Что значит синтезировать вирус

Вирус из пробирки: как создают биологическое оружие массового поражения и где используют

Вирусы уже очень давно изучают в лабораториях, а также выводят полученные с нуля виды или иначе говоря de novo. Однако работа вирусологов массово заинтересовала широкую общественность только после начала пандемии коронавируса. Рассказываем, с какой целью выводят биологическое оружие, есть ли у модифицированных вирусов положительные задачи и что известно о происхождении коронавируса.

Читайте «Хайтек» в

Искусственные вирусы

Многие вирусы могут быть получены de novo, то есть с нуля, а первый искусственный вирус был создан в 2002 году. Несмотря на некоторые неправильные трактовки, при этом процессе синтезируется не сам вирус как таковой, а его геномная ДНК (в случае ДНК-вирусов) или комплементарная копия ДНК его генома (в случае РНК-вирусов).

У вирусов многих семейств искусственная ДНК или РНК, если она введена в клетку, проявляет инфекционные свойства. Иными словами, такие вирусы содержат всю необходимую информацию для образования новых вирусов.

Эту технологию в настоящее время используют для разработки вакцин нового типа. Возможность создавать искусственные вирусы имеет далеко идущие последствия, поскольку вирус не может вымереть, пока известна его геномная последовательность и имеются чувствительные к нему клетки.

В наши дни полные геномные последовательности 2408 различных вирусов (в том числе оспы) находятся в публичном доступе в онлайн-базе данных, поддерживаемой Национальными институтами здравоохранения США.

Как из вирусов делают биологическое оружие

Способность вирусов вызывать опустошительные эпидемии среди людей порождает беспокойство, что вирусы могут использоваться как биологическое оружие.

Биологическое оружие — это патогенные микроорганизмы или их споры, вирусы, бактериальные токсины, заражающие людей и животных, предназначенные для массового поражения живой силы и населения противника, сельскохозяйственных животных, посевов сельскохозяйственных культур, заражения продовольствия и источников воды, а также порчи некоторых видов военного снаряжения и военных материалов.

Биологическое оружие включает также средства доставки патогенных микроорганизмов и животных-переносчиков. Является оружием массового поражения и запрещено согласно Женевскому протоколу 1925 года.

Дополнительные опасения вызвало успешное воссоздание вредоносного вируса испанского гриппа в лаборатории. Другим примером может служить вирус оспы. Он на всем протяжении истории опустошал множество стран вплоть до его окончательного искоренения. Официально образцы вируса оспы хранятся лишь в двух местах в мире — в двух лабораториях в России и США.

Опасения, что он может быть использован как оружие, не совсем беспочвенны; вакцина против оспы иногда имеет тяжелые побочные эффекты — в последние годы до официально объявленного искоренения вируса больше людей серьёзно заболели из-за вакцины, чем от вируса, поэтому вакцинация против оспы больше не практикуется повсеместно. По этой причине большая часть современного населения Земли практически не имеет устойчивости к оспе.

Способы применения бактериальных и вирусных средств

Средствами доставки и способами применения биологического оружия, как правило, являются:

• боевые части ракет;
• авиационные бомбы;
• артиллерийские мины и снаряды;
• пакеты (мешки, коробки, контейнеры), сбрасываемые с самолетов;
• специальные аппараты, рассеивающие насекомых с самолетов;
• диверсионные методы.

Заболевание в этом случае может произойти в результате прямого контакта с заражёнными предметами. Возможно также преднамеренное оставление при отходе инфекционных больных с тем, чтобы они явились источником заражения.

При разрыве боеприпасов, снаряженных бактериальной рецептурой, образуется бактериальное облако, состоящее из взвешенных в воздухе мельчайших капелек жидкости или твёрдых частиц. Облако, распространяясь по ветру, рассеивается и оседает на землю, образуя заражённый участок, площадь которого зависит от количества рецептуры, её свойств и скорости ветра.

Проблемой является то, что вне природного очага обитания и без соответствующих его экологической обстановке механизмов передачи, возбудитель заболевания передаваться людям не будет.

Особенности поражения биологическим оружием

При поражении бактериальными или вирусными средствами заболевание наступает не сразу, почти всегда имеется скрытый (инкубационный) период, в течение которого заболевание не проявляет себя внешними признаками, а пораженный не теряет боеспособности.

Некоторые заболевания (чума, холера, сибирская язва) способны передаваться от больного человека здоровому и, быстро распространяясь, вызывать эпидемии. Установить факт применения бактериальных средств и определить вид возбудителя достаточно трудно, поскольку ни микробы, ни токсины не имеют ни цвета, ни запаха, ни вкуса, а эффект их действия может проявиться через большой промежуток времени.

Обнаружение бактерий и вирусов возможно только путём проведения специальных лабораторных исследований, на что требуется значительное время, что затрудняет своевременное проведение мероприятий по предупреждению эпидемических заболеваний.

Признаком применения бактериологического оружия являются также валяющиеся на местности использованные боеприпасы (предназначенные для него) и другие средства его доставки. В некоторых случаях также — внезапное появление или резкое увеличение количества определенных насекомых или грызунов (например — блохи на снегу).

Современные стратегические средства биологического оружия используют смеси вирусов и спор бактерий для увеличения вероятности летальных исходов при применении, однако используются, как правило, штаммы, не передающиеся от человека к человеку, чтобы территориально локализовать их воздействие и избежать вследствие этого собственных потерь.

Искусственные вирусы можно использовать во благо

Ученые из NPL (Национальной физической лабораторией), работая с партнерами из Кембриджского и Эксетерского университетов, а также из Королевского колледжа Лондона, разработали создают искусственный вирус для борьбы с супербактериями

Рост числа супербактерий вызывает серьезную озабоченность в медицинском сообществе, поскольку бактерии эволюционируют, чтобы избежать существующих методов лечения быстрее, чем разрабатывают новые антибиотики. Вместо того чтобы создавать новые лекарства, группа экспертов пошла другим путем.

Авторы работы, опираясь на принципы архитектуры вируса, создали синтетический белок Ψ—капсид, который собирается из небольшого молекулярного мотива или характерной последовательности нуклеотидов (в ДНК, РНК) или аминокислот (в белках). Мотив нашли в клетках человека. Он может распознавать молекулярные паттерны, связанные с патогенами, на бактериальных поверхностях.

Отмечается, что благодаря комбинации наноразмерных и одноклеточных изображений, команда подтвердила, что капсиды наносят непоправимый ущерб бактериям. Капсиды были одинаково эффективны в любой из своих хиральных форм, что может сделать их невидимыми для иммунной системы хозяина, а также позволит убивать различные фенотипы бактерий и супербактерий без цитотоксичности in vitro и in vivo.

Коронавирус создан искусственно?

Пока нельзя сказать однозначно. Предлагаем ознакомиться с недавним необычном исследованием, в котором британский и норвежский ученые Ангус Далглиш и Биргер Сёренсен утверждают, что COVID-19 был создан в лаборатории.

Далглиш и Сёренсен обнаружили в вирусе «уникальные отпечатки пальцев» и свидетельство того, что он не имеет достоверного источника. Следовательно, как утверждают ученые, вирус мог появиться только в результате лабораторных манипуляций.

По их словам, ранее они уже пытались опубликовать результаты своего исследования, но были отвергнуты научными журналами, которые были уверены в естественном происхождении вируса. Сейчас в ряде стран снова заговорили о необходимости пересмотреть версии возникновения COVID-19, указывает издание.

Исследователи обратили внимание на эксперименты, проведенные в лаборатории в Ухане в период с 2002 по 2019 год, и выяснили, что
их китайские коллеги, некоторые из которых работают совместно с американскими университетами, занимались исследованиями по изменению вируса таким образом, чтобы повысить его заразность.

Авторы исследования считают, что за «основу» был взят коронавирус, обнаруженный у китайских пещерных летучих мышей и к нему добавлен новый «шип», в конечном итоге был получен более заразный и смертельный SARS-CoV-2.

О том, что с вирусом могли проводиться манипуляции, говорит обнаруженная Далглишем и Сёренсеном цепочка из четырех аминокислот, которые имеют положительный заряд. Это позволяет вирусу «плотно цепляться за отрицательно заряженные части человеческих клеток, как магнит, и за счет этого становиться более заразным», объяснил норвежский ученый.

Источник

Рукотворный вирус? Почему в пандемии не виноваты безумные ученые

Согласно заявлению государственного секретаря США Майка Помпео, сделанному на прошлой неделе, власти якобы располагают серьезными доказательствами, что вирус, вызвавший эпидемию COVID-19, происходит из Лаборатории специальных патогенов Института вирусологии в Ухане. Одновременно на разных ресурсах начали появляться популярные статьи, прямо предполагающие искусственное происхождение вируса. Есть ли хоть какие-нибудь данные в пользу подобных конспирологических теорий?

Здесь следует разделять два разных утверждения. В заявлении американских властей ни слова нет о том, что вирус создан искусственно: речь лишь об утечке из лаборатории. Более того, главный инфекционист США Энтони Фаучи (также представляющий администрацию) прямо сказал, что об искусственном происхождении вируса говорить не приходится. Что касается лабораторной утечки, этот сценарий практически невозможно ни подтвердить, ни опровергнуть.

Беглый вирус

Представьте себе ситуацию: на Уханьском рынке кто-то разделывал летучую мышь, заразился от нее, и началась эпидемия. Теперь другой вариант: летучую мышь принесли в Уханьский институт вирусологии, выделили из нее вирус, кто-то заразился, началась эпидемия. Притом что рынок находится на очень небольшом расстоянии от института, разделить эти два сценария практически невозможно: никаких доводов здесь в принципе нельзя привести, кроме косвенных.

Существует теоретическая возможность отличить вирус, эволюционировавший в дикой природе, от вируса, эволюционировавшего в лаборатории: при пассажах в культуре тканей на вирус не действуют системы иммунитета хозяина, а в природе это важнейший фактор естественного отбора. Статистика накопленных отличий в геноме в этих случаях в принципе могла бы быть разной. Однако о том, как именно иммунитет позвоночных направляет естественный отбор вируса, известно крайне мало; кроме того, почти ничего не известно о самой системе иммунитета у летучих мышей. Современная биоинформатика пока просто неспособна решать подобные задачи.

Насколько вообще вероятно, что в результате нарушения лабораторных процедур произошло заражение одного из сотрудников, положившее начало эпидемии? Мне сложно об этом судить, поскольку я не экспериментальный биолог. К тому же из курса математики я знаю, что у единичных событий не бывает вероятности. Если бы в мире было 1000 лабораторий, занимающихся коронавирусом и в трех их них произошла бы утечка, вероятность равнялась бы 0,3%, но для единичного случая в одной-единственной лаборатории никаких оценок сделать нельзя. Если бы мне предложили сделать ставку в тотализаторе, я бы отказался играть в такую игру.

Вирус как оружие

Рассмотрим теперь гипотезу искусственного происхождения вируса. Очевидно, что подобный проект можно было бы затеять либо со зловещей целью погубить человечество, либо в рамках разработки биологического оружия. Гипотезу маньяка-человеконенавистника можно отклонить на том основании, что у него вряд ли нашлись бы необходимые ресурсы. Что касается биологического оружия, в данном случае эта гипотеза кажется крайне маловероятной. Лаборатория в Ухане с начала 2000-х годов публикует в открытой печати — в частности, в журнале Nature — научные статьи о коронавирусах. Это плохо сочетается с проведением в той же лаборатории сверхсекретных военных разработок. Ни в СССР, ни где бы то ни было в мире не было подобных примеров. Например, исследователи из НПО «Биопреперат» и, в частности, из военной лаборатории в Свердловске-19 не публиковали ни в отечественной, ни в зарубежной научной периодике никаких статей о сибирской язве.

Разумеется, я бы не удивился, если бы узнал, что где-то в КНДР, в Китае или даже в России ведутся подобные разработки. Мы знаем, что военные нередко занимаются странными вещами (оружие «психотронное», «климатическое», «генетическое» и т. п.) и способны внушить странные идеи руководству страны, особенно в авторитарных и тоталитарных режимах. Но с практической точки зрения это довольно глупо. Недостаток биологического оружия в том, что оно не избирательно. Чтобы его применение стало осмысленным, надо как минимум сделать так, чтобы противник заболел, но при этом сам не стал бы заразен (иначе невозможно защитить от заражения собственные вооруженные силы, даже если забыть про гражданское население). С другой стороны, действие должно быть быстрым — иначе какое же это оружие? Высоковирулентный вирус с большим инкубационным периодом в качестве оружия – это нонсенс.

Вирус как ошибка эксперимента

При этом, возможно, еще имеет смысл обсуждать, что вирус был сконструирован в результате лабораторного эксперимента ради исследовательских целей, после чего произошла утечка. Именно такой сценарий на самом деле только и обсуждается среди профессионалов, а все остальное — удел желтой прессы. Такой сюжет не противоречил бы законам природы или логике научного исследования. Однако здесь имеет смысл рассматривать — и отклонять на основе научных данных — конкретные сценарии.

На раннем этапе пандемии в теориях недостатка не было. Еще в феврале была высказана идея, что SARS-CoV-2 — результат рекомбинации коронавируса и ВИЧ; вскоре статья была отозвана. Другой вариант — рекомбинант на основе вируса, полученного в той же лаборатории и описанного в статье в Nature 2015 года. Эта идея также не выдержала критики.

Теперь связных сценариев не предлагается, обсуждаются только частности. При этом подобные дискуссии среди профессионалов давно уже идут на языке, непонятном для широкой публики. Возможно ли, что новый вирус возник в результате рекомбинации уже известных? Нет, в этом случае он не успел бы накопить такое количество генетических отличий от предковых вирусов. Может быть, отличия возникли в результате искусственного мутагенеза? Нет, соотношение частот смысловых и синонимичных замен не такое, как было бы при искусственном мутагенезе.

Подобных «А вдруг. » можно сгенерировать множество. Однако пока нет никаких доказательств или даже сильных доводов, что этот вирус искусственный. Все, что кажется некоторым людям необычным в геноме вируса, имеет вполне естественное объяснение и аналоги в уже известных вирусах, так что нет нужды привлекать дополнительные сущности.

Остается, конечно, вариант неизвестного гения, который придумал из головы последовательность вирусной РНК (обеспечивающую высокую специфичность к человеческим рецепторам), записал ее на салфетке и сделал заказ в коммерческой лаборатории. Синтезировать можно любую молекулу РНК. Однако существование неизвестных гениев, в таких деталях постигших тайну взаимодействия вируса и клетки (и при этом нигде не публиковавших свои работы), вызывает обоснованное сомнение. Другой вариант — что подобное сделали методом проб и ошибок тысячи китайских аспирантов — также сомнителен: исследования Уханьской лаборатории прослеживаются по десяткам опубликованных статей и подчиняются своей внутренней логике, которая совсем не предполагает инженерию вирусных белков таким путем.

ГМО, клонирование людей, искусственный вирус. Что дальше?

Распространение домыслов об искусственном происхождении SARS-CoV-2 естественным образом продолжает историю публичных страшилок, когда люди подозревали биологов в коварных экспериментах, несущих угрозу цивилизации. К чему это может привести? Конечно, могут появиться «движения луддитов», которые отправятся громить лаборатории, как уже громили лаборатории по разработке ГМО или, уже в недавнее время, вышки 5G-связи. Однако у этой истории есть и другая сторона: люди могут задуматься о том, насколько хрупка их цивилизация с точки зрения биологических угроз. Возможно, они наконец поймут, что биология — наука не только интересная, но еще и чрезвычайно важная.

История с коронавирусом поставила много вопросов к современной цивилизации. Мы помним, что первую эпидемию SARS (атипичной пневмонии) 2003 года удалось остановить, отслеживая цепочки зараженных. Сделать это было возможно, потому что у того коронавируса не было периода бессимптомного носительства — зараженный тут же заболевал. Работы над вакциной, которую начали было разрабатывать, вскоре были приостановлены, потому что вирус полностью исчез из человеческой популяции. При этом ученые уже тогда ясно сознавали, что существуют большие природные резервуары различных коронавирусов и что он способен перепрыгивать от животных к человеку. Абзац на эту тему присутствует практически во всех обзорных статьях по коронавирусам. Есть и другие вирусы, источником которых являются дикие животные, скажем, возбудитель лихорадки Эбола. В теории мы понимаем, что расширение контактов с дикой природой, с одной стороны, и увеличение проницаемости мира, путешествий, авиационных сообщений, с другой, делают мир уязвимым перед потенциальными патогенами. И тем не менее очередная эпидемия опять застала нас неготовыми.

Возможно, сейчас время понять, что, если мы не хотим дожидаться следующей эпидемии, надо более активно изучать этот круг проблем. Я надеюсь, что именно эта идея, а не призывы разрушать лаборатории и не страшилки (или прожекты, как повернуть) про очередное супероружие, окажется доминирующей в дальнейшем развитии человечества.

Мнение автора может не совпадать с мнением редакции

Источник