Некоторые ученые призывают к строгим ограничениям, в то время как другие выступают против преждевременного прекращения фундаментальных исследований "зеркальной жизни".
На этой неделе в Манчестере, Великобритания, ученые будут обсуждать, стоит ли ограничивать исследования, которые в конечном итоге могут привести к созданию "зеркальной жизни" — синтетических клеток, построенных из молекул, которые являются зеркальным отображением тех, что встречаются в природе. За прошедший год многие ученые высказывали опасения по поводу экспериментов, которые могут привести к созданию таких клеток, предполагая, что они будут представлять огромный риск для здоровья человека и окружающей среды. “Почти все согласны” с тем, что зеркальные клетки - это “плохо”, - говорит Джон Гласс, синтетический биолог из Института Дж. Крейга Вентера (США).
Но существуют разногласия по поводу того, где провести границы, ограничивающие исследования в области биологии зеркального отражения, учитывая потенциальную пользу таких исследований.
Многие молекулы в нашем организме "хиральны", то есть они принимают одну из двух зеркальных форм, как например, перчатки для правой и левой руки. Белки состоят из аминокислот левого типа, а ДНК закручивается с правой стороны.
По мнению некоторых исследователей, изучение зеркальных копий таких молекул может помочь понять, как возникла такая "однорукость". А поскольку ферменты организма и иммунная система могут не так легко распознавать правосторонние аминокислоты или левостороннюю ДНК, такие молекулы могут противостоять их расщеплению, что делает их полезными в качестве терапевтических препаратов. Этот подход уже продемонстрировал клинический успех: например, в 2017 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами США одобрило применение небольшого пептида под названием этелкальцетид, содержащего зеркальные аминокислоты, для лечения людей с хроническими заболеваниями почек. Но эта способность избегать деградации может оказаться палкой о двух концах. Если бы когда-нибудь была создана цельная зеркальная клетка, она могла бы бесконтрольно размножаться в организме или беспрепятственно распространяться по окружающей среде, считают некоторые исследователи. Вот почему ученые собираются в Манчестере на этой неделе.
Биохимик Свен Клуссманн, основатель и исполнительный директор компании Aptarion Biotech в Берлине, которая разрабатывает короткие нити терапевтической зеркальной РНК, согласен с тем, что разумно учитывать потенциальные риски, связанные с зеркальной жизнью. “Но нам пока не следует паниковать и слишком рано ограничивать исследования”, - говорит он. Однако Кейт Адамала, специалист по синтетической биологии из Университета Миннесоты, предупреждает, что риски, связанные с исследованиями, которые могут позволить создать зеркальную жизнь, перевешивают любые потенциальные выгоды. “Нет такого преимущества зеркальной биологии, которого нельзя было бы достичь другими способами с помощью обычной биологии”, - говорит она. “Я думаю, нам не стоит идти на такой риск”.
Гласс рассказал, что несколько групп ученых, включая его собственную, близки к тому, чтобы впервые создать синтетическую клетку из молекул с хиральностью, наблюдаемой в природе. Но в настоящее время никто не создает зеркальную клетку, и на это могут уйти десятилетия, если это вообще возможно. Тем не менее, исследователи добиваются прогресса в разработке технологий, которые могли бы стать основой для этой работы; и в 2019 году, еще до того, как были осознаны потенциальные риски, Национальный научный фонд США выделил исследовательские гранты на эти работы. Адамала, одна из получательниц гранта, говорит, что ее растущее беспокойство убедило ее и ее коллег отказаться от этой работы.
Гласс и Адамала были в числе 38 ученых, которые поделились своими опасениями в журнале Science в декабре 2024 года. С тех пор некоммерческий фонд Mirror Biology Dialogues организовал серию встреч для выработки рекомендаций по предотвращению угрозы, которую может представлять зеркальная жизнь. В июне исследователи, собравшиеся в Париже, призвали спонсоров не поддерживать работу над созданием зеркальной клетки и предложили ограничить области исследований, которые могли бы способствовать созданию зеркальной жизни. На этой неделе в Манчестере, а также на встрече Национальных научных академий инженерии и медицины США, которая состоится в конце этого месяца, исследователи продолжат обсуждение и обсудят, где провести эти красные линии.
Хотя ученые могут использовать химические методы для получения коротких цепочек зеркально отраженных ДНК, РНК и аминокислот, они сталкиваются с трудностями при создании более крупных функциональных биомолекул с зеркальным отображением. Итак, в течение последнего десятилетия молекулярный биолог Тин Чжу из Вестлейкского университета в Ханчжоу, Китай, разрабатывал системы, облегчающие производство больших биомолекул с зеркальным отображением. Он начал с зеркальных полимераз - ферментов, которые могут копировать зеркальную ДНК и переносить эту генетическую информацию в зеркальную РНК. В 2022 году он использовал этот подход для создания ключевых строительных блоков упрощенной зеркальной рибосомы - сложного клеточного механизма, который преобразует генетическую информацию для создания белков. По словам Чжу, зеркальная рибосома “могла бы значительно ускорить разработку фармацевтических препаратов, обеспечив высокую производительность производства зеркальных пептидов”.
Чжу, который не сможет присутствовать на встрече в Манчестере, подчеркивает, что он никогда не хотел создавать зеркальную клетку, и добавляет, что ему еще много лет до создания функциональной зеркальной рибосомы. Однако некоторые считают, что его работа над зеркальной рибосомой может представлять угрозу. “Я считаю, что создание зеркальной рибосомы - это, вероятно, самая сложная часть процесса создания живой зеркальной клетки”, - говорит Гласс. И он призывает Чжу прекратить его работу над зеркальной рибосомой. Адамала, однако, отмечает, что ее не беспокоит работа Чжу с рибосомами. “Он сказал, что не собирается создавать живую зеркальную клетку, и меня это вполне устраивает”, - говорит она.
В статье, опубликованной на днях в Nature, Чжу признает, что некоторые полностью зеркальные организмы могут быть вредными, и приветствует конструктивное обсуждение рисков. Но он также предупреждает, что ограничения на фундаментальные исследования могут помешать безопасной и законной работе. “Крайне важно отличать молекулярную биологию с зеркальным отображением от гипотетических сценариев отдаленного будущего, таких как создание зеркальных организмов”, - говорит он. “Учитывая все другие способы, с помощью которых технологии прямо сейчас меняют общество, немного удивительно, что они привлекли столько внимания”, - добавляет Дэвид Ван Вален, биоинженер из Калифорнийского технологического института и основатель компании Aizen Therapeutics, которая разрабатывает пептидную терапию с зеркальным отображением. “Я думаю, что большинство опасений, которые высказывают люди, преувеличены”.
Эти опасения уже просочились в массовую культуру: в следующем месяце выходит фильм ужасов "Зеркальная жизнь: современные зомби". Согласно рекламе, это “предупредительный выстрел в научное сообщество, пытающееся играть в Бога”. Между тем, некоторые ученые предполагают, что организм, возможно, не совсем беззащитен перед зеркальной жизнью. В электронном письме, опубликованном 1 февраля, исследователи ответили на прошлогоднюю статью в Science, указав, что клетки покрыты молекулами сахаров, называемыми гликанами. Многие бактерии используют в своих гликанах сахара-аналоги, которые наша иммунная система научилась распознавать. “Зеркальные молекулы уже есть на Земле”, - говорит Ратмир Дерда, биолог-химик из Университета Альберты (Канада), который координировал подготовку письма. "Они используются определенными формами жизни. Было бы несправедливо сказать, что мы совершенно не готовы”.
Дерда считает, что исследователи могли бы собрать больше доказательств для оценки угрозы зеркальной жизни, не собирая целую клетку. Например, зеркальные гликаны можно было бы протестировать на мышах, чтобы измерить их иммунный ответ. Гласс согласен, что это могло бы помочь в дискуссии о зеркальной жизни: “Возможно, можно было бы провести эксперименты, которые показали бы, что это не совсем тот риск, которого мы опасаемся”.
