Vi är på väg mot ett extraordinärt genombrott inom syntetisk biologi. CRISPR-Cas9, en genomredigeringsteknik som upptäcktes 2014, ligger i spetsen för detta genombrott. Vi är lovade att lösa problem med näring, sjukdomar, genetik och - intressantast - att ändra det mänskliga genomet till det bättre. För att göra oss bättre, snabbare, starkare, smartare: det här är en chans att göra om oss snabbare än det naturliga urvalet och evolutionen kommer till deras sinnen.
Naturligtvis varnar många experter om farorna med dessa nya möjligheter. En enorm ström av pengar strömmar in i bioteknikuppstart, och loppet till toppen kan skära skarpa hörn. År 2017 återupplivade forskare en utdöd stam av det dödliga hästviruset. CRISPR kan hjälpa till att skapa dolda biologiska vapen som smittkoppor eller förbättra befintliga sjukdomar som ebola, vilket gör dem till en mardröm för epidemiologer.
Med genombrott som verkar som science fiction kan uppgiften att skilja hype från verklighet verka överväldigande. Men detta måste göras, särskilt av människor långt ifrån vetenskap. Hur kan man realistiskt bedöma de potentiella riskerna och fördelarna? Ny forskning från amerikanska och brittiska forskare som nyligen publicerats i eLifeSciences belyser minst 20 biotekniska frågor.
Forskarna analyserade 20 utvecklingsriktningar i olika tidshorisonter: de kommande fem åren, de kommande tio åren och mer än tio åren. Ett genombrott inom artificiell fotosyntes förväntas de närmaste fem åren. Eftersom växter kan omvandla koldioxid till bränsle kan konstgjord fotosyntes vara avgörande för energikrisen och kampen mot klimatförändringar. Medan varje system för att avlägsna koldioxid i kampen mot klimatet skulle vara överväldigande, har ny forskning visat att konstgjord fotosyntes kan minska CO2 mer effektivt än växter och omvandla den till metanol för bränsle.
Vi har slut på jordbruksmark när världens befolkning fortsätter att växa. en ny grön revolution behövs för att mata världen. Svaret är att förbättra naturlig fotosyntes genom genetisk modifiering, som C4-genen aktiverades i ris. Det ökade risskörden med 50%, och eftersom ris är en kolossal kalorikälla är detta ett mycket kraftfullt genombrott.
Forskare förväntar sig också att någon allvarlig kontrovers börja de närmaste fem åren. Den första handlar om etiken i genmanipulation, vilket leder till framväxten av en befolkning med nya egenskaper. Bland insekter som myggor sprids dessa gener väldigt snabbt och människor planerar att använda dem för att göra myggor infertila. Detta kan skada ekosystemen och leda till oavsiktliga konsekvenser. Kan vi hitta ett sätt att vända genredigeringsbeslutet innan det sprids till generationer? Skeptiker tvivlar på det.
En annan kontrovers kommer att utvecklas under de närmaste fem åren: hur bekvämt kommer det att vara att redigera det mänskliga genomet? Forskare noterar att vår förmåga att redigera det mänskliga genomet har överträffat vår förståelse av funktionerna hos dessa gener. Tidigare forskning undersökte i huvudsak de statistiska korrelationerna mellan genetiska tillstånd och arv av vissa gener. Kanske kommer noggrann redigering att göra det möjligt för oss att genomföra experiment som avslöjar hemligheterna i vårt eget DNA; till slut lärde vi oss att befria mössen från Huntingtons sjukdom.
Men det händer precis så att experimentera med människor för med sig en unik uppsättning etiska problem, och forskare noterar att världsregeringar inte särskilt bråttom tar itu med dem - och Kina försummar helt.
Kampanjvideo:
På medellång sikt är forskare oroade över framväxten av alltmer sofistikerade bioteknikmetoder. Kanske om fem till tio år kommer vi att kunna skapa hela ersättningsorgan genom att experimentera med gener. Under de senaste åren har vävnadsteknik lärt sig hur man skapar eller odlar blåsor, höfter, vaginor, luftstrupe, vener, artärer, öron, hud, knämenisk och hjärtplåster.
Att reparera ett krossat hjärta kan låta som den perfekta användningen av bioteknik, och eftersom djurförsök fortsätter att visa att de vävnader som skapas kan mycket framgångsrikt implanteras är utsikterna mer än verkliga. Det är dock osannolikt att det är billigt. Skulle inte detta förvärra det redan existerande hälsoklyftan, där rika människor kan förlänga sina liv genom att byta ut organ medan andra inte kan?
Dessa metoder kan ha en särskild inverkan på produktionen av läkemedel. Vacciner är ett lysande exempel. Många vacciner tillverkas nu med kycklingägg, precis som för 70 år sedan. Som förväntat har denna gamla metod sina begränsningar; de viktigaste stammarna av viruset måste hittas månader innan de faktiskt sprids, eftersom det också tar flera månader att producera ett vaccin. DARPA sponsrar ett företag som försöker producera tiotals miljoner influensavacciner varje månad. Om vi försöker komma över en annan pandemi - en som kan ta livet av miljoner - måste vi helt enkelt arbeta med den teknik som gör det möjligt för oss att göra detta.
Men ju fler människor det finns desto fler risker uppstår. Bioteknik kan producera olagliga droger. Värre är utsikterna till ett biotekniskt supervirus, skapat avsiktligt eller oavsiktligt. Genetisk information kan vara den nya valutan; precis som en algoritm idag kan kosta miljoner eller orsaka kaos, måste morgondagens gener skyddas med alla medel. Konsekvenserna av en hackad dator kan vara frustrerande. konsekvenserna av att hacka en person kan bli mycket värre.
Ilya Khel
