Технологии Четвертой промышленной революции

Способность внедрения направленных генетических мутаций с использованием вычислительных методов, то есть целенаправленного внесения изменений в биологию, значительно расширяет наши способности создания сложных искусственных биологических систем. Возьмем, к примеру, создание микробной клетки для получения нужных химических соединений. Если раньше нам были доступны реакции дрожжевого брожения для производства напитков, а также микробного брожения для производства органических кислот и антибиотиков, то теперь мы учимся превращать дрожжи и бактерии в химические фабрики для производства нужных нам соединений. Так, человеческий инсулин для диабетиков теперь может производиться в неограниченных количествах с помощью как бактерий, так и дрожжей. Вычислительные подходы, с помощью которых можно рассчитывать метаболические каналы и предсказывать исход вносимых изменений, помогают нам перейти к невиданному ранее уровню метаболической инженерии и синтетической биологии. Мы способны не только создавать новые каналы синтеза, но и контролировать их выход.

Благодаря вычислительным подходам мы научимся создавать нужные нам организмы. Приведенный выше пример описывает инженерию микробных клеток для производства химических соединений, но аналогичные подходы также возможны для великого множества биологических систем, таких как сельскохозяйственные культуры или стволовые клетки. Сельское хозяйство достигло современного уровня развития благодаря отбору и селекции желаемых фенотипов. Достижения методов инженерии генома растений и доступность генетических частиц, с помощью которых можно настраивать системы растений, позволяют вносить более точные изменения, основываясь на понимании взаимоотношений фенотипа и генотипа, которые способны привести к развитию новых видов сельскохозяйственных культур. Эти виды могут обладать сопротивляемостью к засухе, температурам, болезням и другим негативным внешним факторам, а также повышенной пищевой ценностью. Таким же образом можно вносить точные изменения в стволовые клетки и позволять им дифференцироваться в органоиды, что может послужить идеальной платформой для регенеративной медицины. Плюрипотентные стволовые клетки способны трансдифференцироваться в любые виды клеток из трех зародышевых слоев тела, поэтому являются наиболее перспективным источником регенеративных препаратов для восстановления тканей, выявления наркотиков и лечения болезней.

Биологическое конструирование обещает многое, однако оно также порождает этические вопросы. Глобальная этическая задача заключается в том, чтобы критически рассматривать доводы и мотивацию для самого применения биологического конструирования. Прежде чем приступать к подобным процессам, важно сделать паузу и подумать о том, почему они предлагаются и внедряются, а также о возможных альтернативных путях достижения поставленных целей. Обычно положительными сторонами биологического конструирования называют вышеперечисленные блага и новые биологические знания. Однако подобные технологии характеризуются изменением масштаба: от ограниченного до практически неограниченного. Поэтому при обсуждении вопросов этики и управления необходимо рассматривать широкий спектр разнообразных будущих сценариев их применения и выводить этические концепции – как позитивные, так и негативные.

Существуют и более очевидные этические задачи помимо фундаментального обоснования биологического конструирования, а также широкой критической оценки будущих методов его применения. Так, с этической точки зрения крайне важны вопросы биобезопасности и биозащищенности, оценка возможности применения любой технологии как на благо, так и во вред (проблема «двойного применения»), справедливое или равноправное распределение благ от результатов биологического конструирования (включая распределение выгод), а также вопросы, связанные с изменением зародышевых слоев человека и других сложных организмов.

Система управления должна учитывать как научные, так и этические доводы, а также не допускать случаев «управления ради управления»: «высвечивает» ли новая технология пробелы в системе управления, или существующая система достаточна? Применительно к биологическому конструированию, до настоящего времени управление осуществлялось в основном по методу «заполнения пробелов», однако вопросы поиска оптимальных механизмов управления и их внедрения на глобальной исследовательской и коммерческой арене остаются открытыми. Единый оптимальный подход к управлению пока не был найден, и дискуссии продолжаются. Так, один из предлагаемых подходов к управлению предупредительный, он предусматривает внедрение технологии только после доказательства ее безопасности.