W 1770 roku niemiecki chemik Carl Wilhelm Scheele przeprowadził eksperyment, w wyniku którego nieoczekiwanie powstał trujący gaz. Badacz uznał go za „utleniony kwas solny”, choć dziś wiemy, że był to chlor. Dwa stulecia później niemiecki chemik Fritz Haber opracował metodę syntezy i masowej produkcji amoniaku, co dało początek nowoczesnemu przemysłowi nawozowemu i zrewolucjonizowało tym samym rolnictwo. Haber otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1918 roku. Jednakże jego badania, w połączeniu z wcześniejszym odkryciem Scheelego, umożliwiły stworzenie broni chemicznej, którą Niemcy stosowali podczas I wojny światowej.
Jest to doskonały przykład „dylematu podwójnego zastosowania, polegającego na tym, że badania naukowe i techniczne, które mają służyć ogólnemu dobru, mogą też celowo lub przypadkowo zostać wykorzystane do wyrządzenia szkody. Zarówno w chemii, jak i w fizyce dylemat podwójnego zastosowania od dawna stanowi poważny problem i przyczynek do zawierania międzynarodowych traktatów ograniczających najbardziej niepokojące zastosowania kontrowersyjnych badań. Ze względu na konwencję o zakazie prowadzenia badań, produkcji, składowania i użycia broni chemicznej oraz o zniszczeniu jej zapasów (znaną również jako konwencja o zakazie broni chemicznej lub CWC) – traktat podpisany w Paryżu przez 130 państw – wykorzystanie wielu niebezpiecznych chemikaliów w badaniach naukowych lub medycznych musi być monitorowane i ściśle kontrolowane.
Jednym z przykładów jest rycyna, która naturalnie występuje w nasionach rącznika pospolitego i służy do produkcji nieszkodliwego dla ludzi oleju rycynowego, ale sama w sobie jest śmiertelnie toksyczna nawet w najmniejszych dawkach. Już krótka ekspozycja na jej opary lub spożycie żywności skażonej niewielką ilością substancji może doprowadzić do zgonu. Na liście CWC znajduje się również trietanoloamina, która jest stosowana w leczeniu infekcji ucha i w preparatach do usuwania zalegającej woskowiny usznej, a w kosmetyce do zagęszczania kremów do twarzy i równoważenia pH pianek do golenia, ale może być również używana do produkcji gazu musztardowego.
Z podobnymi traktatami, procedurami egzekwowania postanowień i agencjami monitorującymi podwójne zastosowania mamy do czynienia w dziedzinie chemii, fizyki i sztucznej inteligencji. Ale biologia syntetyczna jest tak młodą dziedziną, że nie podlega jeszcze żadnym umowom międzynarodowym, mimo że w społeczności naukowej od dziesięcioleci toczy się dyskusja o tym, jak zapobiegać szkodom.
W latach 2000–2002 zespół naukowców z Uniwersytetu Stony Brook prowadził eksperyment, którego celem było ustalenie, czy można zsyntetyzować żywego wirusa od podstaw, używając wyłącznie publicznych informacji genetycznych, powszechnie dostępnych substancji chemicznych i DNA sprzedawanego drogą wysyłkową. (Projekt kosztował 300 tysięcy dolarów i został sfinansowany przez DARPA w ramach przeciwdziałania wojnie biologicznej).
Naukowcy kupili krótkie odcinki DNA i starannie je poskładali, używając dziewiętnastu dodatkowych markerów, aby odróżnić syntetycznego wirusa od naturalnego szczepu, który próbowali odtworzyć.
Odnieśli sukces. 12 lipca 2002 roku – tuż po tym, jak Amerykanie świętowali pierwszy Dzień Niepodległości po atakach terrorystycznych z 11 września i miliony obywateli odczuły ulgę, że tego dnia nie doszło do kolejnego strasznego wydarzenia – ogłosili, że udało im się odtworzyć wirus polio przy użyciu informacji genetycznych, materiałów i sprzętu, do których każdy, nawet Al-Kaida, miał łatwy dostęp. Ich eksperyment miał być ostrzeżeniem, że terroryści mogą wytwarzać broń biologiczną i nie potrzebują żywego wirusa, aby uczynić śmiertelnie niebezpieczne narzędzie z patogenu, takiego jak wirus ospy czy ebola.
Wirus polio jest prawdopodobnie najintensywniej badanym wirusem w historii, i w czasie, gdy naukowcy ze Stony Brook prowadzili swój eksperyment, próbki patogenu były przechowywane w laboratoriach na całym świecie. Celem eksperymentu nie była reintrodukcja szczepów polio, lecz poznanie metod tworzenia wirusów.
Po raz pierwszy stworzono tego typu wirusa od podstaw, a Departament Obrony uznał to za ogromne osiągnięcie. Umiejętność syntetyzowania wirusowego DNA może pomóc badaczom w Stanach Zjednoczonym lepiej zrozumieć, w jak sposób wirusy mutują, stają się odporne na szczepionki i mogą być przekształcane w śmiercionośną broń.
I chociaż tworzenie wirusa w celu poznania jego potencjalnego użycia jako broni biologicznej może wydawać się dyskusyjne z prawnego punktu widzenia, wspomniany projekt nie naruszył żadnych istniejących traktatów o podwójnym zastosowaniu, nawet traktatu z 1972 roku, wyraźnie zakazującego wytwarzania czynników chorobotwórczych – takich jak bakterie, wirusy i toksyny biologiczne – które mogłyby zostać użyte na niekorzyść ludzi, zwierząt lub roślin.
Niemniej społeczność naukowa była wzburzona. Celowe opracowanie „syntetycznego ludzkiego patogenu” było „nieodpowiedzialne” – powiedział wtedy Craig Venter.
Nie był to jednak odosobniony incydent. W 1979 roku Światowa Organizacja Zdrowia ogłosiła, że wirus ospy prawdziwej, nazywanej również czarną ospą, został całkowicie zwalczony. Było to wielkie osiągnięcie ludzkości, ponieważ ospa prawdziwa jest naprawdę diaboliczną chorobą – niezwykle zakaźną i pozwalającą jedynie na leczenie objawowe. Powoduje wysoką gorączkę, wymioty, silny ból brzucha, czerwoną wysypkę i bolesne, żółtawe, ropne wykwity, które najpierw są umiejscowione na błonie śluzowej gardła, a następnie rozprzestrzeniają się na usta, policzki, oczy i czoło. W miarę jak wirus sieje spustoszenie w organizmie, zmiany pojawiają się na podeszwach stop, wnętrzach dłoni, w okolicy bruzdy międzypośladkowej i na całej powierzchni pośladków chorego. Każdy ruch powoduje ucisk na zmiany chorobowe, aż w końcu pęcherze pękają, wydzielając gęsty płyn złożony z martwej tkanki i wirusa.
Istnieją tylko dwie znane próbki naturalnej ospy prawdziwej: jedna jest przechowywana w CDC, a druga w Państwowym Centrum Wirusologii i Biotechnologii w Rosji. Przez lata eksperci ds. bezpieczeństwa i naukowcy debatowali, czy zniszczyć te próbki. Nikt przecież nie chce kolejnej globalnej pandemii czarnej ospy.
Dyskusja okazała się jednak bezcelowa, kiedy w 2018 roku zespół badawczy z Uniwersytetu Alberty w Kanadzie w zaledwie sześć miesięcy zsyntetyzował wirusa ospy końskiej, wymarłej kuzynki ospy prawdziwej, z DNA, które zamówiono online.
Protokół zastosowany do stworzenia wirusa ospy końskiej z pewnością sprawdziłby się również w przypadku ospy prawdziwej. Zespół opublikował wyczerpujący raport z przebiegu eksperymentu w „PLOS One”, recenzowanym, ogólnodostępnym czasopiśmie naukowym, które każdy może przeczytać online.
Artykuł zawierał opis metod, których użyto do wskrzeszenia ospy końskiej, wzbogacony o najlepsze praktyki dla tych, którzy chcieliby powtórzyć eksperyment we własnych laboratoriach. Na korzyść zespołu przemawia fakt, że przed opublikowaniem wyników główny badacz postępował zgodnie z protokołem, tak jak Yang w przypadku zmodyfikowanych grzybów, i poinformował rząd kanadyjski o planowanej publikacji.
Zespół ujawnił również zaistniały konflikt interesów: jeden z badaczy był również dyrektorem generalnym i prezesem Tonix Pharmaceuticals, firmy biotechnologicznej badającej nowatorskie podejścia do zaburzeń neurologicznych; rok wcześniej Tonix Pharmaceuticals i Uniwersytet Alberty złożyły w amerykańskim urzędzie patentowym wniosek o przyznanie patentu na „syntetyczne chimeryczne pokswirusy”.
Nikt – ani rząd kanadyjski, ani redaktorzy czasopisma – nie wystosował prośby o zaniechanie publikacji wyników. Eksperymenty z wirusem polio i ospy końskiej dotyczyły syntezy wirusów z wykorzystaniem technologii, które powstały w dobrej wierze. Naukowcy i eksperci ds. bezpieczeństwa obawiają się czegoś innego: że terroryści nie tylko zsyntetyzują śmiercionośny patogen, ale też celowo zmutują go, aby stał się silniejszy, odporniejszy i szybszy. Naukowcy prowadzą takie eksperymenty w laboratoriach o najwyższym poziomie bezpieczeństwa biologicznego, próbując przewidzieć najgorsze scenariusze poprzez tworzenie i badanie potencjalnie śmiercionośnych patogenów.
Ron Fouchier, wirusolog z Erasmus Medical Center w Rotterdamie, ogłosił w 2011 roku, że wzmocnił wirusa ptasiej grypy H5N1, aby mógł on przenosić się z ptaków na ludzi, a następnie między ludźmi, jako nowy szczep śmiertelnej grypy. Przed nastaniem COVID-19 H5N1 był najgorszym wirusem, jaki zaatakował naszą planetę od czasu grypy hiszpanki, która siała spustoszenie w latach 1918–1920. W czasie, gdy Fouchier przeprowadzał swój eksperyment, tylko 565 osób było zarażonych H5N1, ale wskaźnik śmiertelności był wysoki: 59% zarażonych zmarło.
Podsumowując, Fouchier sięgnął po jeden z najniebezpieczniejszych naturalnie występujących wirusów grypy, z jakimi kiedykolwiek mieliśmy do czynienia, i uczynił go jeszcze groźniejszym. Powiedział, że dokonał licznych zmian w sekwencji genetycznej H5N1, tak aby wirus unosił się w powietrzu, a zatem był znacznie bardziej zaraźliwy. Nie istniała żadna szczepionka przeciwko H5N1, a dotychczasowy wirus był już odporny na zatwierdzone leki przeciwwirusowe.
Odkrycie Fouchiera, częściowo sfinansowane przez rząd Stanów Zjednoczonych, tak bardzo przeraziło naukowców i ekspertów ds. bezpieczeństwa, że Narodowa Rada Naukowa ds. Bezpieczeństwa Biologicznego (NSABB), działająca w ramach NIH, zwróciła się w bezprecedensowym posunięciu do czasopism „Science” i „Nature” z prośbą o usunięcie fragmentów jego artykułu przed publikacją. Obawiali się, że niektóre szczegóły i dane dotyczące mutacji mogą umożliwić nieuczciwym naukowcom, wrogiemu rządowi lub grupie terrorystów stworzenie własnej, wysoce zaraźliwej wersji H5N1.
Przeżyliśmy globalną pandemię, której nikt nie chce ponownie doświadczyć. Możemy mieć szczepionki przeciw COVID-19, ale nadal współistniejemy z wirusem. W chwili pisania tego tekstu w Stanach Zjednoczonych istnieje kilka niepokojących wariantów, które obejmują szczepy z Wielkiej Brytanii (B.1.1.7), RPA (B.1.351), Brazylii (P.1) i Indii (B.617.2, znany jako wariant Delta).
Zanim wytępimy SARS-CoV-2, tak jak wirusa ospy prawdziwej, pojawi się więcej mutacji i wiele nowych szczepów. Niektóre mogą wpływać na organizm w sposób, jakiego jeszcze nie doświadczyliśmy, albo nawet nie jesteśmy w stanie sobie wyobrazić. Niestety, nie ma najmniejszej pewności co do tego, jak i kiedy wirus może zmutować.
Oczywiście, chciałoby się wierzyć, że badania wirusologiczne są prowadzone w laboratoriach, w których fanatyczne wręcz przestrzeganie standardów bezpieczeństwa i rygorystycznych zasad nadzoru jest bezwzględnie egzekwowane. Tymczasem tuż przed ogłoszeniem przez Światową Organizację Zdrowia, że wirus ospy prawdziwej został eradykowany, u fotografki medycznej Janet Parker, pracującej na wydziale medycznym uniwersytetu w Birmingham w Anglii, nagle pojawiła się gorączka i bóle ciała, a kilka dni później czerwona wysypka. Parker sądziła, że to ospa wietrzna. (Szczepionka wtedy jeszcze nie istniała). Małe, przypominające pryszcze kropki, których się spodziewała, przeszły jednak w znacznie większe zmiany wypełnione mlecznożółtym płynem. Ponieważ stan kobiety się pogarszał, lekarze orzekli, że zaraziła się wirusem ospy prawdziwej, pochodzącym zapewne z niedbale zarządzanego laboratorium badawczego, które znajdowało się piętro niżej od jej miejsca pracy. Tuż po postawieniu tej druzgocącej diagnozy główny badacz laboratorium popełnił samobójstwo. Parker niestety zmarła. Jest ostatnią znaną śmiertelną ofiarą ospy prawdziwej.
Czy korzyści płynące z możliwości precyzyjnego przewidywania mutacji wirusów przewyższają ryzyko publiczne, jakie niosą badania typu gain-of-function (GoF), tj. badania obejmujące umyślne wywoływanie mutacji wirusów w celu uczynienia ich silniejszymi, bardziej zaraźliwymi i groźniejszymi? To zależy, kogo zapytasz. A raczej, do której agencji zwrócisz się z tym pytaniem.
NIH wydało w 2013 roku serię zaleceń dotyczących bezpieczeństwa biologicznego badań nad H5N1 i innymi wirusami grypy, ale zakres tych wytycznych był stosunkowo wąski i nie obejmował innych wirusów. W 2014 roku Biuro Polityki Naukowej i Technicznej Białego Domu ogłosiło nowe procedury oceny ryzyka i korzyści płynących z eksperymentów GoF, obejmujące grypę oraz wirusy MERS i SARS. Te nowe zasady wstrzymały jednak trwające badania nad nowymi szczepionkami przeciw grypie.
Rząd zmienił kurs w 2017 roku, po tym, jak Narodowa Rada Naukowa ds. Bezpieczeństwa Biologicznego ustaliła, że takie badania nie stanowią zagrożenia dla bezpieczeństwa publicznego. W 2019 roku rząd USA ogłosił, że wznawia finansowanie – uwaga – nowej serii eksperymentów GoF, mających na celu ponowne zwiększenie transmisyjności wirusa ptasiej grypy H5N1.
Jednak niezależnie od tego, w którą stronę przechyla się ta huśtawka decyzyjna, osoby o niegodziwych zamiarach wciąż mają dostęp do szczegółowych artykułów naukowych i materiału genetycznego sprzedawanego drogą wysyłkową.
Jeśli chodzi o biologię syntetyczną, eksperci ds. bezpieczeństwa są szczególnie zaniepokojeni zagrożeniami, jakie mogą wyniknąć z problemu podwójnego zastosowania w przyszłości. Tradycyjne strategie obrony ludności nie zadziałają w starciu z wrogiem, który zaadaptował produkty genetyczne lub specjalnie zaprojektowane molekuły do użycia w formie broni biologicznej.
W artykule opublikowanym w sierpniu 2020 roku w czasopiśmie naukowym „CTC Sentinel”, które koncentruje się na współczesnych zagrożeniach terrorystycznych, dr Ken Wickiser, biochemik i prodziekan ds. badań w akademii wojskowej West Point, napisał: „Ponieważ narzędzia inżynierii molekularnej dostępne biologom syntetycznym stają się coraz potężniejsze i bardziej rozpowszechnione, prawdopodobieństwo pojawienia się przynajmniej jednego z tych zagrożeń graniczy z pewnością. (…) Ze skalą zmian, jakie ten rozwój wnosi do krajobrazu zagrożeń, może konkurować jedynie budowa bomby atomowej”.
Amy Webb, Andrew Hessel
Jest to fragment książki Projekt Genesis autorstwa Amy Webb i Andrew Hessela wydanej w Wydawnictwie Prześwity. Jej recenzję zamieszczamy w tym numerze.
Tytuł i wyróżnienia pochodzą od Redakcji SN.