Naukowcy z „Jurassic World” wciąż nie nauczyli się, że to, że można, nie oznacza, że należy – inżynierowie genetyczni z prawdziwego zdarzenia mogą wyciągnąć wnioski z tej opowieści
Wpis jest tłumaczeniem artykułu „‘Jurassic World’ scientists still haven’t learned that just because you can doesn’t mean you should – real-world genetic engineers can learn from the cautionary tale”, Andrew Maynard, The Conversation, 09-07-2022, na licencji Creative Commons; tłumaczenie Arkadiusz Polak; zdjęcie engin akyurt z Unsplash.
J”Jurassic World: Dominion” to hiperboliczna hollywoodzka rozrywka w najlepszym wydaniu, z pełną akcji fabułą, która nie pozwala, by rzeczywistość stanęła na drodze dobrej historii. Jednak podobnie jak poprzednicy, film ten zawiera ukryte ostrzeżenie przed technologiczną pychą, która jest bardzo realna.
Jak opisuję w książce „Filmy z przyszłości”, „Park Jurajski” Stephena Spielberga z 1993 roku, oparty na powieści Michaela Crichtona z 1990 roku, nie unikał konfrontacji z niebezpieczeństwami, jakie niesie ze sobą nieskrępowana przedsiębiorczość i nieodpowiedzialna innowacyjność. Ówcześni naukowcy byli coraz bliżej możliwości manipulowania DNA w świecie rzeczywistym i zarówno w książce, jak i w filmie uchwycone zostały rodzące się obawy, że zabawa w Boga z kodem genetycznym natury może mieć katastrofalne skutki. Zostało to słynnie ujęte przez jednego z bohaterów filmu, dr Iana Malcolma, granego przez Jeffa Goldbluma, który powiedział: „Wasi naukowcy byli tak zajęci tym, czy mogą, że nie zatrzymali się, by pomyśleć, czy powinni”.
W najnowszej odsłonie serii „Park Jurajski” społeczeństwo musi zmierzyć się z konsekwencjami innowacji, które w najlepszym wypadku były nieprzemyślane. Litania „można” w stosunku do „należy” doprowadziła do przyszłości, w której wskrzeszone i przeprojektowane dinozaury żyją na wolności, a dominacja ludzkości jako gatunku jest zagrożona.
U podstaw tych filmów leżą pytania, które są aktualne bardziej niż kiedykolwiek: czy naukowcy wyciągnęli wnioski z „Parku Jurajskiego” i wystarczająco zlikwidowali przepaść między „mógł” a „powinien”? Czy też nauka i technologia manipulacji DNA nadal będą wyprzedzać konsensus w sprawie etycznego i odpowiedzialnego korzystania z nich?
(Re)projektowanie genomu
Pierwszy szkic ludzkiego genomu został opublikowany z wielkim entuzjazmem w 2001 roku, dając naukowcom możliwość odczytywania, przeprojektowywania, a nawet przepisywania złożonych sekwencji genetycznych.
Istniejące technologie były jednak czasochłonne i kosztowne, co sprawiło, że manipulacje genetyczne były poza zasięgiem wielu badaczy. Koszt pierwszego szkicu ludzkiego genomu szacuje się na 300 mln USD, a kolejnych sekwencji całego genomu – na niecałe 100 mln USD – co jest kwotą zaporową dla wszystkich, z wyjątkiem najlepiej finansowanych grup badawczych. Jednak w miarę udoskonalania istniejących technologii i pojawiania się nowych, mniejsze laboratoria – a nawet studenci i hobbyści „zrób to sam” – mogli swobodniej eksperymentować z odczytywaniem i zapisywaniem kodu genetycznego.
W 2005 r. bioinżynier Drew Endy zaproponował, że powinno być możliwe pracowanie z DNA w taki sam sposób, w jaki inżynierowie pracują z komponentami elektronicznymi. Podobnie jak konstruktorzy elektroniki mniej interesują się fizyką półprzewodników niż komponentami, które na nich bazują, Endy argumentował, że powinno być możliwe tworzenie standaryzowanych części opartych na DNA, zwanych „biocegłami”, które naukowcy mogliby wykorzystywać bez konieczności bycia ekspertami w zakresie biologii leżącej u ich podstaw.
Praca Endy’ego i innych osób miała fundamentalne znaczenie dla rozwijającej się dziedziny biologii syntetycznej, która stosuje zasady inżynierii i projektowania do manipulacji genetycznych.
Naukowcy, inżynierowie, a nawet artyści zaczęli traktować DNA jako kod biologiczny, który można digitalizować, manipulować nim i przeprojektowywać w cyberprzestrzeni w podobny sposób, jak cyfrowe zdjęcia czy filmy. To z kolei otworzyło drogę do przeprogramowania roślin, mikroorganizmów i grzybów w celu produkcji leków farmaceutycznych i innych użytecznych substancji. Na przykład zmodyfikowane drożdże nadają mięsny smak wegetariańskim hamburgerom Impossible Burgers.
Mimo rosnącego zainteresowania edycją genów, największą barierą dla wyobraźni i wizji wczesnych pionierów biologii syntetycznej była wciąż szybkość i koszt technologii edycji.
Wtedy CRISPR zmienił wszystko.
Rewolucja CRISPR
W 2020 r. naukowcy Jennifer Doudna i Emanuelle Charpentier otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za pracę nad nową, rewolucyjną technologią edycji genów, która umożliwia precyzyjne wycinanie i zastępowanie sekwencji DNA w genach: CRISPR.
CRISPR był szybki, tani i stosunkowo łatwy w użyciu. I uwolnił wyobraźnię koderów DNA.
Bardziej niż jakikolwiek wcześniejszy postęp w inżynierii genetycznej, CRISPR umożliwił zastosowanie w biologii technik kodowania cyfrowego i inżynierii systemów. To wzajemne przenikanie się pomysłów i metod doprowadziło do przełomowych odkryć – od wykorzystania DNA do przechowywania danych komputerowych po tworzenie trójwymiarowych struktur „DNA origami”.
CRISPR otworzył także naukowcom drogę do przeprojektowania całych gatunków – w tym przywrócenia zwierząt do życia po wyginięciu.
Programowanie genów wykorzystuje CRISPR do bezpośredniego wprowadzenia fragmentu kodu genetycznego do genomu organizmu i zapewnienia, że określone cechy będą dziedziczone przez wszystkie kolejne pokolenia. Naukowcy eksperymentują obecnie z tą technologią w celu kontrolowania komarów przenoszących choroby.
Pomimo potencjalnych korzyści płynących z tej technologii, programowanie genów budzi poważne wątpliwości natury etycznej. Nawet w przypadku zastosowania ich w odniesieniu do oczywistych zagrożeń dla zdrowia publicznego, takich jak komary, pytania te nie są łatwe do rozstrzygnięcia. Stają się one jeszcze bardziej złożone, gdy rozważa się hipotetyczne zastosowania u ludzi, takie jak zwiększanie wydolności sportowej w przyszłych pokoleniach.
Zyskiwanie funkcji
Postępy w dziedzinie edycji genów ułatwiły także genetyczną zmianę zachowania poszczególnych komórek. Stanowi to sedno technologii biomanufakturowych, które przekształcają proste organizmy w użyteczne substancje, od paliwa lotniczego po dodatki do żywności.
Jest to również centrum kontrowersji związanych z genetycznie modyfikowanymi wirusami.
Od początku pandemii krążyły pogłoski, że wirus wywołujący COVID-19 jest wynikiem nieudanych eksperymentów genetycznych. Choć pogłoski te pozostają niepotwierdzone, wznowiły one debatę na temat etyki badań nad przyrostem funkcji.
W badaniach nad wzrostem funkcji wykorzystuje się techniki edycji DNA do zmiany funkcjonowania organizmów, w tym do zwiększenia zdolności wirusów do wywoływania chorób. Naukowcy robią to, aby przewidzieć i przygotować się na potencjalne mutacje istniejących wirusów, które zwiększą ich zdolność do wyrządzania szkód. Badania takie stwarzają jednak także możliwość przypadkowego lub celowego uwolnienia niebezpiecznie ulepszonego wirusa poza laboratorium.
Jednocześnie coraz lepsze opanowanie przez naukowców biologicznego kodu źródłowego umożliwiło im szybkie opracowanie szczepionek mRNA firmy Pfizer-BioNTech i Moderna do walki z wirusem COVID-19. Dzięki precyzyjnej inżynierii kodu genetycznego, który nakazuje komórkom produkować nieszkodliwe wersje białek wirusowych, szczepionki są w stanie przygotować układ odpornościowy do reakcji w momencie zetknięcia się z prawdziwym wirusem.
Odpowiedzialna manipulacja biologicznym kodem źródłowym
Michael Crichton był bardzo przewidujący, ale mało prawdopodobne jest, by mógł sobie wyobrazić, jak bardzo w ciągu ostatnich trzech dekad rozwinęły się możliwości naukowców w zakresie inżynierii biologicznej. Przywracanie wymarłych gatunków do życia, choć jest aktywnym obszarem badań, pozostaje diabelnie trudne. Jednak pod wieloma względami nasze technologie są znacznie bardziej zaawansowane niż te z „Parku Jurajskiego” i kolejnych filmów.
Jak jednak wygląda kwestia odpowiedzialności?
Na szczęście rozważania na temat społecznej i etycznej strony edycji genów szły w parze z rozwojem nauki. W 1975 r. naukowcy uzgodnili metody, które miały zapewnić bezpieczeństwo powstających badań nad rekombinowanym DNA. Od samego początku etyczny, prawny i społeczny wymiar tej nauki był na stałe wpisany w Human Genome Project. Społeczności zrzeszone wokół ruchu „DIYbio” przodują w bezpiecznych i odpowiedzialnych badaniach nad edycją genów. A odpowiedzialność społeczna jest integralną częścią konkursów biologii syntetycznej.
Jednak w miarę jak edytowanie genów staje się coraz bardziej wydajne i dostępne, społeczność naukowców i inżynierów o dobrych intencjach raczej nie wystarczy. Choć filmy z serii „Park Jurajski” w dramatyczny sposób przedstawiają przyszłość, to w jednym mają rację: nawet przy dobrych intencjach, złe rzeczy dzieją się, gdy połączy się potężne technologie z naukowcami, którzy nie zostali przeszkoleni, aby przemyśleć konsekwencje swoich działań. I nie pomyśleli o tym, aby zapytać ekspertów, którzy to zrobili.
Może to jest właśnie najważniejsze przesłanie filmu „Jurassic World: Dominion” – że pomimo niewiarygodnych postępów w dziedzinie projektowania i inżynierii genetycznej, wszystko może pójść źle, jeśli nie będziemy rozwijać i wykorzystywać tej technologii w sposób odpowiedzialny społecznie.
Dobra wiadomość jest taka, że wciąż mamy czas, by zniwelować różnicę między „moglibyśmy”, a „powinniśmy” w sposobie, w jaki naukowcy przeprojektowują i przekształcają kod genetyczny. Ale jak przypomina widzom film „Jurassic World: Dominion”, przyszłość jest często bliżej niż mogłoby się wydawać.
Andrew Maynard jest naukowcem, autorem i profesorem w Arizona State University’s School for the Future of Innovation in Society, gdzie bada przyszłość i to, jak nasze działania na nią wpływają. Jego ostatnie książki to „Films from the Future: The Technology and Morality of Sci-Fi Movies” oraz „Future Rising: A Journey from the Past to the Edge of Tomorrow”.
Dr Maynard został wybrany na członka American Association for the Advancement of Science, pełni funkcję współprzewodniczącego Rady Powierniczej Institute for the Advancement of Nutrition and Food Science (IAFNS), jest członkiem Canadian Institute for Advanced Research President’s Research Council, zasiadał w wielu komisjach National Academies of Sciences i wielokrotnie składał zeznania przed komisjami kongresowymi. Z wykształcenia fizyk, jego praca wykracza poza granice dyscyplin, ponieważ skupia się na etycznym i społecznie odpowiedzialnym rozwoju i wykorzystaniu nowych technologii.
Od 2008 r. ściśle współpracuje ze Światowym Forum Ekonomicznym w zakresie innowacji społecznie użytecznych, w tym przewodniczy i zasiada w wielu radach Global Agenda Councils/Global Future Councils, a także współtworzy coroczną listę dziesięciu najlepszych technologii wschodzących sporządzaną przez WEF.
Prace Andrew pojawiały się w takich publikacjach jak The Conversation, The Washington Post i Scientific American, a także w Slate, Salon i OneZero. Jest również współprowadzącym podcastów „Mission: Interplanetary” i „Future Rising”.
