Около 11:30 утра 1 июля 2014 года ученый из Управления по контролю за продуктами и лекарствами вошел в комнату 3C16, зону холодного хранения в Национальном институте здравоохранения лабораторий в Бетесде, штат Мэриленд.
FDA использовало помещение с начала 1990-х годов для хранения образцов для биологических исследований, но очищало его, готовясь к переезду в близлежащий кампус в Серебряной весне.
Ученый, который вошел, увидел 12 загадочных картонных коробок на переполненной полке в дальнем левом углу места для хранения и открыл одну, чтобы посмотреть, что там находится. Внутри десятки длинных флаконов были упакованы в рулоны из белого хлопка и запечатаны расплавленным стеклом; многие из ярлыков носились до такой степени неразборчиво. Ученый заметил один сосуд, в котором хранился какой-то сыпучий материал, высушенный вымораживанием. На его этикетке было одно расшифрованное слово: «натуральная оспа», другое слово, обозначающее оспу - болезнь, которую британский историк 19-го века Томас Бабингтон Маколей считал «самым ужасным из всех служителей смерти».
Высококонтагиозный вирус распространяется через тесный контакт, телесные жидкости или загрязненные предметы. Это начинается как ветряная оспа: у жертвы высокая температура и она подвержена рвоте. Во рту появляется сыпь, которая быстро распространяется по всему телу, словно крошечные шарики, выскакивающие из-под кожи. Около 30 процентов людей, заражающихся вирусом, умирают в течение двух недель. Те, кто выживает, часто получают шрамы, ослепляются или изуродованы.
Оспа опустошала мир веками. Только в 1796 году английский врач Эдвард Дженнер, как известно, обнаружил, как настроить иммунную систему против этой болезни. Несмотря на это, потребовались века, чтобы созданная им вакцина была полностью развернута. Оспа убила, по оценкам, 500 миллионов человек в 19-м и 20-м веках, прежде чем она была окончательно уничтожена во всем мире в 1980 году. Однако здесь, в этой захламленной лаборатории в Мэриленде, было шесть забытых флаконов страшного поксвируса, в том числе, по крайней мере, два живых образца, все еще способных расти и заражать неисчислимые массы.
Во время двухлетнего расследования происхождения флаконов FDA установило, что они датированы 10 февраля 1954 года. Но агентство не могло выяснить, как и почему они оказались в холодильной камере в NIH. Инцидент спровоцировал поиск в правительстве других опасных материалов, которые могли быть упущены из виду, и привел к пересмотру политики FDA по хранению инфекционных агентов. 60-летние штаммы оспы были уничтожены под наблюдением должностных лиц Всемирной организации здравоохранения.
Связанные истории
The Life Issue Следующая лучшая версия меня: как жить вечно
Дэвид Юинг Дункан
Для всех, чтобы искать смертельную охоту за скрытым сокровищем порождает онлайн тайну
Дэвид Кушнер
жуки в кувшинах Новая лаборатория готовит микробы для создания косметики и лекарств
Меган Молтени
Наличие флаконов породило еще одну пугающую возможность: может ли оспа вернуться? Если бы эти образцы остались, кто знает, сколько еще может остаться. В США достаточно вакцины против оспы, чтобы защитить всех 328 миллионов американцев. Но за десятилетия, прошедшие с тех пор, как эта болезнь была ликвидирована, ученые обнаружили, что несколько групп людей, среди которых ВИЧ, беременные женщины, новорожденные и выжившие среди них, подвергаются риску осложнений от вакцины, таких как воспаление сердца и инфекции головного мозга, Вероятно, что большинству этих людей будет рекомендовано избегать приема лекарства, как и любой, кто живет с ними в одном доме. Учитывая эти существенные ограничения, многие представители здравоохранения и исследователи считают, что существует острая необходимость в более качественной вакцине против оспы.
Именно этой миссией обладает Дэвид Эванс, ветеран-вирусолог из Университета Альберты в Канаде. Эванс, сын медицинского работника в бывшей британской колонии Северная Родезия (ныне Замбия), изучал поксвирусы уже более 30 лет.
Как один из ведущих экспертов по оспе в мире, Эванс считает, что это только вопрос времени, когда болезнь - или один из ее уродливых двоюродных братьев в семье осп - может всплыть на поверхность, вызванная враждебным правительством, террористом или любителем. биохакер с использованием генного редактирования и коммерчески доступных фрагментов ДНК.
По его словам, если это произойдет, мир должен быть готов к использованию самой безопасной и эффективной вакцины. Лучший способ улучшить вакцину - это сделать ее из самого вируса.
Итак, два года назад, пытаясь защититься от потенциальных биоинженерных вирусов, Эванс и его научный сотрудник сделали нечто немыслимое: они возродили вымершего двоюродного брата оспы под названием конная оспа, используя ДНК по почте.
Франкенштейновский акт вызвал негодование международного научного сообщества, в котором Эванс назван Уолтером Уайтом по синтетической биологии. Несмотря на вызванную им ярость, Эванс не сожалеет. Вирусолог утверждает, что лучше первым воскресить этих смертельных призраков, чем кого-то с гнусными намерениями. «Ничто не остановит государственного деятеля или технически сложную страну, которая решит захотеть сделать это», - добавляет Эванс, поэтому лучше быть готовым.
Когда оспа была ликвидирована почти 40 лет назад, после того, как миллионы людей получили вакцину в Африке, Азии и Южной Америке, она была признана одним из величайших достижений в истории человечества. В мрачном акте дипломатии времен холодной войны последние два образца оспы хранились для дальнейшего изучения в Центрах по контролю и профилактике заболеваний в Атланте и в Государственном исследовательском центре вирусологии и биотехнологии в Сибири. С тех пор Всемирная организация здравоохранения следит за образцами, чтобы обеспечить их безопасность.
В 2001 году Эванс присоединился к научно-консультативному комитету ВОЗ по оспе. Цель для многих в группе состояла в том, чтобы Россия и США уничтожили эти окончательные образцы оспы навсегда. «Надежда и ожидание, - говорит Эванс, - заключались в том, что комитет сказал бы:« Да, мы все сделали, они справились со всеми этими исследовательскими целями. Вы можете закрыть его и автоклавировать вирусы. »
Однако в следующем году эксперимент ученых из Университета штата Нью-Йорк в Стони-Брук показал, что простого уничтожения образцов может быть недостаточно. 11 июля 2002 года исследователи обнаружили, что они синтезировали вирус полиомиелита, который был уничтожен в США в 1979 году. Это был первый случай, когда вирус был создан с нуля с использованием синтетической ДНК. Работа была профинансирована Пентагоном отчасти, чтобы установить, могут ли террористы осуществить такой подвиг. Ответ был да. Исследователям SUNY потребовалось три года, чтобы собрать вирус вместе, используя ДНК по почте и генетические последовательности, на которые ссылается онлайновая публичная база данных. Удивительный успех эксперимента поднял вопрос о возможности эры биологической войны в стиле киберпанка и о том, что экспоненциально смертельная болезнь, оспа, может быть приготовлена в лаборатории с помощью науки синтетической биологии.
Для Эванса исследование показало, что ни один вирус не может считаться вымершим. «Я сказал:« Да, ну, на стене есть надпись для людей, озабоченных искоренением оспы », - вспоминает он. После возрождения полиомиелита он одним из первых предупредил ВОЗ о возможном воскрешении оспы. Но его предупреждения не были услышаны. Хотя Эванс выглядит как ученый размеренный, его разочарования росли. Он чувствовал себя как Цыпленок и боялся, что действия не будут предприняты, пока не станет слишком поздно. «Вы знаете, как устроен мир», - говорит он мне. «Это фокусируется на кризисах, верно? Это был не кризис ». По крайней мере, пока.
В ясный осенний день в сентябре в Эдмонтоне Эванс сидит за столом своего загроможденного офиса в университете Альберты в синей рубашке на пуговицах и хаки. У него тонкие седые волосы и маленькие круглые очки. На подоконнике у него большой микроскоп и полки, усыпанные толстыми книгами о вирусах. Две наклейки на его компьютере отражают его естественный скептицизм - одна гласит: «Действительно?», А другая - «WTF?» («Я с подозрением отношусь к репортерам», - говорит он мне в течение первых нескольких минут нашей встречи).
Купить образцы синтетической ДНК на удивление легко. За торговлей следит Международный консорциум по синтезу генов, отраслевая группа, которая работает с правительственными учреждениями для проверки заказов и покупателей. Но такой недосмотр не может помешать кому-либо покупать опасные образцы ДНК на черном рынке. Беглый поиск в Интернете выявляет десятки источников для образцов из Китая, Германии и других стран. Китай «печально известен наличием нерегулируемых фармацевтических компаний, верно?», - говорит Эванс. Китайские биохакеры могут «быть вполне способны управлять нерегулируемой компанией по синтезу ДНК».
ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ СЕГОДНЯ
Подпишитесь на ежедневную рассылку и никогда не пропустите лучшее из WIRED.
В июне 2015 года, частично благодаря исследованиям Эванса и его коллег в области синтетической биологии, консультанты по общественному здравоохранению выпустили отчет, предупреждающий о возможном возвращении оспы. «С ростом доступности фрагментов ДНК, которые могут быть синтезированы из простых химических веществ, стало возможным воссоздание вируса натуральной оспы, - говорится в отчете, - и это может сделать квалифицированный лаборант или студенты, работающие с вирусами. в относительно простой лаборатории ».
В следующем году директор национальной разведки США Джеймс Клэппер назвал биоинженерные пандемии одной из главных проблем своих ведомств; В отчете об оценке угрозы в мире добавлено редактирование генома для оценки текущего оружия массового уничтожения и распространения, наряду с ядерным оружием Северной Кореи, химическим оружием Сирии и крылатыми ракетами России. Как предупредил Билл Гейтс в 2017 году на Мюнхенской конференции по безопасности, «следующая эпидемия может возникнуть на экране террористического намерения использовать генную инженерию для создания синтетической версии вируса оспы».
Если этого было недостаточно, тревожная тайна появилась из России. В начале 2017 года «Сибирская газета» сообщила, что профессор Илья Дроздов, 63-летний микробиолог, руководивший государственным исследовательским центром, где находится единственный в России образец оспы, исчез из своего родного города Саратова на юго-западе России. Никакой дополнительной информации не было обнародовано. Представительница ВОЗ заявила, что не входит в «мандат организации подтверждать или опровергать факт проведения расследования».
В течение многих лет Эванс призывал своих коллег модернизировать свою защиту от оспы. Но только когда он встретил Сета Ледермана, он нашел ученого-единомышленника с волей и ресурсами, чтобы что-то с этим сделать. Генеральный директор и соучредитель нью-йоркской компании Tonix Pharmaceuticals Ледерман был заинтересован в финансировании исследований по разработке технологий и лекарств для биологической защиты.
Ледерман поделился опасениями Эванса о возможной эпидемии оспы. «Существует острая необходимость в новой вакцине», - говорит он. Вакцинация против оспы закончилась в 1978 году, и это означает, что примерно 5 миллиардов человек во всем мире в возрасте до 40 лет не были привиты.
Ледерман, бывший адъюнкт-профессор медицины в Колумбийском университете, был готов поручить своей компании найти решение. Он был убежден, что секрет лучшей вакцины можно найти в оспе, менее известной кузине оспы. Не известно, что оспа вредна для человека, но ее генетический состав тесно связан с оспой. Теоретически, чем ближе к происхождению вируса, тем более эффективной может быть полученная вакцина.
Эванс был заинтригован. Но Центры по контролю за заболеваниями содержат единственную пробу оспы, извлеченную из зараженной лошади в Монголии в 1976 году, и Эванс сказал, что вряд ли он сможет использовать эту пробу в коммерческих целях. Эванс сказал Ледерману, что есть еще один способ получить в руки оспу. Они могут воссоздать вирус с нуля, используя синтетическую ДНК, подобно тому, как исследователи синтезировали полиомиелит десятилетием ранее. Последовательность генома конской оспы была опубликована исследователями в 2006 году, предлагая дорожную карту для возрождения вируса.
Эванс не знал, сможет ли он добиться успеха. Несмотря на его предупреждения Кассандры, никто никогда не создавал вирус в семье оспы. Ледерман решил, что попытка того стоила. Он предложил лаборатории Эванса $ 200 000, чтобы попытаться вернуть оспу к жизни.
Когда я спрашиваю Эванса, есть ли у него какие-либо сомнения относительно воссоздания двоюродного брата оспы, он колеблется. «Вы об этом думаете, - говорит он, - мне не нравится спор». Он видел, что произошло, когда был синтезирован полиомиелит, и говорил с этими исследователями. Эванс согласился, что многие не согласятся с его выбором. Но он также твердо верил, что люди уже знают, как создать такой вирус - просто никто еще не достиг этого. Тогда это был его шанс доказать, что синтетическая версия поксвируса была не только мыслимой, но и надвигающейся реальностью. «Пока люди продолжали спорить, возможно ли это, - отмечает Эванс, - с этим ничего не поделаешь». Пришло время положить эти вопросы на покой.
В 2016 году, с одобрения бюро биобезопасности Университета Альберты, Эванс приобрел 10 фрагментов ДНК у GeneArt, компании по синтезу ДНК, базирующейся в Регенсбурге, Германия. Синтетическая ДНК, которая поступила от FedEx в виде испаренного порошка, была безвредной. «Если бы вы хотели, вы могли бы съесть это, - говорит Эванс, - я думаю, что у него будет шипучий привкус, как у Pop Rocks».
СИНТЕТИЧЕСКИЕ ОРУЖИЯ
Насколько нас должно беспокоить то, что воюющие страны или террористы превращают синтетические вирусы, бактерии и микробы в биооружие? Для некоторых сценариев конца света - создания, скажем, полностью изготовленного монстра из плохих вирусов - ответ не очень. Но еще есть о чем волноваться. В прошлом году министерство обороны США заказало доклад экспертов по биобезопасности и синтетической биологии для оценки угроз. Вот некоторые из их самых срочных предупреждений, ранжированных по уровню озабоченности. -Сарасвати Ратод
- ВОЗРОЖДЕННЫЕ ВИРУСЫ (ВЫСОКИЙ): Биотеррорист, вооруженный базовым лабораторным оборудованием и онлайновыми базами данных, заполненными генетическими чертежами для смертельных вирусов, мог предположительно воссоздать смертельную болезнь, такую как оспа или испанский грипп. Болезни с относительно небольшими геномами, такие как полиомиелит, легче воскресить, чем более сложные генетически заболевания, такие как оспа или герпес.
- ЗАКРЫТИЕ МИКРОБИОМА (ВЫСОКОЕ): Микроорганизмы населяют наши кишки, рты и кожу и во многом помогают нам. Вонючий микроб, попавший в смесь, теоретически может привести к тому, что наши хорошие жуки будут производить вредные химические вещества. На практике это было бы действительно трудно сделать, но новизна этого метода включила его в список главных проблем.
- БАКТЕРИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ (ВЫСОКАЯ): поскольку их геномы более стабильны, бактерии, как правило, легче модифицировать, чем вирусы. Хотя вы, возможно, не сможете получить строительные блоки для смертельного патогена (например, вызывающего сибирскую язву) от генетической компании, производящей заказы по почте, вы можете изменить более доброкачественную бактерию, чтобы сделать ее устойчивой к антибиотикам или вырабатывать больше токсинов.,
- МУТИНГОВЫЕ ВИРУСЫ (ВЫСОКИЕ). Введение мутаций в геном вируса почти всегда приводит к более мягкой форме ошибки. Вот как была создана вакцина от кори. Но страшные вещи также могут быть сделаны. В 2014 году исследователи обнаружили, что всего пять мутаций могут превратить птичий грипп в переносимый по воздуху вирус, что делает его гораздо более вероятным для распространения (по крайней мере, среди хорьков).
- МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ИММУННЫЕ СИСТЕМЫ (СРЕДНИЕ): Возможно, будет возможно разработать и доставить специально сконструированный вирус или химическое вещество, способное подавлять защитные силы организма или направлять их против него. Однако иммунная система человека очень сложна, и мы до сих пор не до конца ее понимаем, что затрудняет манипулирование.
Трудная работа по сборке генома оспы выпала на долю научного сотрудника Эванса, молодого микробиолога по имени Райан Нойс. Нойс носит короткие темные волосы и предпочитает носки с надписью «Сделай дерьмо». Как и Эванс, он посвятил свою карьеру изучению нюансов вирусов.
Создание вируса с нуля похоже на сборку блоков Lego. Десять лет назад Эванс усовершенствовал процесс, использующий «вирус-помощник» - другую форму поксвируса - для запуска репликации ДНК. В этом случае, как только вирус-помощник начнет расти внутри клетки, Нойс будет использовать пипетки для введения раствора, содержащего ДНК оспы. «Вы кладете кусок здесь, кусок здесь», - говорит Эванс, - «соединяя их вместе». Фрагменты соединяются друг с другом с помощью фермента, называемого ДНК-лигаза, который действует как своего рода клей. Если фрагменты ДНК будут введены в клетку правильным образом, только при правильных условиях, они объединятся вместе посредством естественного биологического процесса и, возможно, превратятся в вирус.
Нойс должен был сделать каждый шаг процесса точно правильным, от последовательности фрагментов до времени их вставки в клетку. Если какая-либо часть цепочки выходит из строя, весь процесс разваливается. «Это требует огромного количества планирования, сроков и проектных работ», объясняет Эванс.
Каждое утро буднего дня в 7:30 Нойс пересекал кампус Университета Альберты, чтобы добраться до слабо освещенной лаборатории Эванса. Он надевал свое длинное белое лабораторное пальто, затем проводил 10 часов, перемещаясь между своим компьютером и микроскопом, склеивая фрагменты ДНК, основываясь на ранее опубликованной последовательности генома конной оспы.
Однажды, после 18 месяцев кропотливой работы в лаборатории, Нойс посмотрел в свой микроскоп и увидел его: очищение клеток, зараженных вирусом оспы. Он успешно воссоздал поксвирус. Но порыв волнения был быстро смягчен осознанием того, что должно было произойти. Нойс считал, что если они смогут помочь в разработке более качественных вакцин, это «перевесит потенциальные негативные последствия» возрождения оспы. Но, учитывая историю вируса, Эванс говорит: «Мы знали, что будет спор».
Трио опубликовало свои выводы в научном журнале PLOS One в январе 2018 года, и ответный удар был быстрым и жестоким. Критики обвинили Эванса и Нойса в открытии ящика Пандоры, который может вернуть человечество в темные века болезни. Редакция The Washington Post написала, что «исследование может дать террористам или государствам-изгоям рецепт для воссоздания вируса оспы». Том Инглсби, директор Центра безопасности здравоохранения при Школе общественного здравоохранения имени Джона Хопкинса в Блумберге, осудил исследование. в Национальном общественном радио: «Все, что снижает планку создания оспы в мире, является опасным путем». Грегори Кобленц, директор программы биологической защиты в Университете Джорджа Мейсона, предупредил в журнале Health Security, что синтез оспы «берет на себя мир на шаг ближе к возрождению оспы как угрозы глобальной безопасности для здоровья ».
Документ PLOS One также вызвал призывы к ужесточению регулирования. Элизабет Кэмерон, вице-президент по глобальной биологической политике и программам для Инициативы по ядерной угрозе, некоммерческой организации, которая занимается предотвращением атак оружием массового уничтожения, сделала зловещее предупреждение о том, что «способность создавать и модифицировать биологические агенты опережает государственный контроль и общественность дебаты «.
Эванс по-прежнему раздражен критикой, которая, по его мнению, упустила из виду. «Одной из самых раздражающих вещей в отчете о нашей работе была идея, что так или иначе это было так просто», - говорит он. Нет, это не так. Райан не справился с этой задачей ». На данный момент синтез вируса, как это делают Эванс и Нойс, требует высокого уровня знаний. Но хотя такой подвиг может быть трудным для достижения, даже Эванс признает, что «вы делаете его более доступным для людей, просто давая им понять, что это возможно».
Похоже, что исследовательская работа подтолкнула федеральное правительство укрепить свою защиту от угрозы, которую кто-то может создать и раскрыть синтетический вирус. В июне Национальные академии наук, инженерии и медицины США опубликовали исследование на 231 странице, предупреждающее о том, что даже существующие вирусы, такие как обычный грипп, можно настроить в лаборатории, чтобы избежать иммунных реакций и противостоять терапевтическим средствам (см. Врезку). В настоящее время предпринимаются некоторые усилия, чтобы лучше оценить потенциальные угрозы, пока не стало слишком поздно.
Darpa выступила с инициативой «Безопасные гены» для защиты военнослужащих от случайного или преднамеренного неправильного использования технологий редактирования генома. Агентство пытается разработать военные инструменты, чтобы противостоять и обратить вспять эффекты искусственно созданного биологического оружия. Канцелярия директора Национальной разведки объявила о своей собственной инициативе по поиску более эффективных методов обнаружения и оценки синтетического биологического оружия. Система разработана для того, чтобы не дать мошенникам получить в свои руки строительные блоки, необходимые для создания опасного вируса.
Чтобы улучшить инструменты скрининга, правительство привлекло Ginkgo Bioworks, биотехнологический стартап, основанный группой докторов MIT. Основное предприятие Ginkgo, расположенное на старом армейском складе в Бостонской гавани, производит нестандартные микробы для использования во всем - от экологически чистого сельского хозяйства до парфюмерии. Но с помощью своих государственных контрактов биотехнологическая компания помогла создать алгоритм, который может распознавать любую генетическую последовательность в «списке угроз» потенциально опасных вирусов и бактерий. Программное обеспечение - буквальная антивирусная программа - будет добровольно установлено на серверах каждой компании, которая синтезирует ДНК. Это как розыск для генетического риффрафа. «Если кто-то пытается синтезировать оспу, срабатывает сигнал тревоги», - говорит Патрик Бойл, 34-летний руководитель кодовой базы Ginkgo. В этот момент компания DNA может задавать вопросы покупателю и, если есть основания, отрицать продажу.
Конечно, даже эти автоматические проверки не могут помешать решительным покупателям получить образцы через менее скрупулезных продавцов на черном рынке. Как и в случае компьютерных вирусов, из эфира появляются новые штаммы до того, как общество осознает, что они существуют. То же самое верно для попытки опередить потенциально смертельную синтетическую ДНК.
УЧИТЬ БОЛЬШЕ
ПРОВОДНОЕ Руководство по Crispr
Ученые в Гинкго никогда не ожидали, что будут охранять торговлю ДНК. Но поскольку такие инструменты, как Crispr, позволяют дешевле и проще создавать новые биологические организмы, технология быстро превосходит меры принуждения. Бойл прогнозирует, что через 20 лет можно будет синтезировать оспу из дома. Он сравнивает этот момент с первыми днями вычислительной техники, когда концепция компьютерных вирусов была еще новой: «Если бы я работал на правительство США, я бы хотел профинансировать антивирусное программное обеспечение в 1975 году», - говорит он. «Именно это мы и думаем сейчас», но с синтетическими биологическими вирусами.
В этот неопределенный момент синтетическая биология выходит на новую территорию. Это только вопрос времени, когда другие, обладающие навыками и способностями, последуют примеру Эванса и Нойса и распространят другие вирусы. Хотя не все вирусы смертельны, ученые и биоинженеры находятся в гонке, чтобы предсказывать и защищать от новых угроз. Пока неизвестно, когда искусственная болезнь станет реальностью. Если это произойдет, виновником может быть террорист, обученный в лаборатории, или биохакер в подвале, неуклюжий аспирант или российский микробиолог на бегу.
Между тем, работа Эванса и Нойса по конной оспе стала основой новой вакцины против оспы под названием TNX-801. Он разрабатывается Tonix, фармацевтической фирмой, которая финансировала их исследования. В исследовании, опубликованном в прошлом году, было показано, что вакцина успешно защищает мышей от оспы.
Сегодня Эванс и Нойс используют то, чему они научились, пытаясь использовать фрагменты ДНК для создания онколитических вирусов, которые нацелены и уничтожают раковые клетки. Мимо лаборатории, где они работают, в тихом коридоре и в комнате без окон бежит морозильная камера бежевого цвета при -79 градусах Цельсия. Внутри образцы синтетической оспы остаются под замком.
Объекты на фотографиях являются представлениями, а не фактическими объектами, обсужденными в истории.
Дэвид Кушнер (@davidkushner), совсем недавно, является автором «Бала игроков: гений, мошенник и тайная история восстания в Интернете».