Rapporten fremhæver muligheder og risici forbundet med syntetisk biologi og bioingeniør

Redigering af menneskelig genom, 3D -printede udskiftningsorganer og kunstig fotosyntese - bioingeniørområdet giver et stort løfte om at tackle de store udfordringer, som vores samfund står over for. Men som en ny artikel i dag fremhæver, denne udvikling giver både muligheder og risici på kort og lang sigt.

Hurtig udvikling inden for syntetisk biologi og tilhørende værktøjer og metoder, herunder mere almindeligt tilgængelige genredigeringsmetoder, har øget vores muligheder for bioingeniør betydeligt - anvendelsen af ​​principper og teknikker fra teknik til biologiske systemer, ofte med det formål at løse problemerne i den virkelige verden.

I en rapport offentliggjort i open access journal eLife , et internationalt team af eksperter ledet af Dr. Bonnie Wintle og Dr. Christian R. Boehm fra Center for the Study of Existential Risk ved University of Cambridge, fange industriens perspektiver, innovatører, lærde, og sikkerhedssamfundet i Storbritannien og USA om, hvad de betragter som de store nye spørgsmål på området.

Dr Wintle siger:"Væksten i den biobaserede økonomi giver løfte om at løse globale miljø- og samfundsmæssige udfordringer, men som vores papir viser, det kan også præsentere nye former for udfordringer og risici. Sektoren skal fortsætte med forsigtighed for at sikre, at vi kan høste fordelene sikkert og sikkert. "

Rapporten er tænkt som et resumé og udgangspunkt for politikere på tværs af en række sektorer for yderligere at undersøge de spørgsmål, der kan være relevante for dem.

Blandt de spørgsmål, som rapporten fremhæver som værende mest relevante i løbet af de næste fem år, er:

• Kunstig fotosyntese og kulstofopsamling til produktion af biobrændstoffer - Hvis tekniske forhindringer kan overvindes, sådanne udviklinger kan bidrage til den fremtidige vedtagelse af CO2 -opsamlingssystemer, og levere bæredygtige kilder til råvarekemikalier og brændstof.
• Forbedret fotosyntese for landbrugets produktivitet - Syntetisk biologi kan være nøglen til at øge udbyttet på nuværende landbrugsjord - og dermed hjælpe med at håndtere fødevaresikkerheden - ved at forbedre fotosyntesen og reducere tab før høst, samt at reducere affald efter høst og efter forbrug.
• Syntetiske gendrev - Gendrev fremmer arv af foretrukne genetiske træk gennem en art, for eksempel at forhindre malaria-overførende myg i at yngle. Imidlertid, denne teknologi rejser spørgsmål om, hvorvidt den kan ændre økosystemer, potentielt endda skabe nicher, hvor en ny sygdomsbærende art eller ny sygdomsorganisme kan tage fat.
• Redigering af menneskelig genom - Genomteknologiske teknologier som CRISPR/Cas9 giver mulighed for at forbedre menneskers levetid og sundhed. Imidlertid, deres implementering udgør store etiske dilemmaer. Det er muligt, at enkeltpersoner eller stater med de økonomiske og teknologiske midler kan vælge at give fremtidige generationer strategiske fordele.
• Forsvarsagentursforskning inden for biologisk teknik -Områderne inden for syntetisk biologi, hvor nogle forsvarsagenturer investerer, øger risikoen for 'dual -use'. For eksempel, et program har til hensigt at bruge insekter til at formidle konstruerede plantevira, der giver egenskaber til de målplanter, de lever af, med det formål at beskytte afgrøder mod potentielle plantepatogener - men sådanne teknologier kan sandsynligvis også bruges af andre til at skade mål.

I de næste fem til ti år, forfatterne identificerede interesseområder, herunder:

• Regenerativ medicin:3D -print af kropsdele og vævsteknik - Selvom denne teknologi uden tvivl vil lette lidelser forårsaget af traumatiske skader og et utal af sygdomme, at vende forfaldet i forbindelse med alder er stadig fyldt med etisk, sociale og økonomiske bekymringer. Sundhedssystemer ville hurtigt blive overbelastet af omkostningerne ved at genopbygge kropsdele af borgerne, når de bliver ældre og kunne lede nye socioøkonomiske klasser, som kun dem, der selv kan betale for sådan pleje, kan forlænge deres sunde år.
• Mikrobiombaserede terapier - Det humane mikrobiom er impliceret i et stort antal menneskelige lidelser, fra Parkinsons til tyktarmskræft, samt metaboliske tilstande såsom fedme og type 2 -diabetes. Syntetisk biologi tilgang kunne i høj grad fremskynde udviklingen af ​​mere effektive mikrobiota-baserede terapier. Imidlertid, der er en risiko for, at DNA fra genetisk manipulerede mikrober kan sprede sig til andre mikrobioter i det humane mikrobiom eller ud i det større miljø.
• Skæringspunkt mellem informationssikkerhed og bioautomatisering - Fremskridt inden for automatiseringsteknologi kombineret med hurtigere og mere pålidelige ingeniørteknikker har resulteret i fremkomsten af ​​robotiske 'skylaboratorier', hvor digital information omdannes til DNA og derefter udtrykkes i nogle målorganismer. Dette åbner muligheden for nye former for trusler om informationssikkerhed, som kan omfatte manipulation med digitale DNA -sekvenser, der fører til produktion af skadelige organismer, og sabotere vaccine og lægemiddelproduktion gennem angreb på kritiske DNA -sekvensdatabaser eller udstyr.

På længere sigt, identificerede problemer omfatter:

• Nye producenter forstyrrer farmaceutiske markeder - Fællesskabets bio -laboratorier og iværksætterstarter tilpasser og deler metoder og værktøjer til biologiske eksperimenter og teknik. Kombineret med åbne forretningsmodeller og open source -teknologier, dette kan indvarsle muligheder for fremstilling af terapier, der er skræddersyet til regionale sygdomme, som multinationale farmaceutiske virksomheder muligvis ikke finder rentable. Men dette vækker bekymring omkring den potentielle afbrydelse af eksisterende produktionsmarkeder og råvareforsyningskæder samt frygt for utilstrækkelig regulering, mindre streng produktkvalitetskontrol og misbrug.
• Platformteknologier til håndtering af nye sygdomspandemier - Nye infektionssygdomme - såsom nylige Ebola- og Zika -virusudbrud - og potentielle biologiske våbenangreb kræver skalerbar, fleksibel diagnose og behandling. Nye teknologier kan muliggøre hurtig identifikation og udvikling af vaccinkandidater, og plantebaserede antistofproduktionssystemer.
• Ændring af ejerskabsmodeller inden for bioteknologi - Stigningen af ​​off -patent, generiske værktøjer og sænkning af tekniske barrierer for ingeniørbiologi har potentiale til at hjælpe dem i lavressourceindstillinger, drage fordel af at udvikle en bæredygtig bioøkonomi baseret på lokale behov og prioriteter, især hvor nye fremskridt åbnes for andre at bygge videre på.

Dr. Jenny Molloy kommenterer:"Et tema, der gentagne gange dukkede op, var uligheden i adgangen til teknologien og dens fordele. Stigningen af ​​open source, off-patent-værktøjer kan muliggøre udbredt videndeling inden for det biologiske ingeniørfag og øge adgangen til fordele for dem i udviklingslandene. "

Professor Johnathan Napier fra Rothamsted Research tilføjer:"Udfordringerne i målene for bæredygtig udvikling vil kræve alle mulige ideer og innovationer for at levere betydelige resultater. I landbruget, vi er på nippet til nye paradigmer for, hvordan og hvad vi vokser, og hvor. Det er afgørende at demonstrere retfærdighed og brugbarhed af sådanne fremgangsmåder for at sikre offentlig accept og også for at levere effekt på en meningsfuld måde. "

Dr. Christian R. Boehm konkluderer:"Når disse teknologier dukker op og udvikler sig, vi skal sikre offentlig tillid og accept. Folk kan være villige til at acceptere nogle af fordelene, såsom skiftet i ejerskabet væk fra big business og mod mere åben videnskab, og evnen til at løse problemer, der uforholdsmæssigt påvirker udviklingslandene, såsom fødevaresikkerhed og sygdom. Men at fortsætte uden passende sikkerhedsforanstaltninger og samfundsmæssig konsensus - uanset de offentlige sundhedsmæssige fordele - kan skade feltet i mange år fremover. "