تقييم مخاطر الفيروسات والبكتيريا المهندسة، المعروفة أيضًا باسم “الحياة المرآة”

إيف هنا. ربما لن أكون الوحيد الذي يجد أن مستوى القلق المعبر عنه في هذه المقالة غير كافٍ على الإطلاق مقارنة بالمخاطر. على الرغم من أن المؤلف يشير إلى خطر الخراب، كما هو الحال في مستوى بقاء النوع من الخطر الذي تشكله الفيروسات والبكتيريا المهندسة. ومع ذلك، فإن نغمة القطعة مسكنة بشكل غريب. هل هو خائف من أن يبدو وكأنه كرنك؟ إن الإنذارات القوية مبررة تمامًا مع انتهاك المبدأ الاحترازي.

راجع نسيم نيكولاس طالب للحصول على نظرة فنية قصيرة:

بقلم مايكل كاي، أستاذ الكيمياء الحيوية في كلية الطب سبنسر فوكس إكليس بجامعة يوتا. نشرت أصلا في أوندرك

يعتبر يديك. إنهما متطابقان بشكل أساسي في جميع النواحي باستثناء الأول: إنهما صورتان متطابقتان لبعضهما البعض.

العديد من جزيئات الحياة، مثل البروتينات والحمض النووي، لها نفس الخاصية. يمكن أن توجد في أشكال اليد اليمنى واليسرى التي تكون متطابقة كيميائيًا. ومع ذلك، بسبب غرابة لا نفهمها تمامًا، تطورت الحياة لاستخدام مجموعة واحدة من الجزيئات بشكل حصري تقريبًا: كل شيء بدءًا من أبسط البكتيريا والفطريات إلى النباتات والحيوانات الأكثر تعقيدًا يستخدم بروتينات أعسر وحمض نووي أيمن.

لأكثر من 30 عامًا، كنت مفتونًا بفكرة أن الجزيئات البيولوجية “المرآة” – مثل البروتينات اليمنى (أو نسخها المصغرة، الببتيدات) – يمكن استخدامها كأدوية خفية للأمراض التي تفتقر إلى علاجات فعالة أو عملية. في اكتشاف تم نشره خلال السنة الأولى من دراستي العليا، أثبت ستيفن كينت والمؤلفون المشاركون أن البروتياز (الإنزيمات الهاضمة في الجسم) لا يمكنها تحطيم الببتيدات المرآة – وهي تلك التي لها تأثير معاكس للببتيدات التي ينتجها جسمك بشكل طبيعي. بناءً على هذا المبدأ، قام مختبري بإنتاج الببتيدات المرآة التي يمكن أن تساعد في الوقاية من الأمراض المعدية أو علاجها. تستمر هذه الببتيدات لفترة أطول في الجسم لأنه لا يتم هضمها ولا يتعرف عليها (أو يزيلها) جهاز المناعة.

في الربيع الماضي، كنت في اجتماع لمبادرة اكتشاف مضادات الفيروسات الوبائية، والتي تهدف إلى المساعدة في تسريع تطوير الأدوية للاستعداد للجائحة الفيروسية التالية. كان مختبري يبحث في علاجات الببتيد المرآتي المحتملة لفيروسات Nipah وHendra، وهما فيروسان مرتبطان ارتباطًا وثيقًا وفتاكين للغاية ويمكن أن يسببا أوبئة مميتة. تحولت مناقشة العشاء إلى فكرة هندسة بكتيريا مرآة كاملة من الصفر. ويمكن هندسة مثل هذا الكائن لإنتاج نسخ أكبر من أنواع الجزيئات التي يبنيها مختبري بتكلفة أقل. ولكنه سيثير أيضًا مخاوف خطيرة تتعلق بالسلامة الحيوية. إذا كانت البروتينات المرآة مثيرة كمضادات للفيروسات لأنها غير مرئية إلى حد كبير للإنزيمات الهضمية والجهاز المناعي، ألا يمكن لهذا المبدأ، إذا تم توسيع نطاقه، أن يجعل من البكتيريا المرآة الكاملة ممرضًا خطيرًا بشكل فريد؟

في ديسمبر الماضي، قمت أنا و37 من زملائي بنشر ورقة بحثية في مجلة Science، جادلنا فيها بأن البكتيريا المرآة – وهي خلايا اصطناعية ذاتية التكاثر، والتي يوجد كل مكون منها في شكل صورة مرآة – يمكن أن تشكل بالفعل مخاطر جسيمة بشكل لا يصدق إذا تم إنشاؤها بنجاح. أولاً، من المحتمل أن تتجنب معظم استجابات الجهاز المناعي للإنسان والحيوان والنبات، لأنها تطورت للتعامل مع التهديدات البكتيرية الطبيعية، وليس التهديدات العكسية. ويمكن لهذه المقاومة الجوهرية أن تؤدي إلى انتشار العدوى القاتلة على نطاق واسع في العديد من الأنواع (بصرف النظر عن أي عوامل أخرى تجعل مسببات الأمراض خطيرة، مثل السموم التي يمكن أن تنتجها). ثانيًا، عالمنا لا يمتلئ بالبكتيريا الطبيعية، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن الكائنات الحية الأخرى، مثل الفيروسات والأميبات، التي تفترسها، يتم التحكم فيها. على حد علمنا الحالي، من المرجح أن تمنح الهياكل الجزيئية المعكوسة البكتيريا المرآة مقاومة كبيرة لهذه الحيوانات المفترسة، مما يحتمل أن يمكنها من النمو دون رادع إلى حد كبير في مجموعة واسعة من النظم البيئية.

ومع ذلك، لا ينبغي لنا أن نفقد النوم. لا أحد يقترب حاليًا من إنشاء بكتيريا مرآة كاملة. لم يتمكن أحد حتى من تحقيق إنجاز أبسط بكثير وهو تكوين بكتيريا طبيعية من مكوناتها الفردية؛ إن القيام بذلك في شكل مرآة سيكون مهمة معقدة للغاية قد تستغرق عقودًا. كان هدفنا من نشر بحثنا هو بدء المحادثة حول المخاطر المحتملة قبل وقت طويل من حدوثها.

لكن فكرة البكتيريا المرآة تثير سؤالا مهما. نحن نعلم بالفعل أن الجزيئات المرآة هي عوامل علاجية مفيدة ولها إمكانات كبيرة لعلاج الأمراض التي يصعب علاجها. نحن نعلم الآن أيضًا أن البكتيريا المرآة يمكن أن تكون خطيرة بشكل لا يصدق، وتتجاوز بكثير أي فوائد عملية يمكن أن تقدمها. أين يجب أن نرسم الخط بالضبط؟

إن البكتيريا المرآة والجزيئات المرآة هما عالمان منفصلان. ستكون البكتيريا المرآة قادرة على التكاثر ذاتيًا: إذا وصلت إلى البرية، فمن المحتمل أن تتمكن من الحفاظ على مجموعاتها وتنميتها على مجموعة من الأطعمة البسيطة التي لا تحتوي على أشكال صورة مرآة (أي الأطعمة التي يمكن استخدامها بشكل متساوٍ) جيدًا بالحياة الطبيعية والمرآة). علاوة على ذلك، مثل أي شكل من أشكال الحياة، يمكن أن تتطور لتنمو بشكل أكثر كفاءة على مصادر الغذاء الطبيعية المعقدة أثناء انتشارها. وكما رأينا من خلال أعمال مثل تجربة التطور طويلة المدى التي أجراها مؤلفي المشارك ريتشارد لينسكي، يمكن أن تتطور التجمعات البكتيرية بسرعة كبيرة.

لا يمكن للجزيئات المرآة – الأدوية المصنعة كيميائيًا – أن تتكرر، وبالتالي لا يمكنها أن تتطور. أنها لا تمثل مخاطر البكتيريا المرآة. وعلى الرغم من أنه يمكن استخدام البكتيريا المرآة لإنشاء جزيئات مرآة، إلا أنها ليست الخيار الوحيد. في الواقع، هناك مفارقة مركزية هنا: كلما زاد التقدم الذي نحرزه في تقنيات التخليق الكيميائي التي يمكن أن تساعد في إنشاء خلية مرآة، كلما أصبح من الأسهل تركيب البروتينات المرآة مباشرة، دون مساعدة البكتيريا، مما يقلل الفوائد النسبية. لبناء البكتيريا المرآة إلى أبعد من ذلك.

لكن السؤال يصبح أكثر شائكة عندما نعتبر الأنظمة أكثر تعقيدًا من الببتيد. الريبوسوم هو مصنع خلايا الجسم، حيث ينتج البروتينات والإنزيمات. يعد بناء الريبوسوم المرآة هدفًا أكثر قابلية للتحقيق ويمكن تحقيقه في العقد المقبل. يمكن للريبوسوم المرآة أن ينتج علاجات بروتينية مرآة بكفاءة دون المخاطر المرتبطة بالبكتيريا المرآة الكاملة والحية ذاتية التكاثر. ولكن سيكون من المهم تقييم ما إذا كان الريبوسوم المرآة يمكن أن يكون أيضًا تقنية تمكينية على الطريق إلى خلايا مرآة ذاتية التكاثر.

لقد نشرنا ورقتنا البحثية، والتقرير الفني المصاحب لها، لإثارة حوار عالمي يتناول هذه الأسئلة – وغيرها الكثير. وهذا العام، سوف يستضيف بعض المؤلفين المشاركين معي فعاليات في جامعة مانشستر، ومعهد باستور، وجامعة سنغافورة الوطنية لعقد بعض المناقشات الضرورية، ونأمل أن ينضم إلينا المجتمع العلمي العالمي، وصناع السياسات، وغيرهم من الجهات. أصحاب المصلحة المهمين بينما نرسم أفضل طريق للمضي قدمًا.

نحن في وضع محظوظ حيث لدينا سنوات عديدة قبل أن ينشأ تهديد البكتيريا المرآة. وبوصفنا مجتمعاً علمياً عالمياً، آمل أن نغتنم هذه الفرصة السانحة لمناقشة هذه التساؤلات بالتفصيل في الأشهر والسنوات المقبلة.

قدم توم فريمان من شركة Milltown Partners تعليقاته على مسودة هذه المقالة.