Viden

Redaktørens note: Bevidst om denne artikels kontroversielle karakter, spurgte Technology Review Allison Macfarlane, en forskningsmedarbejder i Science, Technology, and Global Security Working Group i MIT's Program in Science, Technology, and Society , for at modbevise dets argument: se Vurdering af truslen . Vi var også omhyggelige med at fjerne enhver opskrift på udvikling af et biologisk våben. Sådanne detaljer, som dukker op, er blevet publiceret før, hovedsageligt i videnskabelige tidsskrifter.

Sidste år krydsede en sympatisk og dygtig videnskabsmand ved navn Serguei Popov, som i næsten to årtier udviklede genetisk manipulerede biologiske våben til Sovjetunionen, Potomac-floden for at tale ved en konference om bioterrorisme i Washington, DC.

Popov, der nu er professor ved National Center for Biodefense and Infectious Diseases ved George Mason University, er høj med spidse øjenbryn og slaviske kindben, og som 55-årig har han hår et sted mellem sandet og falmet ingefær. Han har et åbent, klarsynet blik, og han er høfligt sagte. Hans karriere har været usædvanlig efter nogen standarder. Som studerende i sin fødeby Novosibirsk, Sibiriens hovedstad, hvor han forberedte sit speciale om DNA-syntese, læste han de seneste engelsksprogede publikationer om den nye molekylærbiologi. Efter at have afleveret sin doktorgrad i 1976 sluttede han sig til Biopreparat, det sovjetiske lægemiddelagentur, der i hemmelighed udviklede biologiske våben. Der rejste han sig for at blive afdelingsleder i et omfattende program til at genmanipulere biologiske våben. Da programmet blev grundlagt i 1970'erne, var dets mål at forbedre klassiske midler til biologisk krigsførelse for øget patogenicitet og resistens over for antibiotika; i 1980'erne skabte den nye arter af designerpatogener, der ville fremkalde helt nye symptomer hos deres ofre.

I 1979 tilbragte Popov seks måneder i Cambridge, England, hvor han studerede teknologierne til automatiseret DNA-sekventering og syntese, som dukkede op i Vesten. Det engelske besøg, fortalte Popov mig for nylig, trængte til at blive arrangeret: Jeg var i besiddelse af statshemmeligheder, så jeg kunne ikke rejse til udlandet uden en særlig beslutning fra det kommunistiske partis centralkomité. En særlig legende, i det væsentlige, om, at jeg var en almindelig videnskabsmand, blev udviklet til mig. Coverlegenden, som Popovs overordnede leverede, viste sig at være nyttig i 1992, efter at U.S.S.R. faldt. Da den russiske stat holdt op med at betale løn, var blandt de berørte de 30.000 videnskabsmænd fra Biopreparat. Brød, med en familie at brødføde, kontaktede Popov sine britiske venner, som arrangerede finansiering fra Royal Society, så han kunne forske i Det Forenede Kongerige. KGB (hvis kontrol under alle omstændigheder var begrænset på det tidspunkt) lod ham forlade Rusland. Popov vendte aldrig tilbage. I England studerede han hiv i seks måneder. I 1993 flyttede han til University of Texas Southwestern Medical Center, hvorfra han sendte penge, så hans kone og børn kunne slutte sig til ham. Han forblev i Texas indtil 2000, hvilket tiltrak sig ringe interesse.

Da jeg kom til Texas, besluttede jeg at glemme alt, fortalte Popov mig. I syv år gjorde jeg det. Nu er det anderledes. Det er ikke fordi, jeg kan lide at tale om det. Men jeg ser hver dag i publikationer, at ingen ved, hvad der blev gjort i Sovjetunionen, og hvor vigtigt det arbejde var.

Men hvis Popovs optræden sidste år på Washington-konferencen er nogen indikation, vil det være svært at overbevise politikere og videnskabsmænd om relevansen af ​​de sovjetiske biovåbens præstationer. Det var ikke kun, at Popovs publikum i det højloftede kammer i en senats kontorbygning fandt sovjetternes geniale anvendelser af biologisk videnskab moralsk frastødende og teknisk abstrude. Det, Popov sagde, lå snarere så langt uden for de nuværende argumenter om bioforsvar, at han lød, som om han var kommet fra en anden planet.

Konferencens andre talere fokuserede på boomet i USA's bioforsvarsudgifter siden angrebene den 11. september 2001 og miltbrandskræmmen samme år. Bakteriologen Richard Ebright, professor i kemi og kemisk biologi ved Rutgers University, bekymrede sig over, at den enorme stigning i bevillinger til at studere tre af kategori A bakterielle agenser (det vil sige miltbrand, pest og tulariæmi) drænede penge fra grundforskning til at bekæmpe eksisterende epidemier. Ebright (som havde overtalt 758 andre videnskabsmænd til at underskrive et protestbrev til Elias Zerhouni, direktøren for National Institutes of Health) anklagede også, at ved promiskuløst at sprede viden om biovåben og patogenprøver til nyslåede bioforsvarslaboratorier rundt om i USA, NIH finansierede en forsknings- og udviklingsgren af ​​al-Qaeda. En anden taler, Milton Leitenberg, introduceret som en af ​​de store gamle mænd inden for våbenkontrol, var mere splenetisk. Den nuværende besættelse af bioterrorisme, insisterede den rumlede, bedstefarlige Leitenberg på, var nonsens; optegnelsen viste, at næsten al biovåben var blevet udført af statslige regeringer og militære.

Sådanne argumenter er ikke uden berettigelse. Så hvorfor betyder Serguei Popovs beretninger om, hvad russerne analyserede i det esoteriske område af genetisk konstruerede biovåben, ved hjælp af præ-genomisk bioteknologi, betydning nu?

De betyder noget, fordi russernes præstationer fortæller os, hvad der er muligt. I det mindste noget af det, de sovjetiske biovåben gjorde med besvær og omkostninger, kan nu gøres nemt og billigt. Og alle af, hvad de opnåede, kan duplikeres med tid og penge. Vi lever i en verden, hvor gensekventeringsudstyr købt brugt på eBay og ureguleret biologisk materiale leveret i en FedEx-pakke giver midlerne til at skabe biologiske våben.

Byg eller køb?
Der er voksende videnskabelig konsensus om, at bioteknologi - især teknologien til at syntetisere stadig større DNA-sekvenser - har udviklet sig til det punkt, at terrorister og slyngelstater kunne konstruere farlige nye patogener.

I februar argumenterede en rapport fra Institute of Medicine og National Research Council of the National Academies med titlen Globalization, Biosecurity, and the Future of the Life Sciences: I fremtiden kan genteknologi og andre teknologier føre til udvikling af patogene organismer med unikke, uforudsigelige egenskaber. Når man overvejer muligheden for disse rekombinante patogener, bemærker forfatterne, at det slet ikke er urimeligt at forudse, at [disse] biologiske trusler i stigende grad vil blive eftertragtet … og brugt til krigsførelse, terrorisme og kriminelle formål, og af stadig mindre sofistikerede og ressourcer. individer, grupper eller nationer. Rapporten konkluderer: Før eller siden er det rimeligt at forvente, at der dukker biohackere op.'

Forbrydere ville have flere problemer med at stjæle eller købe de klassiske midler fra biologisk krigsførelse end at syntetisere nye. I 2002 byggede en gruppe forskere trods alt en fungerende poliovirus ved at bruge en genetisk sekvens fra internettet og postordreoligonukleotider (maskinsyntetiserede DNA-molekyler på ikke længere end omkring 140 baser hver) fra kommercielle syntesevirksomheder. På det tidspunkt advarede gruppelederen, Eckard Wimmer fra State University of New York i Stony Brook, at teknologien til at syntetisere det meget større genom af variola major – det vil sige den dødelige koppevirus – ville komme inden for 15 år. Faktisk ankom det tidligere: december 2004, med annonceringen af ​​en high-throughput DNA-synthesizer, der kunne reproducere koppers 186.000-ulige baser i 13 kørsler.

Muligheden for, at terrorister får adgang til en sådan avanceret teknologi er bekymrende. Men få har offentligt udtalt, at konstruktion af visse typer rekombinante mikroorganismer ved hjælp af ældre udstyr – i dag billigt tilgængeligt fra eBay og online markedspladser for videnskabeligt udstyr som LabX – er allerede gennemførlig. Det biomedicinske samfunds reaktion på alt dette har været en generel tilbageholdenhed. (Underskriverne af National Academies-rapporten er en undtagelse.) Forsigtighed, benægtelse og mangel på viden om biovåben synes at være i lige dele ansvarlige. Jens Kuhn, en virolog ved Harvard Medical School, fortalte mig, at russerne gjorde meget i deres biovåbenprogram. Men det meste af det er ikke offentliggjort, så vi ved det ikke hvad de ved.

En vintereftermiddag sidste år, i håbet om at finde ud af, hvad russerne havde gjort, begav jeg mig ud ad Highway 15 i Virginia for at besøge Serguei Popov på Manassas campus ved George Mason University. Popov kom til National Center for Biodefense efter at have købt en bog kaldet Biologisk farlige i 2000. Dette var selvbiografien om Ken Alibek, Biopreparats tidligere vicechef, dens førende videnskabsmand og Popovs ultimative overordnede. En af dens passager beskrev, hvordan Alibek og andre sovjetiske chefer i 1989 havde deltaget i en præsentation af en unavngiven ung videnskabsmand fra Biopreparats bakterielle forskningskompleks i Obolensk, syd for Moskva. Efter denne præsentation, skrev Alibek, var rummet helt stille. Vi erkendte alle implikationerne af, hvad videnskabsmanden havde opnået. En ny klasse af våben var blevet fundet. For første gang ville vi være i stand til at producere våben baseret på kemiske stoffer produceret naturligt af den menneskelige krop. De kan skade nervesystemet, ændre stemninger, udløse psykologiske ændringer og endda dræbe.

Da Popov læste det, spurgte jeg ham, om han havde genkendt den unge videnskabsmand? Ja, svarede han. Det var mig.

Efter læsning Biologisk farlige , kontaktede Popov Alibek og fortalte ham, at han også var nået til Amerika. Popov flyttede til Virginia for at arbejde for Alibeks firma, Advanced Biosystems, og blev udredet af amerikansk efterretningstjeneste. I 2004 tiltrådte han sin nuværende stilling ved National Center for Biodefense, hvor Alibek er en fremtrædende professor.

Med hensyn til bioteknologiens fremskridt, fortalte Popov mig, at det for de fleste lader til at være noget, der sker nogle få steder, nogle få biologiske laboratorier. Alligevel er det nu ved at blive udbredt viden. Desuden understregede han, at det er viden, som Janus står over for i sine potentielle anvendelser. Når jeg forbereder mine forelæsninger om genteknologi, hvad end jeg åbner, ser jeg mulighederne for at gøre skade eller bruge de samme ting til gode – at lave et biologisk våben eller at skabe en behandling mod sygdom.

Den nye klasse af våben, som Alibek beskriver Popovs skabelse i Biologisk farlige er et eksempel på det. Ind i en relativt uskadelig bakterie, der er ansvarlig for en lungebetændelse med lav dødelighed, Legionella pneumophila , Popov og hans forskere splejsede pattedyrs-DNA, der udtrykte fragmenter af myelinprotein, det elektrisk isolerende fedtlag, der dækker vores neuroner. Hos forsøgsdyr kom og gik lungebetændelsesinfektionen, men myelinfragmenterne båret af den rekombinante Legionella fik dyrenes immunsystem til at læse deres eget naturlige myelin som patogent og angribe det. Hjerneskader, lammelser og næsten 100 procent dødelighed resulterede: Popov havde skabt et biologisk våben, der i realiteten udløste hurtig dissemineret sklerose. (Popovs påstande kan bekræftes: I de senere år har forskere, der forsker i behandlinger for MS, brugt lignende metoder på forsøgsdyr med lignende resultater.)

Da jeg spurgte om mulighederne for at skabe biovåben gennem syntetisk biologi, nævnte Popov poliovirussen, der blev syntetiseret i 2002. Meget prominente personer som [Anthony] Fauci på NIH sagde: Nu ved vi, at det kan lade sig gøre.’ Popov holdt en pause. Du ved, det er ... naivt. I 1981 beskrev jeg, hvordan man udfører et projekt for at syntetisere små, men biologisk aktive vira. Ingen hos Biopreparat var bare en lille smule i tvivl om, at det kunne lade sig gøre. Vi havde ingen DNA-synthesizere dengang. Jeg havde 50 mennesker, der lavede DNA-syntese manuelt, trin for trin. Et trin var omkring tre timer, hvor det i dag med synthesizeren kunne være et par minutter – det kunne være under et minut. Ikke desto mindre var tanken allerede, at vi skulle producere én virus om måneden.

Faktisk, sagde Popov, havde Biopreparat få begrænsninger på mandskab. Hvis du ville have hundrede mennesker involveret, var det hundrede. Hvis tusind, tusind. Det er et opsigtsvækkende billede: et industrielt program, der forbrugte tonsvis af kemikalier og fik et stort antal biologer til i løbet af måneder at konstruere et par hundrede baser af et gen, der kodede for et enkelt protein.

Selvom nogle afviser Biopreparats banebrydende indsats, fordi russerne stolede på teknologi, der nu er forældet, er det det, der gør dem til en god guide til, hvad der kunne gøres i dag med billig, bredt tilgængelig bioteknologi. Splejsning i patogener syntetiserede pattedyrsgener, der koder for de korte kæder af aminosyrer kaldet peptider (det vil sige gener, der kun er et par hundrede baser lange) var praktisk inden for rækkevidde af Biopreparations DNA-syntesekapacitet. Indsatser i denne skala er let reproducerbare med nutidens værktøjer.

Hvad russerne gjorde
Det sovjetiske biovåbenprogram var stort og labyrintisk; ikke engang Ken Alibek, dens øverste videnskabelige leder, vidste alt. Når vi vurderer omfanget af dens gennemførelse - og dermed faren fra små grupper bevæbnet med moderne teknologi - er vi til en vis grad afhængige af Serguei Popovs version af tingene. Da hans påstande er så kontroversielle, må et spørgsmål besvares: Mange (måske de fleste) ville foretrække at tro, at Popov lyver. Er han?

Popovs tilknytning til Alibek er en strejke mod ham ved U.S. Army Medical Research Institute of Infectious Diseases (Usamriid) i Fort Detrick, MD, hvor Biopreparats tidligere topvidenskabsmand har sine kritikere. Alibek, fortalte en kyndig person, gik effektivt ind i historiefortællingsbranchen, da han kom til Amerika. Alibeks kritikere anklager, at fordi han modtog konsulenthonorarer, mens han briefede amerikanske videnskabsmænd og embedsmænd, overdrev han sovjetiske biovåbenpræstationer. Især afviser nogle kritikere Alibeks påstande om, at U.S.S.R. havde kombineret ebola og andre vira - for at skabe, hvad Alibek kalder kimærer. Den nødvendige teknologi, insisterer de på, eksisterede endnu ikke. Da jeg interviewede Alibek i 2003, var han dog fast besluttet på, at Biopreparat havde bevæbnet ebola.

Alibek og Popov har åbenbart en interesse i at tale om Ruslands biovåben. Men hverken jeg eller andre, som jeg har sammenlignet noter med, har nogensinde fanget Popov i en falsk erklæring. Man skal dog lytte til ham nøje. Med hensyn til ebola-kimærer fortalte han mig, da jeg første gang interviewede ham i 2003, Du kan spekulere om en pest-ebola-kombination. Jeg ved, at de, der drev det sovjetiske biovåbenprogram, studerede den mulighed. Jeg kan med sikkerhed tale om en syntese af pest og venezuelansk equine encephalitis, fordi jeg kendte den fyr, der gjorde det. Popov beskrev derefter en sovjetisk strategi til at skjule dødelige virale gener inde i en mildere bakteries genom, så medicinsk behandling af et offers første symptomer fra en mikrobe ville udløse en anden mikrobes vækst. Det første symptom kunne være pest, og et offers feber ville blive behandlet med noget så simpelt som tetracyklin. Denne tetracyclin ville i sig selv være den faktor, der inducerer ekspression af et andet sæt gener, som kunne være en hel virus eller en kombination af virale gener.

Kort sagt indikerede Popov, at en kombination af pest og ebola var teoretisk mulig, og at sovjetiske videnskabsmænd havde studeret denne mulighed. Dernæst lavede han endnu en drejning af skruen: Biopreparat havde forsket i rekombinanter, der effektivt ville forvandle deres ofre til gående ebolabomber. Jeg havde bedt Popov om et billede af nogle værst tænkelige scenarier, så jeg kan ikke klage over, at han vildledte mig – men russerne skabte næsten aldrig kombinationen af ​​pest og ebola.

Endnu et vidnesbyrd til Popov: manden selv er helt i et stykke. Da han mindedes om sin ungdom i Sibirien, fortalte han mig, at jeg troede på fremtiden, hele ideen om socialisme, lighed og social retfærdighed. Jeg var dybt bange for USA, det aggressive amerikanske militær, kapitalismen – alt det var dybt skræmmende. Han tilføjede: Det er svært at kommunikere, hvordan folk i Sovjetunionen dengang tænkte om sig selv, og hvor meget begejstring vi unge havde for videnskab. Udvikling af biologiske våben var et erhverv, som Popov blev rekrutteret til i 20'erne, og som informerede hans liv og tankegang i årevis. At stille ham spørgsmål om biologiske våben er at fremkalde en kaskade af analyse af de specifikke cellesignalveje og receptorer, der kunne målrettes for at fremkalde særlige effekter, og hvordan denne målretning kan opnås via genetisk manipulation af patogener. Popov kan ikke forklares, medmindre han er, hvad han hævder at være.

Popovs forskning i Rusland tyder stærkt på det mærkelige ved rekombinante biologiske våben. Fordi genetik og molekylærbiologi var forbudt som borgerlig videnskab i U.S.S.R. indtil begyndelsen af ​​1960'erne, var Popov blandt den første generation af sovjetiske universitetsuddannede, der voksede op med den nye biologi. Da han først kom til Vector, eller Statens Forskningscenter for Virologi og Bioteknologi, Biopreparats førende virale forskningsfacilitet nær Novosibirsk, forstod han ikke umiddelbart, at han var gået ind i biovåbenindustrien. Ingen talte om biologiske våben, fortalte han mig. Simpelthen skulle det være fredelig forskning, som ville gå fra ren videnskab til en ny mikrobiologisk industri. Sagerne fortsatte dog. Din chef siger: Vi vil gerne have dig til at deltage i et meget interessant projekt.’ Hvis du siger nej, er det enden på din karriere. Da jeg var ambitiøs dengang, gik jeg længere og længere. I starten havde jeg et dusin mennesker, der arbejdede under mig. Men det næste år fik jeg hele afdelingen på halvtreds mennesker.

I 1979 modtog Popov ordre om at starte forskning, hvor små, syntetiserede gener, der koder for produktion af beta-endorfiner – de opioide neurotransmittere produceret som reaktion på smerte, træning og anden stress – skulle splejses til vira. Tilsyneladende havde dette arbejde til formål at øge patogenernes virulens. Popov trak på skuldrene og huskede dette. Hvordan kan vi øge virulens med endorfiner? Alligevel, hvis en general fortæller dig, så gør du det. Popov bemærkede, at den særlige general, der bestilte projektet, Igor Ashmarin, også var en molekylærbiolog og senere en akademiker på Moscow State Universitys biologiske fakultet. Ashmarins projekt lød urealistisk, men ikke umuligt. De peptider, han foreslog, var korte, og vi vidste, hvordan vi skulle syntetisere DNA'et.

Peptider, såsom beta-endorfiner, er bestanddele af proteiner og er ikke længere end 50 aminosyrer. Naturen udnytter deres kompakthed i sammenhænge, ​​hvor cellesignalering foregår ofte og hurtigt – for eksempel i centralnervesystemet, hvor peptider fungerer som neurotransmittere. Med 10 til 20 gange færre aminosyrer end et gennemsnitligt protein, produceres peptider af tilsvarende mindre DNA-sekvenser, hvilket gjorde dem til gode kandidater til syntese ved hjælp af Biopreparats begrænsede midler. Popov satte et forskerhold til at splejse syntetiske endorfin-udtrykkende gener i forskellige vira og derefter inficere forsøgsdyr.

Alligevel var dyrene upåvirkede. Vi havde et enormt pres for at producere disse mere dødelige våben, sagde Popov. Jeg stod for nye projekter. Ofte var det mit ansvar at udvikle projektet, og hvis jeg ikke kunne, ville det være mit problem. Jeg kunne ikke sige, nej, jeg vil ikke gøre det.’ For hvad så med dine børn? Hvad med din familie? For at formilde deres militære chefer skiftede Popov og hans forskere til andre peptider end beta-endorfiner og opdagede, at mikrober, der bærer gener, der udtrykte myelinprotein, kunne provokere dyrenes immunsystem til at angribe deres eget nervesystem. Mens Vector-teamet brugte denne teknik til at øge virulensen af ​​vaccinia, med det ultimative mål at anvende det på kopper, blev Popov sendt til Obolensk for at udvikle den samme tilgang med bakterier. Alligevel fortalte han mig: Vi ved nu, at hvis vi havde fortsat den oprindelige tilgang med beta-endorfiner, ville vi have set deres effekt.

Denne vision om subtile biovåben, der ændrede adfærd ved at målrette nervesystemet - inducerer effekter som midlertidig skizofreni, hukommelsestab, øget aggression, immobiliserende depression eller frygt - var uimodståeligt attraktiv for Biopreparats senior militærforskere. Efter Popovs afgang fortsatte forskningen. I 1993 og 1994 beskrev to artikler, copubliceret i russiske videnskabelige tidsskrifter af Ashmarin og nogle af Popovs tidligere kolleger, eksperimenter, hvor vacciner mod rekombinant tularæmi med succes producerede beta-endorfiner i forsøgsdyr og derved øgede deres tærskler for smertefølsomhed. Disse tilsyneladende små påstande svarer til et proof of concept: biovåben kan skabes, der målretter mod centralnervesystemet, ændrer opfattelse og adfærd.

Jeg spurgte Popov, om biovåben kunne designe patogener, der inducerede den type virkninger, der normalt forbindes med psykofarmaka.

I det væsentlige er et patogen kun et vehikel, svarede Popov. Disse køretøjer er tilgængelige - et stort antal patogener, du kan bruge til forskellige job. Hvis stoffet er et peptid som endorfin, er det enkelt. Hvis du taler om at udløse frigivelsen af ​​serotonin og dopamin - absolut muligt. At forårsage amnesi, skizofreni - ja, det er teoretisk muligt med patogener. Hvis du taler om pacificering af en fagpopulation - ja, det er muligt. Beta-endorfinet blev foreslået som potentielt et pacificeringsmiddel. For mere komplekse kemikalier har du brug for hele de biologiske veje, der producerer dem. At bygge dem ville være enormt vanskeligt. Men ethvert lægemiddel stimulerer specifikke receptorer, og det kan lade sig gøre på forskellige måder. Så i stedet for at producere stoffet, fremkalder du konsekvenserne. Det kunne patogener i princippet.

Psykotropiske rekombinante patogener kan lyde science fiction, men ædru biologer støtter Popovs analyse. Professor i molekylærbiologi ved Harvard University Matthew Meselson er sammen med Frank Stahl ansvarlig for det historiske Meselson-Stahl-eksperiment fra 1957, som beviste, at DNA replikerede semikonservativt, som Watson og Crick havde foreslået. Meselson har brugt mange kræfter på at forhindre biologiske og kemiske våben. I 2001 advarede han om, at bioteknologiens fremskridt var ved at ændre mulighederne for biovåben, skrev han i New York anmeldelse af bøger , Efterhånden som vores evne til at ændre livsprocesser fortsætter sin hurtige fremgang, vil vi ikke kun være i stand til at udtænke yderligere måder at ødelægge liv på, men vil også blive i stand til at manipulere det – herunder de grundlæggende biologiske processer erkendelse, udvikling, reproduktion og nedarvning.

Jeg spurgte Meselson, om han stadig stod ved dette. Ja, sagde han. Efter at have fortalt ham om Popovs beretninger om russiske bestræbelser på at udvikle neuromodulerende patogener, sagde jeg, at jeg var i tvivl om, at biologiske våben kunne opnå sådanne specifikke effekter. Hvorfor? spurgte Meselson ligeud. Han troede ikke, at sådanne agenter var blevet oprettet endnu – men de var mulige.

Ingen ved, hvornår sådanne hypotetiske våben vil være rigtige. Men siden Popov forlod Rusland, er rækkevidden og kraften af ​​bioteknologiske værktøjer til at manipulere genetiske kontrolkredsløb vokset. En spirende revolution inden for målretningsspecificitet (målretning er processen med at udvikle molekyler til at genkende og binde sig til bestemte typer celler) skaber nye muligheder inden for lægemidler; samtidig fremmer den udsigterne for kemiske og biologiske våben. Aktuel forskning undersøger midler, der er målrettet mod de forskellige biokemiske veje i centralnervesystemet, og som kan gøre folk berolige, rolige eller på anden måde uarbejdsdygtige. Al den målretningsspecificitet kunne i princippet også anvendes på biologiske våben.

Det foruroligende omfang af de resulterende muligheder blev hentydet til af George Poste, tidligere chefforsker ved SmithKline Beecham og engang formand for en taskforce om bioterrorisme i det amerikanske forsvarsministerium, i en tale, han holdt til National Academies og Center for Strategic og International Studies i Washington, DC, i januar 2003. Ifølge udskriften af ​​talen mindede Poste om, at han på en nylig biotekkonference havde deltaget i en præsentation om midler, der øger hukommelsen: En række gamle rotter blev paraderet med udvidede hukommelsesfunktioner …. Og noget meget elegant strukturkemi blev placeret på tavlen…. Så med den mest afslappede håndsving sagde oplægsholderen: Selvfølgelig eliminerer modifikation af methylgruppen ved C7 fuldstændig hukommelsen. Næste dias, tak.'

Kælder Biotek
Tiden for biovåben er lige ved at gry: Næsten hele feltets potentielle udvikling ligger forude.

Den nylige rapport fra National Academies beskrev mange ubehagelige scenarier: Ud over psykotrope patogener forestiller akademikerne sig misbrug af RNA-interferens til at forstyrre genekspression, af nanoteknologi til at levere toksiner og af vira til at levere antistoffer, der kan målrette etniske grupper.

Det sidste er på ingen måde latterligt. Mikrobiolog Mark Wheelis ved University of California, Davis, som arbejder med det Washington-baserede Center for Arms Control and Non-Spredning, bemærker i en artikel for Våbenkontrol i dag , At konstruere et etnisk-specifikt våben rettet mod mennesker er...vanskeligt, da menneskelig genetisk variabilitet er meget høj både inden for og mellem etniske grupper...men der er ingen grund til at tro, at det ikke i sidste ende vil være muligt.

Men kommentatorer har fokuseret på spekulative farer i årtier. Selvom de trusler, de beskriver, er plausible, er frygtelige prognoser blevet et ritual - en måde at undgå mere umiddelbare problemer. Allerede i 2006 kunne meget gøres.

Popovs myelin autoimmunitetsvåben kunne kopieres af bioterrorister. Det ville ikke være nogen let bedrift: Mens de teknologiske krav er relativt små, er den nødvendige videnskabelige viden betydelig. Terrorister ville i det mindste skulle ansætte en rigtig videnskabsmand såvel som laboratorieteknikere, der er uddannet til at styre DNA-synthesizere og behandle patogener. De skulle også finde en måde at sprede deres patogener på. Sovjetunionen bevæbnede biologiske agenser ved at omdanne dem til fine aerosoler, der kunne sprøjtes over store områder. Dette giver tekniske problemer af en industriel art, muligvis ud over enhver substatsaktørs evne. Men bioterrorister er måske villige til at inficere sig selv og gå gennem overfyldte lufthavne og togstationer: deres hoste og snus ville være bomberne af deres terrorkampagne.

Hvor svært det stadig kan være, bliver garage-lab-bioteknik lettere for hvert år. I fortroppen blandt dem, der gør opmærksom på bioteknologiens potentiale for misbrug, er George Church, professor i genetik ved Harvard Medical School. Det var Church, der meddelte i december 2004, at hans forskerhold havde udviklet en ny high-throughput synthesizer, der er i stand til i én omgang at konstruere et DNA-molekyle på 14.500 baser langt.

Church siger, at hans DNA-synthesizer kunne gøre vaccine- og farmaceutisk produktion langt mere effektiv. Men det kunne også muliggøre fremstillingen af ​​genomerne af alle vira på den amerikanske regerings liste over udvalgte agenter over biovåben. Kirken frygter, at begyndende med kun de kemiske reagenser og DNA-sekvensen af ​​et af de udvalgte midler, kan en person med tilstrækkelig viden konstruere en dødelig virus. Koppeviruset variola er for eksempel cirka 186.000 baser lang - kun 13 mindre DNA-molekyler, der skal syntetiseres med Kirkens teknologi og bindes sammen til ét viralt genom. For at generere infektiøse partikler skal den syntetiske variola derefter startes op i en værtscelle. Intet af dette er trivielt; ikke desto mindre kunne det lade sig gøre med den fornødne viden.

Jeg foreslog Kirken, at en person med den nødvendige viden måske ikke havde brug for hans banebrydende teknologi for at gøre skade. En brugt maskine kunne købes fra en hjemmeside som eBay eller LabX.com for omkring $5.000. Alternativt kunne komponenterne - for det meste hyldevareelektronik og VVS - samles med lidt mere indsats for en lignende pris. Konstruktion af en DNA-synthesizer på denne måde ville være uopdagelig af efterretningstjenester.

Den ældre generations maskine ville kun konstruere oligonukleotider, som derefter skulle sys sammen for at fungere som et komplet gen, så kun små gener kunne syntetiseres. Men små gener kan bruges til at dræbe mennesker.

Folk har problemer med at opretholde den nødvendige ultrarene tilgang, selv med kommercielle enheder – men du kunne helt sikkert gøre nogle ting, erkendte Church.

Hvilke ting? Igen er Serguei Popovs erfaring hos Biopreparat lærerig. I 1981 blev Popov beordret af Lev Sandakhchiev, Vectors chef, til at syntetisere fragmenter af kopper. Jeg var imod dette projekt, fortalte Popov. Jeg syntes, det var en ekstremt afstumpet, dum tilgang. Det var et meningsløst svært stunt, forklarede han, at imponere det sovjetiske militær; da hans forskere erhvervede rigtige koppeprøver i 1983, blev programmet suspenderet.

Et nært beslægtet program, som Popov havde startet, fortsatte dog, efter at han forlod Vector til Biopreparats Oblensk-anlæg i midten af ​​1980'erne. Dette projekt brugte poxvirus vaccinia, den relativt harmløse slægtning af variola, der anvendes som en vaccine mod kopper. Ikke kun var vaccinia – hvis genom er meget lig variolas – en praktisk eksperimentel stand-in for kopper, men dens gigantiske størrelse (efter virale standarder) gjorde den også til en sympatisk kandidat til at bære ekstra gener. Kort sagt var det en brugbar model for biovåben.

I mindst et årti har et hold af Biopreparat-forskere derfor systematisk indsat en række gener i vaccinia, der kodede for visse toksiner og for peptider, der fungerer som signalmekanismer i immunsystemet. Selvom Popov havde instrueret, at rekombinant-vaccinia-programmet skulle fortsætte gennem generne, der koder for immunsystem-modulerende peptider, gik han, før forskerne var færdige med interleukingenerne. Men det ville være overraskende, hvis Vector-forskerne ikke nåede genet for interleukin-4 (IL-4), et immunsystem-peptid, der lokker hvide blodlegemer til at øge deres produktion af antistoffer og derefter frigiver dem.

Der er nogle beviser for, at russerne opdagede virkningerne af at indsætte IL-4-genet i en poxvirus. Disse effekter er dødelige. I 2001 splejsede Ian Ramshaw og et hold virologer fra Australian National University i Canberra IL-4 ind i ectromelia, et musekoppevirus, og erfarede, at den resulterende rekombinante musekopper udløste massiv overproduktion af IL-4-peptidet. Selv immunsystemet hos mus, der var vaccineret mod musekopper, kunne ikke kontrollere væksten af ​​virussen: en dødelighed på 60 procent resulterede. Andre eksperimenter har bekræftet dødeligheden af ​​det rekombinante patogen. Den amerikanske poxvirus-ekspert Mark Buller fra Saint Louis University i Missouri konstruerede forskellige versioner af rekombinanten, hvoraf den ene bibeholdt musekoppevirussens fulde virulens, mens den genererede overdreven interleukin-4. Alle musene inficeret med denne rekombinant døde. BBC rapporterede, at Sandakhchiev, Vectors direktør, da han blev spurgt om det australske eksperiment, bemærkede: Selvfølgelig er dette ikke en overraskelse.

Fordi vaccinia er universelt tilgængelig, er det heldigt, at en vaccinia- DET - 4 hybrid ville ikke være et effektivt biologisk våben: vaccinia har begrænset overførsel mellem mennesker. Alligevel er der andre vira, der er overføres. Kopper, den mest berygtede, er næsten umulig for håbefulde bioterrorister at erhverve. Men en herpesvirus ved navn varicella-zoster, eller almindelig skoldkopper, er let erhvervet og endnu mere smitsom end kopper. *

Hvad ville der ske, hvis bioterrorister splejsede IL-4 ind i skoldkopper og frigav hybriden til den almindelige befolkning? Måske ingenting. Meget ofte lykkedes det de sovjetiske biovåben at splejse nye gener til patogener, kun for at opdage, at inficerede forsøgsdyr ikke viste symptomer. En grund var, at de gensplejsede mikrober ofte var miljømæssigt ustabile – det vil sige, at de ikke beholdt de tilførte gener. Engineering rekombinante patogener kan også være ineffektive af andre årsager: det fremmede gen kan blive udtrykt i det forkerte organ. Men ifølge flere virologer med viden om biologiske våben er resultatet af splejsning IL-4 ind i skoldkopper kan være at undertrykke immunresponset på sygdommen. Ifølge disse virologer ville virkningen svare til, hvad der sker med kræftpatienter, når de får skoldkopper. De dør ofte - selv når de behandles med antivirale terapier. For raske børn eller voksne er skoldkopper normalt en overfladisk sygdom, der hovedsageligt rammer huden; men afhængigt af den immunsuppressive tilstand hos en inficeret kræftpatient, kan skoldkoppelæsioner være langsomme til at hele, og indvoldene – det vil sige lungerne, leveren og centralnervesystemet – blive gradvist syge.

Bioterrorister kan skabe en varicella- IL-4 rekombinant virus lettere, end de kunne erhverve eller fremstille de patogener, der topper listen med udvalgte midler. IL-4 er et af de standardgener, der bruges i medicinsk forskning; et plasmid af mennesker IL-4 kunne bestilles fra en af ​​DNA-syntese-virksomhederne og leveres via FedEx for $350. Hvis vores hypotetiske bioterrorister var bekymrede for opdagelse, ville de måske helt undgå DNA-syntesefirmaerne. Bekvemt uden dets junk-DNA, IL-4 er kun omkring 462 basepar lang. Det er muligt at downloade IL-4'er genetisk sekvens fra internettet, bruge en grundlæggende synthesizer til at konstruere den i fem segmenter, og derefter samle disse segmenter manuelt, som Popovs videnskabsmænd gjorde. De andre vigtigste værktøjer, der er nødvendige, ville være en centrifuge – som DNA-synthesizeren til $5.000, der er billigt tilgængelig via internetsider – og et transfektionssæt, en lille flaske fyldt med reagens, der koster mindre end $200, og som ville være nødvendig for at introducere IL-4 gen til skoldkopper. Endelig ville terroristerne også kræve en inkubator og medierne til at dyrke de resulterende celler i. De samlede omkostninger, inklusive DNA-synthesizeren: sandsynligvis mindre end $10.000.

* Rettelse: en tidligere version af denne historie fejlidentificerede varicella-zoster, en herpesvirus, som en orthopoxvirus.

Vær bange. Men af ​​hvad?
I den offentlige debat om, hvordan vi kan forsvare os mod biologiske våben, har bioteknologiens fremskridt været lidt diskuteret. I stedet har de fleste biologer og sikkerhedsanalytikere diskuteret fordelene og manglerne ved Project BioShield, Bush-administrationens $5,6 milliarder plan for at beskytte den amerikanske befolkning mod biologiske, kemiske, radiologiske eller nukleare angreb. Efter sidste års bioterrorisme-konference i DC opfordrede jeg Richard Ebright, hvis Rutgers-laboratorium forsker i transkriptionsinitiering (det første trin i genekspression), for at høre, hvorfor han er så imod bioforsvarsboomet (i dets nuværende form), og hvorfor han ikke gør det. bekymre sig om terroristers syntetisering af biologiske våben.

Der er nu mere end 300 amerikanske institutioner med adgang til levende biovåbenmidler og 16.500 personer, der er godkendt til at håndtere dem, fortalte Ebright mig. Selvom alle disse mennesker har gennemgået en form for baggrundstjek – for for eksempel at verificere, at de ikke er navngivet på en terrorovervågningsliste og ikke er ulovlige udlændinge – er det også sandt, bemærkede Ebright, at Mohammed Atta ville have bestået disse prøver uden besvær.

Ydermere fortalte Ebright mig, på tidspunktet for vores interview, at 97 procent af de forskere, der modtog midler fra National Institute of Allergy and Infectious Diseases til at studere biovåbenmidler, aldrig var blevet finansieret til sådant arbejde før. Få af dem havde derfor nogen tidligere erfaring med at håndtere disse patogener; flere hændelser med utilsigtet løsladelse havde fundet sted i løbet af de foregående to år.

Slidsk håndtering af patogener på biovåbenniveau er skræmmende nok, indrømmede jeg. Men er udbredelsen af ​​biovåbenekspertise, spurgte jeg, ikke mere bekymrende? Når alt kommer til alt, hvilke pålidelige midler har vi til at afgøre, om nogen satte sig for at være molekylærbiolog med det formål at udvikle biovåben?

Det er den vigtigste bekymring, var Ebright enig. Hvis al-Qaeda ønskede at udføre et biovåbenangreb i USA, ville deres enkleste måde at skaffe sig adgang til materialerne og viden være at sende enkeltpersoner til at træne inden for programmer involveret i bioforsvarsforskning. Ebright holdt en pause. Og i dag udbasunerer hvert universitets- og virksomhedspressekontor sin succes med at sikre forskningsfinansiering som en del af denne bioforsvarsudvidelse, og beskriver præcis, hvad der er tilgængeligt og hvor.

Hvad angår truslen fra næste generations biovåbenmidler, var Ebright afvisende: At lave en antibiotika-resistent bakteriestamme er skræmmende ligetil, inden for rækkevidde af alle med adgang til materialet og viden om, hvordan man dyrker det. Imidlertid fortsatte han, yderligere ingeniørarbejde – at øge virulensen, at give flugt fra vacciner, for at øge miljøstabiliteten – kræver betydelig dygtighed og en langt større investering af kræfter og tid. Det er klart muligt at konstruere næste generations forbedrede patogener, som det tidligere Sovjetunionen gjorde. At der ikke har været noget biovåbenangreb i USA bortset fra miltbrandangrebene i 2001 - som var præget af en insider i amerikansk bioforsvarssamfund - betyder ved selve det faktum at ingen understatsfjender af USA har adgang til de grundlæggende midler til at udføre det. Hvis al-Qaeda havde biologiske våben, ville de frigive dem.

Milton Leitenberg, våbenkontrolspecialisten, går et skridt videre: han siger, at fordi substatsgrupper ikke har brugt biologiske våben tidligere, er det usandsynligt, at de vil gøre det i den nærmeste fremtid. Sådanne argumenter er almindelige i sikkerhedskredse. Men for mange, der overvejer fremrykningen af ​​biovidenskab og bioteknologi, har de begrænset overtalelsesevne.

Jeg foreslog Ebright, at syntetisk biologi tilbød lavthængende frugter til en kyndig bioterrorist. Han medgav, at der var scenarier med uhyggeligt potentiale. Han tillod, at bioteknologi kunne gøre BioShield, der fokuserer på konventionelle udvalgte midler som kopper, miltbrand og ebola, mindre relevant. Alligevel, fastholdt han, kan et konventionelt biovåbenmiddel potentielt være massivt forstyrrende i økonomiske omkostninger, frygt, panik og tab. Behovet for at gå til det næste niveau ligger uden for incitamentsstrukturen i enhver understatsorganisation.

Selv dem, der er tæt involveret i bioforsvar, støtter ofte dette synspunkt. For et insiders perspektiv kontaktede jeg Jens Kuhn, Harvard Medical Schools virolog. Den tyskfødte Kuhn har ikke kun arbejdet hos Usamriid og på Centers for Disease Control i Atlanta, men også – helt unikt for en vesterlænding – hos Vector.

Kuhn er ligesom Ebright ikke fan af, hvordan bioforsvarsboomet udvikler sig. Da jeg var på Usamriid, eksemplificerede det, hvordan et bioforsvarsanlæg skulle være, fortalte han mig. Det er derfor, jeg er bekymret - fordi systemet fungerede, og eksperterne var koncentreret på de rigtige steder, Fort Detrick og CDC. Nu bliver denne ekspertise udvandet, hvilket ikke er smart.

Kuhn mener ikke desto mindre, at der er behov for en form for nationalt bioforsvarsprogram. Han tror bare ikke, vi forbereder os på de rigtige ting. Alle har denne forbindelse med bioterrorisme, miltbrandangreb og al-Qaeda. Det er helt forkert. Kuhn mindede om sin tid på Vector og den facilitets store skala. Når man ser på, hvad russerne gjorde, den slags enorme statsprogrammer med milliarder af dollars, der flyder ind i meget sofistikeret forskning, der er blevet udført over årtier - de er problemet. Hvis nationalstater starter et Manhattan-projekt for at bygge det perfekte biologiske våben, er vi i dyb lort.

Men tillader moderne bioteknologi, spurgte jeg, ikke små grupper at lave hidtil usete ting i garagelaboratorier?

Kuhn indrømmede, at der er et par ting derude med potentiale til at dræbe folk. Men med en afvejning af sandsynligheden, så han truslen i disse termer: Absolut mere biokrigsførelse end bioterrorisme. Absolut mere de sofistikerede biovåben, der kommer i fremtiden, end tingene nu. Der er fare på vej mod os, og vi fokuserer på bekymringer som BioShield. Jeg tror ikke, det er de ting, der vil redde os.

Er hjælp på vej?
Det 21. århundrede vil se en biologisk revolution analog med den industrielle revolution i det 19. Men både dets fordele og dets trusler vil være mere dybtgående og mere forstyrrende.

Den kortsigtede trussel er, at gener kan blive hacket uden for store laboratorier. Det betyder, at terrorister kan skabe rekombinante biologiske våben. Men forkanten inden for biovåbenforskning har altid været arbejdet i regeringslaboratorier. Den langsigtede trussel er, hvad den altid har været: nationale militære. Bioteknologi vil levere dem med våben af ​​hidtil uset kraft og specificitet. George Poste advarede i sin tale til National Academies i 2003 sit publikum om, at biovidenskaberne i de kommende årtier ville vokse stadig større i nationale sikkerhedsspørgsmål og internationale anliggender. Poste bemærkede, at hvis man faktisk ser på historien om assimileringen af ​​teknologiske fremskridt i beregningen af ​​militære anliggender, kan man ikke finde en historisk præcedens, hvori dramatiske nye teknologier, der afhjælper militær underlegenhed, ikke er indsat.

Harvards Matthew Meselson har sagt det samme og tilføjet, at en verden, hvor den nye bioteknologi blev indsat militært, ville være en verden, hvor selve konfliktens natur havde ændret sig radikalt. Deri kunne ligge hidtil usete muligheder for vold, tvang, undertrykkelse eller underkastelse. Meselson tilføjer, at regeringer måske har til formål at kontrollere meget store antal mennesker. Hvis du har en situation med permanent konflikt, begynder folk at overveje ting, som de almindelige konfliktregler ikke tillader. De begynder at se fjenden som undermenneske. Til sidst fører dette til, at du ser mennesker i din egen kultur som værktøjer.

Hvilke foranstaltninger kan afbøde både de nære og fjernere trusler fra biovåben? BioShield, som det nu er sammensat, vil ikke beskytte os mod gensplejsede patogener. En række radikale løsninger (som på en eller anden måde at booste det menneskelige immunsystem gennem generiske immunmodifikatorer) er blevet foreslået, men selvom de forfølges, kan det tage år eller årtier at udvikle dem.

Mere umiddelbart er der ingen, der har en god idé om, hvad der skal gøres. Nogle videnskabsmænd håber på at standse spredningen af ​​viden om biovåben. Rutgers' Richard Ebright ønsker at vende, hvad han mener er kontraproduktivt i finansieringen af ​​bioforsvar. Mere dramatisk opfordrer Harvards George Church til, at alle DNA-synthesizere skal registreres internationalt. Det her ville ikke være som at regulere våben, hvor man bare giver folk en licens og lader dem gøre, hvad de vil, siger han. Sammen med licensen ville der komme ansvar for rapportering. Desuden mener Church, at ligesom alle DNA-synthesizere bør registreres, så bør enhver molekylærbiolog, der forsker i udvalgte midler eller det menneskelige immunsystems respons på patogener, også gøre det. Ingen er tvunget til at forske på disse områder. Hvis nogen gør det, så burde de være villige til at have en meget gennemsigtig, belyst forskerkarriere, siger Church.

Men vedtagelsen af ​​Kirkens forslag ville repræsentere en hidtil uset regulering af videnskaben. Værre, ikke alle nationer ville overholde. For eksempel har russiske biologer, hvoraf nogle er kendt for at have arbejdet på Biopreparat, efter sigende uddannet molekylærbiologistuderende ved Pasteur Institute i Teheran.

Mere grundlæggende er det sandsynligvis upraktisk at standse udviklingen af ​​biologisk våbenforskning. Biologisk viden er alt én, og terapier kan ikke let skelnes fra våben. For eksempel er en generel tendens inden for biomedicin at bruge virale vektorer i genterapi.

Robert Carlson, seniorforsker i Genomation Lab og Microscale Life Sciences Center i Department of Electrical Engineering ved University of Washington, mener, at der er to muligheder. På den ene side kan vi slå ned på bioforsvarsforskningen og hæmme vores evne til at reagere på biologiske trusler. Alternativt kan vi fortsætte med at skubbe grænserne for, hvad der er kendt om, hvordan patogener kan manipuleres - udbrede ekspertise i at bygge biologiske systemer, på godt og ondt, gennem eksperimenter som Bullers samling af en musekopper- IL4 rekombinant – så vi er ikke i en dødelig ulempe. En dag, må vi håbe, vil teknologien foreslå et svar.

Serguei Popov har levet med disse spørgsmål længere end de fleste. Da jeg spurgte ham, hvad der kunne gøres, fortalte han mig, at jeg ikke ved, hvilken slags adfærd eller videnskabelige eller politiske foranstaltninger, der ville garantere, at den nye biologi ikke vil skade os. Men det afgørende første skridt, sagde Popov, var for videnskabsmænd at overvinde deres modvilje mod at diskutere biologiske våben. Offentlig bevidsthed er meget vigtig. Jeg kan ikke sige, at det er en løsning på dette problem. Helt ærligt, jeg kan ikke se nogen løsning lige nu. Men først skal vi være opmærksomme.

Mark Williams er en medvirkende forfatter til Teknologigennemgang .

skjule