Craig Venter byl vůbec prvním člověkem, kterému se podařilo vytvořit syntetickou kopii živého organismu. Vytvořil umělý virus (konkrétně bakteriofág Phi X174) a podle stejného postupu se mu později podařilo vytvořit umělou bakteriální buňku. Chemicky syntetizoval genom bakterie a vsunul ho do jiného druhu bakterie, z které předem odstranil její dědičnou informaci. Nejdříve se tedy stala neživotaschopnou a po vsunutí syntetické dědičné informace ožila a byla schopná se stravovat a rozmnožovat.

Venter tuto novou metodu nazval syntetickou genomikou, prostřednictví níž je možné z modelu DNA vytvořeného na počítači posléze vytvořit reálné DNA pro konkrétní účely. Časopis Foreign Affairs cituje Ventera, který říká, že „neexistuje jediný aspekt lidského života, který nemá potenciál, aby byl v budoucnu pomocí moderních technologií kompletně přetransformován“.

Laurie Garrett, držitelka Pulitzerovy ceny v oblasti vědecké žurnalistiky, pro Foreign Affairs napsala, že krátce poté, co Venter se svým týmem úspěšně vytvořil umělý virus, zadal vypracování studie, která měla určit možné dopady syntetické genetiky pro národní bezpečnost a veřejné zdraví. Výsledná zpráva varovala před dvěma problémy. Prvním takovým problémem bylo, že praktikování syntetické biologie se stalo natolik finančně nenáročné a jednoduché, že vědci, kteří se jí zabývali, již nebyli dostatečně vzdělanými biology. Vyvstaly proto obavy ohledně dodržování etiky, profesionálních standardů a bezpečnosti v daném oboru. Druhým problémem bylo to, že existující standardy byly zastaralé a mnoho mladých vědců s nimi nebylo vůbec seznámeno.

Venter předpověděl, že s klesajícími náklady na praktikování syntetické biologie se bude zvyšovat zájem o obor a budou čím dál tím více vyvstávat etické a praktické problémy. Jeho tým byl dokonce mnohem prozíravější, než sám čekal.

Mohlo by vás zajímat

Díky vzniku nové oblasti biologie, které se v literatuře přezdívá „získání funkce“ (gain of function, GOF), se v oblasti syntetické genomiky vyskytla celá řada nových možností, výzev a hrozeb pro národní bezpečnost. Ve světě se proto začalo hovořit o hrozbě globálního bioterorismu, nutnosti prevence a zajištění tzv. biobezpečnosti.

Dilema dvojího užití

K poukázání na problematiku dvojího užití vybírá Foreign Affairs Fritze Habera, který svým objevem velkovýroby amoniaku přispěl jak k revoluci v zemědělství a vzniku moderních hnojiv, tak i k vytvoření chemické zbraně, která byla německou armádou využita během první světové války. Dalším příkladem je pak revoluční teorie relativity Alberta Einsteina, kterou sice přispěl k odhalení záhady vesmíru, ale zároveň položil základy ovládnutí jaderné energie a následnému vytvoření jaderné bomby.

Obavy o zboží dvojího užití se rozšířily zejména v několika posledních letech. A to zejména kvůli výzkumu v oblasti GOF (gain of function), který si klade za cíl bojovat proti potenciálním hrozbám tím, že je nejdřív uměle vytvoří v laboratoři. V září roku 2012 Ron Fouchier z Erasmus Medical Center v Rotterdamu oznámil, že našel cestu, jak přeměnit virus H5N1, který téměř výhradně napadá pouze ptactvo, na virus chřipky, která by byla přenosná z člověka na člověka. V té době bylo známo pouze 565 lidí, kteří byli nakaženi virem H5N1. Nejspíše z kontaktu s ptactvem. Z celkového počtu nakažených lidí zemřelo celkem 331, čili 59 %. Pro srovnání – španělská chřipka z roku 1918 měla úmrtnost pouze 2,5 %. I přes toto relativně nízké procento úmrtnosti měla nakonec na svědomí okolo padesáti milionů obětí. Možné důsledky rozšíření viru H5N1 tudíž vypadaly téměř katastroficky.

Pozitivním faktem bylo, že se virus ještě netransformoval do té podoby, ve které by byla možná přímá nákaza z člověka na člověka. Fouchier však prozradil, že jeho holandská skupina experimentovala s virem do té míry, až jím bylo možné infikovat fretky. Proces vědci opakovali až do chvíle, kdy získali virus, který byl vzduchem přenosný z jednoho savce na druhého.

„Jedná se o velmi nebezpečný virus“, cituje Foreigh Affairs Fouchierův výrok pro časopis Scientific American. S podobnou modifikací virů vědec vyslovuje souhlas i do budoucna. Dle jeho názoru by totiž mohly pomoci identifikovat nejnebezpečnější formy chřipkových virů v přírodě, určit cíle pro vývoj vakcín a připravit svět na možnost, že by se H5N1 začala přenášet vzduchem.

Nedlouho po Fouchierově oznámení se k podobným pokusům přiznal i Yoshihiro Kawaoka z univerzity ve Wisconsinu. Tento virolog oznámil, že vyrobil formu H5N1, která byla přenosná vzduchem na fretky. Kawaoka však zdůraznil, že přijal určitá preventivní opatření v takové podobě, aby virus nebyl příliš škodlivý pro lidi. Dlužno říci, že oba vědci své experimenty prováděli v laboratořích vysokého stupně biologického zabezpečení, tedy stupně 3 (nejvyšším je stupeň 4).

I navzdory preventivním opatřením, která vědci přijali, se ve světě rozhořela obrovská diskuze nad tím, zda-li se tyto pokusy dají vůbec nějak obhájit. V USA vznikla Národní vědecká rada pro biobezpečnost, která v roce 2011 navrhla, aby metody, které byly využity při těchto experimentech, nebyly nikdy publikovány. Komise se totiž obávala, že by to mohlo sloužit jako návod pro teroristy. Práce obou vědců nakonec publikovány byly, a to v jejich kompletní podobě.

Globální řešení?

Za poslední dva roky Světová zdravotnická organizace (WHO) pořádala dva summity, které měly najít globální řešení pro problémy, které vypluly na povrch zejména díky výše zmíněným experimentům s H5N1. Hlavní obavou WHO totiž bylo, aby země dodržovaly dané předpisy a nařízení o sdílení informací a eventuálním rozšíření nákazy. Vyjednání těchto předpisů trvalo dlouhá léta, avšak již po jejich ratifikaci je některé země začaly porušovat.

Drew Endy ze Stanfordské univerzity upozorňuje, že dvě procenta americké ekonomiky již nyní pocházejí z genetického inženýrství a syntetické biologie. Tento sektor roste ročně o dvanáct procent, jak informuje Foreign Affairs.

Mnoho současných studentů vidí v genetickém inženýrství existujících forem života a ve vytváření těch nových budoucnost. V roce 2004 vznikla mezinárodní soutěž, ve které se ve vytváření nových forem života utkávají studenti vysokých škol. Nedávno byla tato soutěž zpřístupněna i žákům škol středních. V roce 2013 se do soutěže přihlásilo více než 190 studentů ze 34 zemí světa. To, co se jedné generaci zdálo jako sci-fi, se jeví té další jako normální věc.

Přečtěte si v pohodlí domova svůj vlastní genom

V roce 2003 vědci poprvé přečetli kompletní lidskou DNA. Náklady přitom byly v řádech miliard dolarů. Na výzkumu se podílely tisíce vědců a ostatního personálu, jenž operovaly ve více než 160 laboratořích a výzkum trval několik let. O dekádu později je již možné zakoupení sekvenovacího zařízení za několik tisíc dolarů a lze přečíst prakticky celý lidský genom z pohodlí domova za méně než dvacet čtyři hodin. Ceny sekvencování dále klesají, pro rozvinuté země se již nejedná o výdělečnou oblast, a proto byla přemístěna do Číny.

Laurie Garrett pro Foreign Affaris popisuje příklad toho, jak funguje syntetická biologie současnosti. Demonstruje to na situaci, kdy by došlo ke kontaminaci podzemních zdrojů pitné vody arsenem. Možným řešením by například mohlo být vytvoření neškodné bakterie, která by se při kontaktu s takto kontaminovanou vodou rozsvítila. V přírodě se taková bakterie nevyskytuje, ale například někteří motýli či ryby takové biologické spínače, které jim umožní za určitých okolností svítit, mají. V přírodě lze rovněž nalézt takové mikroorganismy, které jsou schopny reagovat na přítomnost arsenu. Takové bakterie, které jsou neškodné lidem a přitom se s nimi snadno pracuje v laboratořích.

K tomu, aby bylo možné spojit tyto jednotlivé části, je zapotřebí přístup do databází s vhodnými jednotkami DNA a člověku neškodnými bakteriemi. Následně je nutné přivést komponenty DNA do vhodné sekvence, vložit nově vzniklý DNA kód do bakteriální DNA a otestovat, zda jsou bakterie schopné života a reprodukce. Pokud tyto bakterie následně vložíme do vody kontaminované arsenem a voda se rozsvítí, je „vyhráno“. Tento velmi zjednodušený příklad byl představen týmem z Edinburghské univerzity na výše zmíněné soutěži mladých vědců v roce 2006.

Foreign Affairs dále informuje, že nejsložitější částí procesu je nyní přivedení komponentů DNA do vhodné sekvence, ale i toto se má velmi rychle změnit. Vědci jsou schopni do 3D tiskáren vložit nukleotidy, které následně generují genomy. Genetickou sekvenci tak mohou z počítače vyslat rovnou do jakékoli 3D tiskárny na světě, která je připojena k internetu. Tato technologie by mohla přispět k vytvoření léků či vakcín, které by mohly zachraňovat lidské životy. Zároveň je ale třeba opakovaně upozornit, že by mohla být zneužita k šíření viru odolnému proti antibiotikům.

USA berou problém vážně

Na v pořadí již druhém summitu WHO o zboží a technologiích dvojího užití v únoru 2013 byla více než třetina vědců a vládních zástupců z USA. I přesto, že účast ostatních zemí byla rovněž vysoká, vzkaz Obamovy administrativy byl jasný: máme strach.

Každá země, která podepsala Úmluvu o zákazu biologických zbraní má povinnost ustavit jeden úřad, který garantuje její dodržování. V případě USA je takovým úřadem FBI, která ale nemá dostatek financí a ani vědeckého potenciálu k dostatečné kontrole a v podstatě musí spoléhat na to, že jednotliví vědci budou pravidla dodržovat a budou se kontrolovat navzájem. To vytváří velmi problematickou situaci.

V Dánsku jsou ve veřejném i soukromém sektoru pro výzkum vyžadovány licence. Vědci musí ohlásit své záměry ještě předtím, než začnou experimenty provádět. Personál laboratoří je testován pro potenciální hrozby národní bezpečnosti a jsou mu vystavovány licence, které přesně definují podmínky pro práci, která je povolena. Tento způsob monitoringu je však v Dánsku možný jen díky nepříliš rozsáhlému biologickému výzkumu. V současnosti je státem sledováno méně než 100 licencí.

Další možností, jak lze získat přehled nad pohybem biologického materiálu, je užívání čárových kódů. Biologové jsou schopni označit rostliny, zvířata a mikroorganismy stejným způsobem, jako je označováno běžně dostupné zboží. Stačí k tomu daný organismus propojit se sekvencí DNA, která je pro něj unikátní. Využívání těchto kódů by mohlo pomoci sledovat jakékoliv užití či neúmyslný únik člověkem vytvořených forem života. Problém je však v tom, že tento čárový kód musí být vložen původním vědcem. Ti, kteří mají špatné úmysly, tak určitě činit nebudou.

Co teď?

Vědci a experti zřejmě nikdy nedojdou jasnému konsenzu o tom, jak čelit hrozbám výzkumu dvojího užití v syntetické biologii. Političtí lídři by neměli čekat na kompletní informace, spěchat se zaváděním kontrol či se spoléhat na to, že vědci na sebe budou sami navzájem dohlížet. Místo toho je nutné si přiznat, že biologická revoluce je zde a je třeba ji podrobně monitorovat a snažit se přijmout náležitá opatření k prevenci největších hrozeb.

Máme na mysli neúmyslné či naopak úmyslné vypuštění nebezpečných organismů. Jako neutrální platformy pro dialog, které jsou navíc přístupné téměř všem zemím světa, mohou zatím sloužit konference Úmluvy o zákazu biologických zbraní. V současné době bohužel neexistuje instituce, která by komplexní problematiku dvojího užití v syntetické biologii dokázala efektivně vyřešit. Doufejme ale v pozitivní vývoj.

Laurie Garrett svou úvahu ve Foreign Affairs zakončuje tím, že v současnosti stojíme před velkou výzvou. Tou je zajištění, že další generace uvidí syntetickou biologii spíše jako požehnání nežli jako prokletí.