberta w Kanadzie zsyntetyzował ospę końską w ciągu zaledwie sześciu miesięcy, z DNA, które zamówił online. Protokół wytwarzania ospy końskiej działałby również w przypadku ospy prawdziwej.
Zespół opublikował szczegółowe wyjaśnienie, w jaki sposób zsyntetyzował wirusa w PLOS One, recenzowanym czasopiśmie naukowym o otwartym dostępie, które każdy może przeczytać online. Artykuł zawierał metodologię, którą naukowcy wykorzystali do wskrzeszenia końskiego wirusa, wraz z najlepszymi praktykami dla tych, którzy chcieliby powtórzyć eksperyment we własnym laboratorium. Na korzyść zespołu przemawia fakt, że przed opublikowaniem swoich badań, ich główny badacz postąpił zgodnie z protokołem naukowym i powiadomił rząd Kanady. Zespół ujawnił również swoje konkurencyjne interesy. Jeden z badaczy był również dyrektorem generalnym i prezesem firmy o nazwie Tonix Pharmaceuticals, firmy biotechnologicznej badającej nowe metody leczenia zaburzeń neurologicznych; firma ta wraz z uniwersytetem rok wcześniej złożyła wniosek patentowy w USA na „syntetyczne chimeryczne wirusy ospy”. Nikt - ani rząd kanadyjski, ani redaktorzy czasopisma - nie odesłali prośby o unieważnienie pracy.
Terroryści mogą zmutować śmiertelny patogen
Eksperymenty z poliowirusem i końską ospą dotyczyły syntezy wirusów przy użyciu technologii zaprojektowanej w dobrych intencjach. Naukowcy i eksperci ds. bezpieczeństwa obawiają się czegoś innego: terrorystów, którzy nie tylko syntetyzują śmiertelny patogen, ale celowo mutują go tak, aby zyskał na sile, odporności i szybkości. Naukowcy prowadzą takie badania w laboratoriach o wysokim poziomie bezpieczeństwa, próbując przewidzieć najgorsze scenariusze patogenów poprzez ich tworzenie i badanie. Ron Fouchier, wirusolog z Centrum Medycznego Erasmusa w Rotterdamie, ogłosił w 2011 roku, że udało mu się zmutować wirusa ptasiej grypy H5N1 w taki sposób, że mógł on być przenoszony z ptaków na ludzi, a następnie między ludźmi, jako nowy szczep śmiertelnej grypy.
Przed pojawieniem się wirusa COVID-19, to wirus H5N1 był najgorszym, jaki dotknął naszą planetę od czasu grypy hiszpanki z 1918 roku. W czasie, gdy Fouchier przeprowadzał swój eksperyment, wiadomo było, że tylko 565 osób zostało zarażonych wirusem H5N1, ale miał on wysoki wskaźnik śmiertelności: 59 procent osób, które zostały zarażone, zmarło. Fouchier wykorzystał jeden z najgroźniejszych naturalnie występujących wirusów grypy, z jakim kiedykolwiek mieliśmy do czynienia, i uczynił go jeszcze bardziej zabójczym. Nie istniała żadna szczepionka na H5N1. Istniejący wirus był już odporny na leki przeciwwirusowe zatwierdzone do leczenia. Odkrycie Fouchiera, które zostało sfinansowane częściowo przez rząd USA, przeraziło naukowców i ekspertów ds. bezpieczeństwa do tego stopnia, że w bezprecedensowym posunięciu Narodowy Naukowy Komitet Doradczy ds. Bezpieczeństwa Biologicznego, działający w ramach Narodowego Instytutu Zdrowia, zwrócił się do czasopism Science i Nature o zredagowanie części jego pracy przed publikacją. Obawiano się, że niektóre szczegóły i dane dotyczące mutacji mogą umożliwić nieuczciwemu naukowcowi, wrogiemu rządowi lub grupie terrorystów stworzenie własnej, hiper-zaraźliwej wersji H5N1.
Mutacja wirusów niczym bomba atomowa
Właśnie przeżyliśmy globalną pandemię, której powtórzenia nikt nie chce. Możemy mieć szczepionki COVID-19, ale droga do endemiczności jest wyboista i będzie wiązała się z nieobliczalną liczbą zgonów i zachorowań. Zanim będziemy mogli mieć nadzieję na wyeliminowanie SARS-CoV-2, tak jak to miało miejsce w przypadku ospy prawdziwej, pojawi się więcej mutacji i wiele nowych szczepów. Niektóre z nich mogą wpływać na organizm w sposób, jakiego jeszcze nie widzieliśmy, a nawet nie potrafimy sobie wyobrazić. Nadal będziemy żyć w ogromnej niepewności co do tego, jak i kiedy wirus będzie dalej mutował.
Jeśli chodzi o biologię syntetyczną, eksperci ds. bezpieczeństwa są szczególnie zaniepokojeni przyszłymi kwestiami podwójnego zastosowania. Tradycyjna ochrona – strategie bezpieczeństwa mające na celu ochronę ludności – nie sprawdzą się w walce z przeciwnikiem, który przystosował produkty genetyczne do użycia jako broń biologiczna.
W artykule z sierpnia 2020 r. opublikowanym w czasopiśmie akademickim CTC Sentinel, które koncentruje się na współczesnych zagrożeniach terrorystycznych, Ken Wickiser, biochemik i zastępca dziekana ds. badań w West Point, napisał: „w miarę jak techniki inżynierii molekularnej biologów syntetycznych stają się coraz bardziej solidne i powszechne, prawdopodobieństwo napotkania jednego lub więcej z tych zagrożeń staje się niemal pewne... Zmiana krajobrazu zagrożeń stworzona przez te techniki rywalizuje tylko z rozwojem bomby atomowej”.
Biologiczny wyścig zbrojeń
W grudniu 2017 r. administracja Donalda Trumpa wydała nowe wytyczne oczyszczające drogę dla finansowanych przez rząd badań nad wzmocnieniem funkcji, mających na celu nie tylko monitorowanie nowych potencjalnych patogenów, ale także zachęcanie do badania celowych mutacji. Dla innych narodów jest to jasny sygnał: Stany Zjednoczone pracują nad wirusową bronią biologiczną. Ostatnią rzeczą, jakiej nam teraz potrzeba, jest biologiczny wyścig zbrojeń. Warto zauważyć, że firmy produkujące szczepionki nie wezwały publicznie do przeprowadzenia badań nad efektem wzmocnienia funkcji ani nie wskazały, że badania te pomogłyby im w zwiększeniu łańcuchów dostaw przyszłych szczepionek.
Zakaz prowadzenia badań nad przyrostem funkcji nie jest równoznaczny z całkowitym zaprzestaniem prac nad syntetycznymi wirusami, szczepionkami, lekami antywirusowymi czy testami na obecność wirusów. Jesteśmy otoczeni przez wirusy. Są one ważne i integralne dla naszych ekosystemów. Można je wykorzystać do korzystnych funkcji, takich jak precyzyjne antybiotyki dla trudnych do zabicia mikrobów, leczenie raka i nośniki dla terapii genowych. Powinniśmy jednak monitorować tego typu prace równie dokładnie jak rozwój technologii nuklearnych.
