Експерименти з посиленням функції часто пов'язані з дослідженнями, які підвищують ризик небезпечних вірусних «лабораторних витоків». Але насправді вони є ключовим аспектом багатьох напрямків досліджень у біології та не є ризикованими за своєю суттю. (Зображення: KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images)
У травні 2025 року президент Дональд Трамп підписав виконавчий указ про обмеження досліджень вірусів та патогенів, які називаються дослідженнями з посиленням функції. Національні інститути охорони здоров'я зараз вживають заходів для скасування десятків таких досліджень, включаючи ті, які, за даними журналу Science та The Washington Post, були визнані безпечними вченими агентства, які їх рецензували.
Термін «посилення функції» часто використовується для позначення досліджень вірусів, які наражають суспільство на ризик спалаху інфекційного захворювання з сумнівною метою. Деякі дослідження нових вірусів можуть призвести до появи варіантів, які набувають здатності заражати людей, але це не обов'язково означає, що дослідження є небезпечним або неплідним. Занепокоєння зосереджено на лабораторних дослідженнях вірусу, що викликає пташиний грип, у 2012 році та вірусу, що викликає COVID-19, з 2020 року.
Можливість того, що генетично модифікований вірус може втекти з лабораторії, слід сприймати серйозно. Але це не означає, що експерименти з посиленням функції є за своєю суттю ризикованими або є прерогативою божевільних вчених. Насправді, підходи з посиленням функції є фундаментальним інструментом у біології, який використовується для вивчення набагато більше, ніж просто вірусів, і робить свій внесок у багато, якщо не більшість, сучасних відкриттів у цій галузі, включаючи пеніцилін, імунотерапію раку та посухостійкі культури.
Вам може сподобатися
-
«Відторгнення вакцин таке ж давнє, як і самі вакцини»: історик науки Томас Левенсон про історію теорії мікробів та її заперечувачів
-
ВООЗ підписала першу у світі угоду про пандемію, але США її не підписують
-
«Як це могло статися?»: Загроза «супербактерій» була відома з першого антибіотика, але нам не вдалося її зупинити.
Як науковці, що вивчають віруси, ми вважаємо, що неправильне розуміння терміну «посилення функції» як чогось зловісного відбувається за рахунок прогресу в охороні здоров'я людини, екологічної стійкості та технологічного прогресу. З'ясування того, що насправді являє собою дослідження посилення функції, може допомогти пояснити, чому це важливий науковий інструмент.
Що таке посилення функції?
Щоб вивчити, як функціонує живий організм, вчені можуть змінити певну його частину, а потім спостерігати за наслідками. Ці зміни іноді призводять до того, що організм отримує функцію, якої раніше не мав, або втрачає функцію, яку колись мав.
Наприклад, якщо метою є посилення здатності імунних клітин знищувати пухлини, дослідники можуть взяти зразок імунних клітин людини та модифікувати їх для експресії білка, який специфічно націлений на ракові клітини. Ця мутована імунна клітина, яка називається CAR-T-клітиною, таким чином «отримує функцію» зв’язування з раковими клітинами та їх знищення. Розвиток подібних імунотерапій, які допомагають імунній системі атакувати ракові клітини, базується на дослідницьких дослідженнях вчених, які синтезували такі білки «Франкенштейна» у 1980-х роках. У той час не було можливості дізнатися, наскільки корисними будуть ці химерні білки для лікування раку сьогодні, приблизно через 40 років.
Огляд того, як працює CAR-T-клітинна терапія – YouTube
Дивитися далі
Аналогічно, додаючи специфічні гени до рослин рису, кукурудзи чи пшениці, що збільшують їхню врожайність у різних кліматичних умовах, вчені змогли створити рослини, здатні рости та процвітати в географічних регіонах, де вони раніше не могли. Це вирішальний прогрес у підтримці запасів продовольства в умовах зміни клімату. Відомі приклади джерел їжі, що сягають свого початку дослідженнями посилення функції, включають рослини рису, які можуть рости у високих заплавах або в умовах посухи, або які містять вітамін А для зменшення недоїдання.
Медичні досягнення, отримані завдяки дослідженням посилення функції
Експерименти з посиленням функції є невід'ємною частиною наукового процесу. У багатьох випадках переваги, що виникають в результаті експериментів з посиленням функції, не одразу очевидні. Лише через десятиліття дослідження приносять новий метод лікування в клініку або нову технологію в доступному місці.
Розробка більшості антибіотиків спиралася на маніпуляції з бактеріями або цвіллю в експериментах з посиленням функції. Початкове відкриття Александра Флемінга про те, що цвіль Penicillium rubens може виробляти сполуку, токсичну для бактерій, стало глибоким медичним проривом. Але лише після того, як вчені експериментували з умовами росту та штамами цвілі, терапевтичне використання пеніциліну стало можливим. Використання специфічного середовища для росту дозволило цвілі отримати функцію посиленого вироблення пеніциліну, що було необхідно для її масового виробництва та широкого використання як ліків.
Капсули пеніциліну перевіряються після того, як вони сходять з виробничої лінії в дослідницьких лабораторіях Бічем, Вортінг, Сассекс.
Дослідження стійкості до антибіотиків також значною мірою спираються на підходи, що базуються на принципі посилення функції. Вивчення того, як бактерії набувають стійкості до ліків, є важливим для розробки нових методів лікування, яких мікроби не можуть швидко уникнути.
Дослідження з посиленням функції у вірусології також мали вирішальне значення для розвитку науки та охорони здоров'я. Онколітичні віруси генетично модифікуються в лабораторії для інфікування та знищення ракових клітин, таких як меланома. Аналогічно, вакцина Johnson & Johnson проти COVID-19 містить аденовірус, змінений для вироблення шипоподібного білка, який допомагає вірусу COVID-19 інфікувати клітини. Вчені розробили живі атенуйовані вакцини проти грипу, адаптувавши їх до росту за низьких температур і тим самим втрачаючи здатність рости за температури легень людини.
Наділивши віруси новими функціями, вчені змогли розробити нові інструменти для лікування та профілактики захворювань.
Експерименти з посиленням функції в природі
Для кращого розуміння вірусів необхідні підходи, що базуються на принципі посилення функції, частково тому, що ці процеси вже відбуваються в природі.
Багато вірусів, що вражають таких тварин, як кажани, свині, птахи та миші, можуть передаватися людям. Щоразу, коли вірус копіює свій геном, він робить помилки. Більшість цих мутацій є шкідливими — вони знижують здатність вірусу до реплікації, — але деякі можуть дозволити вірусу швидше або краще розмножуватися в клітинах людини. Варіанти вірусів з цими рідкісними, корисними мутаціями поширюватимуться краще, ніж інші варіанти, і тому домінуватимуть у вірусній популяції — саме так працює природний відбір.
Якщо ці віруси можуть хоч трохи розмножуватися в організмі людей, вони мають потенціал адаптуватися і таким чином процвітати в нових людських організмах. Це природний експеримент з набуття функціональності, і він відбувається постійно.
Експерименти з посиленням функції в лабораторії можуть допомогти вченим передбачити зміни, яких можуть зазнавати віруси в природі, розуміючи, які конкретні особливості дозволяють їм передаватись між людьми та заражати їх. На відміну від природних експериментів, ці проводяться в суворо контрольованих лабораторних умовах, призначених для обмеження ризику зараження лабораторного персоналу та інших осіб, включаючи контроль потоку повітря, засоби індивідуального захисту та стерилізацію відходів.
Важливо, щоб дослідники ретельно стежили за безпекою в лабораторіях, щоб мінімізувати теоретичний ризик зараження населення загалом. Не менш важливо, щоб вірусологи продовжували застосовувати інструменти сучасної науки для оцінки ризику природних поширень вірусу, перш ніж вони переростуть у спалахи.
Спалах пташиного грипу вирує на кількох континентах з 2020 року. Хоча вірус H5N1 вражає переважно птахів, він також заразив велику рогату худобу та інших тварин, а деякі люди також захворіли. Більше поширення вірусу може змінити вірус таким чином, що він дозволить йому ефективніше передаватися серед людей, що потенційно може призвести до пандемії.
Вчені краще розуміють відчутний ризик поширення пташиного грипу завдяки експериментам з посиленням функції, опублікованим десять років тому. Ці лабораторні дослідження показали, що віруси пташиного грипу можуть передаватися повітряно-крапельним шляхом між тхорями, що знаходяться на відстані кількох футів один від одного. Вони також виявили численні особливості еволюційного шляху, який вірус H5N1 повинен пройти, перш ніж він стане передаваемим ссавцям, що вказує на те, на які сигнатури дослідникам слід звертати увагу під час спостереження за поточним спалахом.
Нагляд за отриманням посади
Можливо, це звучить як семантичний аргумент, і в багатьох аспектах це так. Багато дослідників, ймовірно, погодяться, що посилення функції як загальний інструмент є важливим способом вивчення біології, який не слід обмежувати, водночас стверджуючи, що його слід обмежувати для досліджень конкретних небезпечних патогенів. Проблема цього аргументу полягає в тому, що дослідження патогенів повинні включати підходи, що базуються на посиленні функції, щоб бути ефективними — як і в будь-якій галузі біології.
Нагляд за дослідженнями потенційних пандемічних патогенів, що стосуються принципу «посилення функції», вже існує. Численні рівні заходів безпеки на інституційному та національному рівнях мінімізують ризики досліджень вірусів.
Хоча оновлення поточної системи нагляду не є необґрунтованими, ми вважаємо, що загальні заборони чи додаткові обмеження на дослідження, спрямовані на посилення функцій, не роблять суспільство безпечнішим. Натомість вони можуть уповільнити дослідження в різних галузях, від лікування раку до сільського господарства. Уточнення того, які конкретні галузі досліджень викликають занепокоєння щодо підходів, спрямованих на посилення функцій, може допомогти визначити, як можна покращити поточну систему нагляду.
Цю відредаговану статтю перевидано з The Conversation за ліцензією Creative Commons. Прочитайте оригінальну статтю.
Сіма Лакдавала, доцент кафедри мікробіології та імунології в Університеті Еморі, Університет Піттсбурга
Сіма Лакдавала — доцент кафедри мікробіології та молекулярної генетики Піттсбурзького університету. Лабораторія Лакдавала вивчає молекулярні властивості, що сприяють епідеміологічному успіху вірусів грипу А, щоб краще прогнозувати майбутні пандемії.
Ви повинні підтвердити своє публічне ім'я, перш ніж коментувати
Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім'я для відображення.
Вийти Читати далі
«Відторгнення вакцин таке ж давнє, як і самі вакцини»: історик науки Томас Левенсон про історію теорії мікробів та її заперечувачів
ВООЗ підписала першу у світі угоду про пандемію, але США її не підписують
«Як це могло статися?»: Загроза «супербактерій» була відома з першого антибіотика, але нам не вдалося її зупинити.
Замість того, щоб «відновлювати» жахливих вовків, вченим слід використовувати редагування генів для захисту живих видів, що знаходяться під загрозою зникнення.
Нова альтернатива CRISPR може «встановлювати» цілі гени, прокладаючи шлях до лікування багатьох генетичних захворювань
Один ген може допомогти пояснити збереження чуми протягом усієї історії людства.
Нова кишенькова модель БАС «дихає та тече, як людська тканина»
Загадкові мігрені після операції на серці нарешті можуть бути пояснені
Нове біонічне коліно безпосередньо з'єднується з м'язами та кістками, щоб відчуватися більше як тіло користувача
8 немовлят врятовано від потенційно смертельних спадкових захворювань завдяки новому випробуванню ЕКЗ «донорство мітохондрій»
Знижка 400 доларів, найнижча ціна в історії — цей годинник Garmin — мрія туриста
Чому так багато чоловіків страждають на дальтонізму? Останні думки
Римляни любили носити шкарпетки та сандалі — чи може це бути причиною масивного взуття, знайденого у форті Магна?
Лише 64% американців приймають ідею еволюції — ось одна з причин, чому
Дослідження порушує серйозні питання щодо «найстарішого» ударного кратера Землі
Археологи виявили, що вечірки 11 000 років тому були BYOB — приносьте свого власного кабана.
Величезні краплі глибоко під поверхнею Землі, ймовірно, спричиняють гігантські виверження вулканів
Під час таких стихійних лих, як повені в Техасі, попередити людей про небезпеку не так просто ОСТАННІ СТАТТІ
Китай запускає першого у світі робота, який може працювати самостійно цілодобово — дивіться, як він самостійно змінює батарейки, на нових тривожних кадрах.
Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.
- Про нас
- Зв'яжіться з експертами Future
- Умови та положення
- Політика конфіденційності
- Політика щодо файлів cookie
- Заява про доступність
- Рекламуйтеся у нас
- Веб-сповіщення
- Кар'єра
- Редакційні стандарти
- Як запропонувати нам історію
© Future US, Inc. Повний 7-й поверх, 130 West 42nd Street, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 10036.
var dfp_config = { “site_platform”: “vanilla”, “keywords”: “type-crosspost,exclude-from-syndication,serversidehawk,van-enable-adviser-
Sourse: www.livescience.com
