DNA'yı sıfırdan yapmak her zamankinden daha kolay ama riskler neler? | Bilim Teknoloji Günlüğü

DNA'yı sıfırdan yapmak her zamankinden daha kolay ama riskler neler?

Teknik gelişmeler, birkaç düzenleme ile tehlikeli biyolojik materyallerin oluşturulmasını kolaylaştırıyor olabilir.

Çiçek virüsü çizimi. Virüs parçacığının içindeki dambıl şeklindeki yapı, viral DNA'yı içerir.  Getty Images aracılığıyla Kateryna Kon/Science Fotoğraf Kitaplığı

Kasım 2016'da virolog David Evans, Dünya Sağlık Örgütü'nün çiçek hastalığı araştırması komitesi toplantısı için Cenevre'ye gitti. Ölümcül virüsün 36 yıl önce ortadan kaldırıldığı ilan edilmişti; çiçek hastalığının bilinen tek canlı örnekleri, Amerika Birleşik Devletleri ve Rus hükümetlerinin gözetimindeydi.

Ancak Evans'ın çarpıcı bir duyurusu vardı: Toplantıdan aylar önce, kendisi ve bir meslektaşı, Kanada'daki laboratuvarlarında çiçek virüsü virüsünün yakın bir akrabasını fiilen sıfırdan yaratmışlardı. Sonraki bir raporda DSÖ, ekibin yönteminin "olağanüstü biyokimyasal bilgi veya beceriler, önemli miktarda fon veya önemli bir zaman gerektirmediğini" yazdı.

Evans bu nitelendirmeye katılmıyor: Süreç "muazzam miktarda teknik beceri gerektiriyor" dedi Undark'a. Ancak bazı teknolojiler deneyi kolaylaştırdı. Özellikle, Evans ve meslektaşı, Thermo Fisher Scientific'in bir yan kuruluşu olan GeneArt'tan postayla virüsün uzun DNA uzantılarını kolayca sipariş edebildiler.

DNA hayatın koduysa, o zaman GeneArt gibi kıyafetler matbaalardır - özel DNA ipliklerini sentezlerler ve DNA'yı karanlıkta bir maya hücresinin parlamasını veya plastik yiyen bir bakteri yaratmasını sağlamak için kullanabilen bilim adamlarına gönderirler. veya sıfırdan bir virüs oluşturmak için. Bugün gen satan, DNA'yı giderek daha düşük fiyatlara sunan düzinelerce, belki de yüzlerce şirket var. (DNA uzun bir metin parçasına benziyorsa, bugün oranlar genellikle harf başına 10 sentten daha düşüktür; bu oranda, bir grip virüsü oluşturmaya başlamak için gerekli olan genetik materyal 1.500 dolardan daha ucuza mal olacaktır.) Ve yeni tezgah üstü teknolojiler - esasen, taşınabilir gen yazıcıları - sentetik DNA'yı daha da yaygın hale getirme sözü veriyor.

Ancak, en azından 2000'lerden bu yana, bu alan, birisinin bu hizmetleri zarar vermek için, özellikle de ölümcül bir virüs üretmek ve onu bir biyoterörizm eylemi gerçekleştirmek için kullanmak üzere kullanacağı korkusuyla gölgelendi.

Bu arada, Amerika Birleşik Devletleri sentetik DNA sağlayıcılarına çok az güvenlik düzenlemesi uyguluyor. Ebola veya çiçek hastalığından bir grup gen yapmak ve bunu hiçbir soru sorulmadan bir ABD adresine göndermek tamamen yasaldır - ancak bu genetik materyalden gerçekten virüs oluşturmak, belirli patojenlerin bulundurulmasını düzenleyen yasalar uyarınca yasa dışı olabilir.

Bunun alarm için meşru bir neden olup olmadığı tartışılıyor. Bazı uzmanlar, sentetik DNA'dan bir virüs yaratmanın çoğu bilim insanı için engelleyici derecede zor olduğunu ve bir saldırı korkusunun genellikle abartıldığını söylüyor. Aynı zamanda, Silikon Vadisi hayırseverlerinden gelen parayla beslenen ve zaman zaman en kötü durum senaryolarını çağrıştıran yeni kar amacı gütmeyen girişimler, sentetik DNA'nın kötüye kullanımına karşı daha katı korumalar için baskı yapıyor. Bununla birlikte, etkili bir güvenlik uygulamak zordur - genişleyen, çok uluslu bir endüstride her türlü normu uygulamak kadar.

"Yarın bir şey olacağından endişe ettiğimden değil. Ancak gerçek şu ki, bu yetenek, DNA parçalarının ne kadar uzun olabileceği, onlarla ne oluşturabileceğiniz, alıcıların DNA parçalarını yeni bir virüste birleştirme yeteneği açısından giderek daha güçlü hale geliyor" dedi. George Mason Üniversitesi'nde araştırmacı. "Bu, gerçekten daha proaktif olmamız ve eğrinin önüne geçmeye çalışmamız gereken türden bir şey."

Belki de kontrolsüz DNA sentezinin tehlikesi hakkında uyarılarda bulunan en önde gelen bilim adamı, MIT'de bir biyoteknoloji uzmanı olan Kevin Esvelt'tir . Sohbet sırasında Esvelt, teknik ayrıntılar ile Cassandra benzeri alarm arasında hızla hareket eder. Sık sık, 1987'de kıyamet Aum Shinrikyo mezhebine katılan Japon bir virolog olan Seiichi Endo'dan bahseder. Endo, Tokyo metrosunda bir zehirli gaz saldırısının gerçekleştirilmesine yardım etti ve grup, Ebola virüsünü ele geçirmeye çalıştı - ancak görünüşe göre başarısız oldu.

O zamandan beri, kısmen sentetik DNA'nın daha geniş mevcudiyeti sayesinde patojen oluşturmak daha kolay hale geldi. Esvelt, "Kyoto Üniversitesi'nden lisansüstü eğitim almış bir virologun bugün bir grip virüsü oluşturamayacağını hayal etmek benim için gerçekten zor," dedi.

Esvelt'in tanımladığı gibi, sentetik biyolojinin sorunu güçle ilgilidir: Yeni teknolojiler, bir grup bilim adamına akıl sır ermeyecek kadar tehlikeli böcekler inşa etmeleri için anahtarlar verdi. Bu bilim adamlarından çok azı - belki de hiçbiri - bu amansız süper gücü kullanmak istiyor. Ancak Esvelt, bir sonraki Endo'nun ortaya çıkmasının an meselesi olduğunu savunuyor.

"Bu, gerçekten daha proaktif olmamız ve eğrinin önüne geçmeye çalışmamız gereken türden bir şey." dedi Koblentz . 

Esvelt'in beklenmedik tahminine göre, dünya çapında belki de 30.000 bilim insanı, DNA'yı onlar için sentezleyecek birini bulmaları koşuluyla, bir pandemik grip türü oluşturma becerisine sahip. Böyle bir patojeni serbest bırakmanın sonuçları felaket olabilir.

Esvelt, "Hiç kimse nükleer bomba yapamaz" dedi. “Ama bir virüs? Ne yazık ki bu çok yapılabilir.”

Herkes bu rakamları almıyor. Virolog Angela Rasmussen , Kasım ayında Twitter'da Esvelt'in çalışmasının bir biyoterör saldırısının risklerini abarttığını öne süren bir başlıkta "Binlerce virolog var, ancak bu becerilere sahip çok daha azı var" diye yazmıştı . "Bulaşıcı klonlar, bir garajda hazırlayabileceğiniz bir şey değil," diye devam etti - elinizde tam bir DNA seti olsa bile.

Texas A&M Üniversitesi'nde hastalık vektörlerini inceleyen bir biyolog olan Zach Adelman, bu noktaları yineledi ve Esvelt'in daha geniş yaklaşımını sorguladı. Undark'a gönderdiği bir e-postada, "Tipik korkutma taktiklerine benziyor," diye yazdı. "Tek, kendini adamış, kötü niyetli bir kişi, tespit edilmekten kaçınırken yine de kendi grip suşunu yapabilir mi? Belki, ama ideal koşullarda bile bu deneyler önemli miktarda kaynak gerektiriyor.”

Maryland Üniversitesi Uluslararası ve Güvenlik Çalışmaları Merkezi'nde biyogüvenlik uzmanı Milton Leitenberg, birisi yasadışı bir şekilde bir virüs yapmayı başarsa bile, bir biyoterör saldırısı gerçekleştirmenin hala zor olduğunu söyledi. Esvelt'in 2021'de ABD Temsilciler Meclisi alt komitesine kasıtlı olarak neden olunan salgınların riskleri hakkında verdiği ifadeyi inceledikten sonra, "Bütün bunlar inanılmaz derecede abartılıyor" dedi .

Yine de, uzmanlar risk derecesi konusunda farklı görüşlere sahip olsalar da, birçoğu sentetik DNA için bir tür güvenliğin garanti edildiği ve mevcut sistemlerin yükseltilmesi gerekebileceği konusunda hemfikir . Rasmussen, Undark'a, "İnsanların seçilmiş ajanları veya diğer tehlikeli patojenleri gerçekten yeniden oluşturamayacaklarından emin olmak için, insanların sipariş edebileceği sentetik DNA'yı taramanın bir yoluna sahip olmanın değerli olduğunu düşünüyorum" dedi.

Yıllardır, bazı politika yapıcılar ve endüstri liderleri, DNA sentezi için güvenliği artırmaya çalıştılar.

2000'lerde, gen sentezi endüstrisi ilk günlerindeyken, politika yapıcılar, şirketlerin hizmetlerinin olası kötüye kullanımı konusunda endişe duymaya başladılar. 2010 yılında ABD hükümeti , sentetik DNA sağlayıcılarından tehlike işaretleri için siparişlerini gözden geçirmelerini isteyen bir dizi yönerge yayınladı.

Bu yönergelerin yasa gücü yoktur. Şirketler bunları göz ardı etmekte özgürdür ve en azından ABD'de olmak üzere hemen hemen her geni herkese gönderebilirler (Federal ticaret düzenlemeleri uyarınca, belirli genlerin ihraç edilmesi lisans gerektirir.) Yine de, hükümet yönergelerini yayınlamadan önce bile, büyük sentetik DNA sağlayıcıları zaten güvenliği güçlendiriyordu. 2009 yılında, beş şirket Uluslararası Gen Sentezi Konsorsiyumu veya IGSC'yi kurdu. GeneArt'ın o zamanki CEO'su , konsorsiyumun lansmanı münasebetiyle yaptığı açıklamada , "Gen sentezi endüstrisinin büyümesi, kusursuz bir güvenlik siciline bağlıdır" diye yazdı.

Konsorsiyum üyeleri müşterilerini taramayı kabul eder. (Örneğin, posta kutularına gönderi yapmazlar.) Ayrıca, Koblentz'in aslında federal yönergelerden daha katı olduğunu söylediği standartları izleyerek siparişleri de incelemeyi kabul ederler.

Ancak bazı şirketler hiç katılmadı. Yaygın olarak alıntılanan bir tahmine göre, IGSC üyesi olmayan üyeler, küresel DNA sentezi pazarının yaklaşık yüzde 20'sini oluşturuyor. Bu eğitimli bir tahminden biraz daha fazlası. Washington DC'deki bir düşünce kuruluşu olan Nuclear Threat Initiative'in biyolojik politika ekibine liderlik eden Jaime Yassif, "Dürüst olmak gerekirse, gerçekten bilmiyoruz" dedi. hiç tarama.

"Tek, kendini adamış, kötü niyetli bir kişi, tespit edilmekten kaçınırken yine de kendi grip suşunu yapabilir mi? Belki, ama ideal koşullarda bile bu deneyler önemli miktarda kaynak gerektiriyor."  
Gerçekten de, Google'da sentetik DNA aramak için birkaç dakika harcayın ve hizmetlerinin reklamını yapan IGSC dışı şirketleri bulmak kolaydır. Bu şirketlerin - varsa - ne tür güvenlik önlemlerine sahip olduğunu söylemek zor.

Kısa bir telefon görüşmesinde, Delaware'e kayıtlı Gene Universal şirketinin hesap yöneticisi Lulu Wang, şirketin siparişleri incelediğini söyledi. Ayrıntıları vermedi, bunun yerine ek soruları bir e-posta adresine yönlendirdi; şirket onlara cevap vermeyi reddetti. New Jersey'de kayıtlı bir sağlayıcı olan KareBay Biochem, e-postayla gönderilen soruları yanıtlamadı. Şirketin telefonunu açan bir kişi, bir muhabirle görüştüğünü öğrenince "Kusura bakmayın yorumum yok" deyip telefonu kapattı.

Nasdaq'ta işlem gören bir şirket olan Azenta Life Sciences, 2018'de sentetik DNA sağlayıcısı Genewiz'i satın aldıktan sonra web sitesine göre "tam gen sentezi çözümleri" sağlıyor. Web sitesinde hiçbir yerde biyogüvenlikten bahsedilmiyor. Azenta yatırımcı ilişkileri direktörü Sara Silverman, bir e-postada şirketin "bir biyogüvenlik taraması gerçekleştirdiğini" yazdı, ancak ayrıntı vermeyi reddetti. Azenta'nın neden IGSC'ye katılmadığına dair bir soruyu yanıtlamadı.

Sektör bir bütün olarak eşit olmayan bir güvenliğe sahiptir. Şu anda IGSC'nin yönetim kurulu başkanı olan Twist Bioscience'ın biyogüvenlik başkanı James Diggans, "Standardizasyon süreci yok, sertifikalandırma yok, sisteminizin ne kadar iyi çalıştığını kontrol eden bir dış kuruluş yok" dedi. Sonuç olarak, "şirketler bu sürece ne kadar çaba sarf etmek istediklerine dair geniş bir yelpazede yatırım yapıyor" dedi.

Burada aynı zamanda köşeleri kestirmek için finansal teşvikler de var. Mevcut DNA tarama sistemleri, bir siparişten bir DNA dizisi alır ve onu sözde "endişe dizileri" veritabanıyla karşılaştırır. Bir eşleşme varsa, bir biyoinformatik uzmanı siparişi inceler; bu, pahalı ve zaman alıcı bir süreçtir. Diggans, "Güvenliğe yatırım yapmamaya karar verirseniz veya güvenliğe asgari düzeyde yatırım yapmaya karar verirseniz, bu kesinlikle haksız bir rekabet avantajıdır" dedi.

Bazı uzmanlar, çözümlerden birinin ücretsiz, basit, yüksek kaliteli tarama yazılımı kullanmak olduğunu söylüyor. Önümüzdeki aylarda, bu tür iki girişimin başlatılması planlanıyor.

SecureDNA adlı bir sistem, bu ay sınırlı erişimli bir pilot olarak başlatıldı ve 2023'ün sonuna kadar geniş çapta kullanıma sunulması planlanıyor. Merkezinde milyarlarca çok kısa genetik bilgiden oluşan bir veritabanı var. yakından korunan bir sır. SecureDNA ekibinin bir parçası olan ve onları "küratör" olarak adlandıran Esvelt adlı küçük bir bilim insanı grubu, İsviçre'de bulunan aracı eninde sonunda koruyacak ve güncelleyecektir. Siparişler şifrelenir ve SecureDNA sunucularına yönlendirilir. Orada, otomatik bir sistem sipariş ile veri tabanı arasındaki eşleşmeleri arar. İlk testlerden, SecureDNA ekibi yakın tarihli bir makaleyi rapor ediyor, modeli kandırmak zordur ve araştırmacılar onun nadiren yanlış alarmlar üreteceğini tahmin etmektedir. (Ekip, SecureDNA'yı daha gerçek dünya düzenlerinde test ettikten sonra makaleyi akran incelemesine sunmayı planlıyor.)

Şirketlerin gerçekten gemiye binip binmeyecekleri belirsizliğini koruyor. Güvenliği en üst düzeye çıkarmak için sistem bir tür kara kutu gibidir. Esvelt, şimdiye kadar hiçbir şirketin tarama sürecini SecureDNA'ya devretmeyi taahhüt etmediğini, ancak bazı şirketlerin bunu test etmeyi kabul ettiğini söyledi.

Biyogüvenlik başkanı şu anda IGSC yönetim kuruluna başkanlık eden Twist Bioscience, silikon bazlı bir DNA sentez platformuyla sipariş üzerine yapılmış DNA yaratıyor. Teknolojileri bir seferde yaklaşık 10.000 gen üretebilir.

2020'de Nuclear Threat Initiative'deki Yassif, Dünya Ekonomik Forumu ve uzmanlardan oluşan bir danışma paneli ile ortaklaşa farklı bir tarama aracı geliştirmeye başladı. DNA Sentezi Taraması için Ortak Mekanizma olarak adlandırılan ve yeni bir uluslararası organizasyonun himayesinde 2023'te piyasaya sürülmesi planlanan araç, daha sonra olası kırmızı bayraklara yönelik siparişleri aramak için yazılımı kullanabilecek şirketlere dağıtılacak.

Yassif, "Temel fikir, şirketlere doğru şeyi yapmayı daha ucuza ve daha kolay hale getirmeleri için bir araç verirsek, o zaman bunu kabul etmeleri onlar için çok çekici olacaktır" dedi.

Hükümet yetkilileri de daha sağlam taramayı teşvik etmek için harekete geçiyor. İki yıl önce, ABD Sağlık ve İnsani Hizmetler Departmanı, uzmanların demode olduğunu söylediği 2010 yönergelerini güncelleme sürecini başlattı. Yeni yönergelerin 2023'te çıkması planlanıyor. Diğer değişikliklerin yanı sıra, şirketlerden yalnızca daha uzun genetik materyal siparişlerine odaklanmak yerine daha kısa DNA parçaları için siparişleri taramaya başlamalarını isteyecekler. (Amaç, insanların çok sayıda kısa DNA parçası satın almasını ve ardından bunları yüksek riskli bir şeye dizmesini engellemektir.)

Ağustos 2022'de California Valisi Gavin Newsom, California Eyalet Üniversitesi sisteminin yalnızca siparişlerini izleyen şirketlerden sentetik DNA satın almasını gerektiren ve California Üniversitesi sisteminin de aynısını yapmasını talep eden bir yasa tasarısını yürürlüğe koydu.

Tasarı üzerinde istişare eden George Mason Üniversitesi uzmanı Koblentz, "Bu, ABD'de bir sentetik DNA kullanıcısının sipariş ettikleri şey için yürürlükte olan güvenlik önlemlerine dikkat etmesi için ilk yasal gerekliliktir" dedi.

Nihayetinde Koblentz, federal hükümetin iyi taramayı teşvik etmek için daha fazlasını yapması gerektiğini söyledi. Örneğin, büyük federal bilim fon sağlayıcıları, kurumların DNA'larını pazar güçlerini kullanarak daha güvenli sağlayıcılardan satın almaları koşuluyla hibe verebilir, dedi, "araştırmacıların biyogüvenlik önlemleri kullanmasını zorunlu kılmak için."

Şimdiye kadar, bu tür teşvikleri uygulamaya yönelik bir plan yok gibi görünüyor. Yeni yönergeler üzerinde çalışan federal bir bilim adamı olan Matthew Sharkey bir e-postada, "2010 kılavuzuna bağlılık gibi, revize edilmiş kılavuza bağlılık isteğe bağlıdır" diye yazdı. Ve, "şu anda hiçbir federal kurum, araştırma fonu için bir koşul olarak bunlara uyulmasını şart koşmuyor" diye ekledi.

Diğer acil küresel endişelerin ortasında , biyogüvenlik uzmanları bazen konuya dikkat çekmek için mücadele ettiler. Koblentz'in The Bulletin of the Atomic Sciences için yazdığı 2020 makalesinin başlığı "Bir biyoteknoloji firması bilerek çiçek hastalığı benzeri bir virüs yaptı. Kimse umursamıyor gibi görünüyor.

Son zamanlarda, sentetik DNA güvenliği konusundaki aciliyetin çoğu, etkili özgecilik topluluğundan geldi: Mümkün olan en iyiyi yapmak için rasyonel bir yaklaşım benimsemeyi amaçlayan, Silikon Vadisi merkezli gevşek bir hareket. Taraftarlar genellikle enerjilerini sıtma tedavisi gibi acil halk sağlığı sorunlarının yanı sıra haydut yapay zeka veya uzayda yönetişim gibi daha seyrek görülen endişelerin arkasına atarlar.

Hareketin önemi son on yılda arttı ve insan kaynaklı salgınları önlemeye yönelik girişimlerin önemli bir fon sağlayıcısı haline geldi. Etkili Bağış ve Açık Hayırseverlik adlı iki etkili özgecilik grubu, Yassif'in projesini üstleniyor. Yassif, SecureDNA'yı da destekleyen Open Philanthropy'de çalışıyordu. (Ağustos ayında Esvelt, Undark'a grubun kripto para borsası FTX'e bağlı etkili bir özgecilik girişimi olan FTX Future Fund'dan fon almak için görüşmelerde bulunduğunu söyledi. Esvelt'e göre bir düzenlemeyi tamamlamadılar ve FTX Kasım ayında muhteşem bir şekilde çöktü . müşteri fonlarını kötüye kullanma iddiaları arasında.)

Biyoterörizmle ilgili bu endişelere rağmen, riskler büyük ölçüde teorik kalıyor. Maryland biyogüvenlik bilgini Leitenberg, 1960'larda biyolojik silahlar konusunda çalışmaya başladı. 2005 tarihli bir makalesinde , sahadaki insanların genellikle biyoteröristlerin oluşturduğu riskleri abarttığını savundu.

Leitenberg'in iddia ettiği gibi, ABD son yirmi yılda bir biyoterörizm saldırısına hazırlanmak için milyarlarca dolar harcadı - ancak tehdit, en azından şimdiye kadar, gerçekleşmedi. "Gerçek biyoteröristler," dedi, "hala tek bir şey bile yapmadılar." Laboratuar kazalarının, haydut bir aktörden çok daha büyük bir risk oluşturduğunu savunuyor .

Açık olan şey, sentetik DNA endüstrisini düzenlemenin zorluğunun yalnızca bileşik oluşturmaktan ibaret olduğu - özellikle de DNA üretiminin kolaylaşması nedeniyle. DNA sentez şirketleri birer matbaaysa, yeni nesil girişimler artık evde yazıcılar üretiyor: bazıları 100.000 doların altında satılan tezgah üstü makineler, laboratuvarda DNA'nın özel olarak basılmasını mümkün kılıyor.

Hem SecureDNA hem de Ortak Mekanizma, bir gün şirketlerin güvenlik araçlarını doğrudan tezgah üstü cihazlara dahil etmesine izin vermeyi umuyor, böylece belirli dizilerin üretimini uzaktan engelleyebiliyorlar.

Yassif, yeni masaüstü teknolojisinin, özel yapım DNA'ya erişimi olan insan çevresini önemli ölçüde genişletme potansiyeline sahip olduğunu söyledi. Teknolojinin henüz başlangıç ​​aşamasında olduğu konusunda uyardı. Yassif, "Bugün havanın düştüğünü sanmıyorum," dedi. Ancak, "Bunu şimdi düşünmemiz ve güvenliği şimdi oluşturmamız gerektiğini düşünüyorum" diye ekledi. 

Bu makale ilk olarak  Undark'ta yayınlandı .

Yorum Gönder

UYARI: > Küfür, hakaret, rencide edici cümleler veya imalar, içeren, imla kuralları ile yazılmamış, Türkçe karakter kullanılmayan ve büyük harflerle yazılmış yorumlar onaylanmamaktadır.<

Daha yeni Daha eski