nbsprotВестник войск РХБ защитыJournal of NBC Protection Corps2587-57283034-279127 Научный центр10.35825/2587-5728-2020-4-4-421-430fvspymnbsprot-121Research ArticleБиологическая безопасность и защита от биологических угрозBiological Security and Protection against Biological ThreatsСовременные биологические угрозы – там, где прошлые прогнозы встречаются с будущимToday's Biothreats – Where the Past Predictions Meet the FutureЛакотаЯ.LakotaJ.

Ян Лакота, MD, PhD

Дубравская дорога 9, 841 04, Братислава;

ул. Бойцы Сопротивления 10, 841 04, Братислава

Ján Lakota. MD, PhD

Dubravska cesta 9, 841 04 Bratislava;

Odbojárov 10, 841 04 Bratislava

jan.lakota@savba.skЦентр экспериментальной медицины, Словацкая Академия наук; Факультет менеджмента Коменского университетаСловакияCentre of Experimental Medicine, SAS; Faculty of Management Comenius UniversitySlovakia20201906202044421430Copyright © Лакота Я., 20202020Лакота Я.Lakota J.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nbsprot.ru/jour/article/view/121

Не контролируемое современной медицинской наукой катастрофическое распространение пандемии COVID-19, вне зависимости от того, искусственного она происхождения или нет, наглядно показывает ограниченность возможности человеческого разума и накопленных человеческих знаний противостоять этому и другим подобным вызовам. Цель работы – показать опасность биотехнологий двойного назначения при разработке принципиально новых подходов к биологическому поражению людей. В основе методологии исследования – сопоставительный анализ прогнозных оценок развития биотехнологии, сделанных 23 года назад экспертами американской организации JASON (названа по имени предводителя аргонавтов Ясона) и другими специалистами, с ее современным состоянием. Показано, что в основном эти прогнозы подтвердились. Наиболее реальными технологиями в разработке новых средств биологического поражения являются следующие: бинарные биологические поражающие агенты – двухкомпонентные системы, которые относительно безопасны в обращении, но становятся смертельно опасными, когда два компонента объединяются при подготовке биологического агента к поражению людей (например, безобидный штамм кишечной палочки и плазмида, превращающая его в вирулентный для человека); дизайнерские гены – определенные искусственные последовательности генов встроены в вирусы, меняющие его патогенные свойства, например, сайт для расшепления фурином у SARS-CoV-2, значительно повысившие контагиозность вируса по сравнению с близкородственными видами; генная терапия – современная медицинская реальность. Эта технология позволяет врачам восстанавливать или заменять дефектные гены у больного человека, однако она может быть использована для введения в геном здорового человека генных последовательностей, вызывающих патологические состояния; стелс-вирусы – вирусы, которые могут быть созданы исследователем для заражения хозяина, но сохраняющие «молчание» до тех пор, пока не будут активированы каким-либо физиологическим или средовым триггером; болезни с измененным хозяином – новые агенты, разработанные специально для целей биологической войны на основе возбудителей зоонозных инфекций, ранее не вызывавших болезни у людей; дизайнерские болезни – сначала предполагаются определенная патология и симптомы гипотетической болезни, затем на основе знания биохимических сигнальных путей проектируется или создается патоген, вызывающий такую болезнь. В дополнение к прогнозируемым JASON технологиям двойного назначения, появилась еще одна – синтетическая биология. Это междисциплинарная отрасль биологии, в которой применяются инженерные принципы. Она позволяет манипулировать отдельными функциями существующих биологических видов и клеток, и даже создавать новые с помощью синтетических промоторов, сайтов связывания рибосом, генов, терминаторов транскрипции, малых РНК и многих других генетических факторов. Приведены конкретные примеры использования данных технологий для создания новых средств ведения биологической войны и изменения ее характера. Автор считает, что необходимо не только отслеживать новые биотехнологии двойного назначения, но и совершенствовать конвенционные и научные методы контроля за их использованием для ведения биологической войны.

The catastrophic spread of COVID-19 pandemic, uncontrolled by modern medical science, regardless of whether it is artificial or not, clearly shows the limits of human mind and knowledge to resist this and other similar challenges. The purpose of this work is to show the danger of dual-use biotechnologies in the development of fundamentally new approaches to biological damage to humans. The forecasts of the development of biotechnologies, made by the experts of the American organization JASON and other specialists 23 years ago, are analyzed. It is shown in the article, that in general these forecasts and assessments turned out to be true. The technologies that, most probably, can be used for the development of new means of biological destruction are: binary bioweapons – these are two-component systems that are relatively safe to handle but become deadly when the two components come together on deployment; designer genes – where specific unnatural gene sequences are built into viruses or other life forms to incorporate into the genome of the unsuspecting host, which later becomes the victim; gene therapy – today a medical (partial) reality; the technology that allows medicine to repair or replace defective genes in a diseased individual might be subverted to introduce pathogenic sequences into healthy individuals; stealth viruses – viruses that could be fashioned by a researcher to infect the host but remain silent until activated by some physiological or environmental trigger; host-swapping diseases – new zoonotic agents which might be developed specifically for bioweapon purposes by modifying existing pathogens to seek human hosts; designer diseases – where the detailed knowledge of biochemical signaling pathways could conceivably be used to create designer diseases. In addition to those predicted by JASON, another dualuse technology has emerged recently – synthetic biology. It is a very powerful interdisciplinary branch of biology. Specific examples of the use of these technologies to create new means of biological warfare are given in the article. The author believes that it is necessary not only to track new dual-use biotechnologies, but also to improve conventional and scientific methods of monitoring their use.

CRISPRбинарное оружиебиологические угрозыбиологическое оружиебиотехнологияболезньвирусгенная инженериягенная терапияДНКкишечная палочка O104:H4патогенысинтетическая биологиятерроризмbinary weaponsbiological weaponsbiotechnologyCRISPRdiseaseDNAEscherichia coligene engineeringgene therapypathogenssynthetic biologyterrorismvirusReferencesFinkbeiner A. The Jasons: the secret history of science’s postwar elite. Penguin, 2006.Finkbeiner A. The Jasons: the secret history of science’s postwar elite. Penguin, 2006.Block S. Living nightmares: biological threats enabled by molecular biology / In: Drell S., Sofaer A., Wilson G. (Eds.), The New Terror: Facing the Threat of Biological and Chemical Weapons. Hoover Institution Press, Stanford, 1999.CA, p. 60).Block S. Living nightmares: biological threats enabled by molecular biology / In: Drell S., Sofaer A., Wilson G. (Eds.), The New Terror: Facing the Threat of Biological and Chemical Weapons. Hoover Institution Press, Stanford, 1999.CA, p. 60).Ryan J.R. Future Directions for Biosecurity, Biosecurity and Bioterrorism, 2016. P. 345–363.Ryan J.R. Future Directions for Biosecurity, Biosecurity and Bioterrorism, 2016. P. 345–363.Ainscough M.J. Next Generation Bioweapons: The Technology Of Genetic Engineering Applied To Biowarfare And Bioterrorism. Air War College Air University. Maxwell Air Force Base, Alabama. 2004. https://www.researchgate.net/publication/255625820_Next_Generation_Bioweapons_Genetic_Engineering_and_BWAinscough M.J. Next Generation Bioweapons: The Technology Of Genetic Engineering Applied To Biowarfare And Bioterrorism. Air War College Air University. Maxwell Air Force Base, Alabama. 2004. https://www.researchgate.net/publication/255625820_Next_Generation_Bioweapons_Genetic_Engineering_and_BWCoutarda B., Valleb C., de Lamballerie X. et al. The spike glycoprotein of the new coronavirus 2019- nCoV contains a furin-like cleavage site absent in CoV of the same clade // Antiviral Research. 2020. V. 176. 104742. https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2020.104742Coutarda B., Valleb C., de Lamballerie X. et al. The spike glycoprotein of the new coronavirus 2019- nCoV contains a furin-like cleavage site absent in CoV of the same clade // Antiviral Research. 2020. V. 176. 104742. https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2020.104742Claas E.C., Osterhaus A.D., Van Beek R. et al. Human influenza A H5N1 virus related to a highly pathogenic avian influenza virus // Lancet. 1998. V. 351. P. 472–477. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(97)11212-0Claas E.C., Osterhaus A.D., Van Beek R. et al. Human influenza A H5N1 virus related to a highly pathogenic avian influenza virus // Lancet. 1998. V. 351. P. 472–477. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(97)11212-0Kerr P.J., Perkins H D., Inglis B. et al. Expression of rabbit IL-4 by recombinant myxoma viruses enhances virulence and overcomes genetic resistance to myxomatosis // Virology. 2004. V. 324(1). P. 117–128. https://doi.org/10.1016/j.virol.2004.02.031Kerr P.J., Perkins H D., Inglis B. et al. Expression of rabbit IL-4 by recombinant myxoma viruses enhances virulence and overcomes genetic resistance to myxomatosis // Virology. 2004. V. 324(1). P. 117–128. https://doi.org/10.1016/j.virol.2004.02.031Stanford M., McFadden G. The «supervirus»? Lessons from IL-4-expressing poxviruses // Trends in Immunology. 2005. V. 26(6). P. 339–45. https://doi.org/10.1016/j.it.2005.04.001Stanford M., McFadden G. The «supervirus»? Lessons from IL-4-expressing poxviruses // Trends in Immunology. 2005. V. 26(6). P. 339–45. https://doi.org/10.1016/j.it.2005.04.001Johnson R.W, Bouhassira D., Kassianos G. et al. The impact of herpes zoster and post-herpetic neuralgia on quality-of-life // BMCMed. 2010. V. 8. P. 37. https://doi.org/10.1186/1741-7015-8-37Johnson R.W, Bouhassira D., Kassianos G. et al. The impact of herpes zoster and post-herpetic neuralgia on quality-of-life // BMCMed. 2010. V. 8. P. 37. https://doi.org/10.1186/1741-7015-8-37Pietropaolo V., Prezioso C., Bagnato F., Antonelli G. Cunningham virus: an overview on biology and disease of the etiological agent of the progressive multifocal leukoencephalopathy // New Microbiologica. 2018. V. 41(3). P. 179–186. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29620790/Pietropaolo V., Prezioso C., Bagnato F., Antonelli G. Cunningham virus: an overview on biology and disease of the etiological agent of the progressive multifocal leukoencephalopathy // New Microbiologica. 2018. V. 41(3). P. 179–186. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29620790/Martinez-Valdebenito C., Calvo M., Vial C. et al. Person-to-Person Household and Nosocomial Transmission of Andes Hantavirus, Southern Chile, 2011 // Emerging Infectious Diseases. 2014. V. 20(10). P. 1629–1636. http://dx.doi.org/10.3201/eid2010.140353Martinez-Valdebenito C., Calvo M., Vial C. et al. Person-to-Person Household and Nosocomial Transmission of Andes Hantavirus, Southern Chile, 2011 // Emerging Infectious Diseases. 2014. V. 20(10). P. 1629–1636. http://dx.doi.org/10.3201/eid2010.140353Hong Jiang, Xuyang Zheng, Limei Wang et al. Hantavirus infection: a global zoonotic challenge // Virol Sin. 2017. V. 32(1). P. 32–43. http://dx.doi.org/10.1007/s12250-016-3899-xHong Jiang, Xuyang Zheng, Limei Wang et al. Hantavirus infection: a global zoonotic challenge // Virol Sin. 2017. V. 32(1). P. 32–43. http://dx.doi.org/10.1007/s12250-016-3899-xDando M. The New Biological Weapons: Threat Proliferation, and Control. Boulder, CO: Lynne Rienner Publishers, Inc., 2001. https://www.researchgate.net/publication/38141662_The_New_Biological_Weapons_Threat_Proliferation_and_ControlDando M. The New Biological Weapons: Threat Proliferation, and Control. Boulder, CO: Lynne Rienner Publishers, Inc., 2001. https://www.researchgate.net/publication/38141662_The_New_Biological_Weapons_Threat_Proliferation_and_ControlAdvances in Synthetic Biology / Vijai Singh, Ed: Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2020. https://doi.org/10.1007/978-981-15-0081-7Advances in Synthetic Biology / Vijai Singh, Ed: Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2020. https://doi.org/10.1007/978-981-15-0081-7Belfort M., Bonocora R.P. Homing Endonucases: From Genetic Anomalies to Programmable Genomic Clippers //Methods Mol. Biol. 2014. V. 1123: 1–26. https://doi.org/10.1007/978-1-62703-968-0_1Belfort M., Bonocora R.P. Homing Endonucases: From Genetic Anomalies to Programmable Genomic Clippers //Methods Mol. Biol. 2014. V. 1123: 1–26. https://doi.org/10.1007/978-1-62703-968-0_1Deredec A., Godfray H.C., Burt A. Requirements for effective malaria control with homing endonuclease genes // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011; V. 108 (43). E874–E880. https://doi.org/10.1073/pnas.1110717108Deredec A., Godfray H.C., Burt A. Requirements for effective malaria control with homing endonuclease genes // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011; V. 108 (43). E874–E880. https://doi.org/10.1073/pnas.1110717108

The authors declare that there are no conflicts of interest present.