Научно-технические достижения как актуальные вызовы режиму нераспространения биологического оружия

За последнее десятилетие достижения в области биологических наук и биотехнологии привели к появлению новых знаний и возможностей, которые бросают вызов существующим представлениям о биологических угрозах и биологическом оружии (БО). Цель исследования – оценить научные, инженерные и информационные решения, представляющие потенциальные угрозы режиму нераспространения биологического оружия и способные снизить барьеры для его разработки, производства и применения. Материалы и метод исследования. В работе были использованы источники, доступные через базы данных PubMed, Google Scholar и Российской электронной библиотеки. Метод анализа – описательный. Результаты. Возросший объем научных знаний в области биотехнологии служит стимулом для экспериментов с БО, в особенности для негосударственных субъектов, таких как террористические организации и экстремистские группы. Преобразующие изменения происходят в областях, напрямую не связанных с микробиологией, при этом потенциал их злонамеренного использования вызывает не меньшую озабоченность, чем разработка, производство и накопление БО. Прослеживается трансформация понятия «биологической угрозы», оно становится более комплексным, включая элементы из других областей, не связанных с биотехнологией и традиционным пониманием БО. К числу подобных технологий, имеющих непосредственное отношение к проблематике КБТО, помимо биотехнологии и синтетической биологии, могут быть отнесены: аддитивное производство, основанное на технологиях 3D-печати; анализ больших данных (Big Data) и технологии искусственного интеллекта; нанотехнологии и материаловедение, а также автоматизация биологических исследований и робототехника. Выводы. Многие возникающие технологии двойного назначения стали объектом пристального внимания научного сообщества и международных экспертов, но это не всегда способствует точному и сбалансированному пониманию их потенциала в контексте проблем КБТО. Конвергенция новых и возникающих дисциплин создает новые области научного знания, затрагивающие проблему нераспространения БО, что требует от экспертного сообщества сбалансированной оценки с точки зрения как возможности их двойного применения, так и риска чрезмерного запрещения и негативного влияния на дальнейший научно-технический прогресс.

1. Berger KM, Casagrande RJ. Twentieth-century nonproliferation meets twenty-first-century biotechnology. The Nonproliferation Review. 2020;27(4-6):541–55. https://doi.org/10.1080/10736700.2020.1819690

2. Mackby J. Experts Debate Biological Weapons Challenges. Arms Control Today; 2018. www.armscontrol.org/act/2018-09/news/experts-debate-biological-weapons-challenges

3. Shearer MP, Montague M, Kobokovich A, Martin E, Connell N, Watson M, Gronvall GK. Global Forum on Scientific Advances Important to the Biological & Toxin Weapons Convention. Johns Hopkins Center for Health Security; 2019. www.centerforhealthsecurity.org/our-work/events/2019-global-forum/200925-2019 GlobalForumMtgRpt.pdf

4. Trump BD, Cummings CL, Kuzma J, Linkov I, Eds. Synthetic biology 2020: frontiers in risk analysis and governance. Cham: Springer; 2020.

5. National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Biodefense in the Age of Synthetic Biology. Washington, DC: The National Academies Press; 2018. https://doi.org/10.17226/24890

6. El Karoui M, Hoyos-Flight M, Fletcher L. Future Trends in Synthetic Biology – A report. Front Bioeng Biotechnol. 2019;7:175. https://doi.org/10.3389/fbioe.2019.00175

7. Cross G, Klotz L. Twenty-first century perspectives on the Biological Weapon Convention: Continued relevance or toothless paper tiger. Bulletin of the Atomic Scientists. 2020;76(4):185–91. https://doi.org/10.1080/00963402.2020.1778365

8. Ostrov N, Beal J, Ellis T, Gordon DB, Karas BJ, Lee HH, et al. Technological challenges and milestones for writing genomes. Science. 2019;366;(6463):310–2. https://doi.org/10.1126/science.aay0339

9. Matai I, Kaur G, Seyedsalehi A, McClinton A, Laurencin CT. Progress in 3D bioprinting technology for tissue/organ regenerative engineering. Biomaterials. 2020;226:119536. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.119536.

10. Cello J, Paul AV, Wimmer E. Chemical Synthesis of Poliovirus CDNA: Generation of Infectious Virus in the Absence of Natural Template. Science. 2002;297(5583):1016–18. https://doi.org/10.1126/science.107.2266

11. Noyce RS, Lederman S, Evans DH. Construction of an infectious horsepox virus vaccine from chemically synthesized DNA fragments. PloS One. 2018;13(1):e0188453. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0188453

12. Chen D, Kenney D, Chin C, Tavares AH, Khan N, Conway HL, et al. Role of spike in the pathogenic and antigenic behavior of SARS-CoV-2 BA.1 Omicron. bioRxiv. 2022.10.13.512134. https://doi.org/10/1101/2022.10.13.512134

13. Gan W, Lin A. CRISP/Cas9 in plant biotechnology: application and challenges. BioTechnologia. 2022;103(1):81–93. https://doi.org/10/5114/bta.2022.113919

14. El-Moandi K, Morales-Floriano ML, Garcia-Ruiz H. Principles, applications and biosafety of plant genome editing using CRISP-Cas9. Front Plant Sci. 2020;11:56. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00056

15. Ledford H, Callaway E. Gene Drive Mosquitoes Engineered to Fight Malaria. Nature. 2015. https://doi.org/10.1038/nature.2015.18858

16. Nixdorff K. Developments in systems biology: implications for health and biochemical security. The Nonproliferation Review, 2021;27:1–15. https://doi.org/10.1080/10736700.2020.1865632

17. Huigang L, Menghui L, Xiaoli Z, Cui H, Yuan Z. Development of and prospects for the biological weapons convention. Journal of Biosafety and Biosecurity. 2022;4:50–3. https://doi.org/10.1016/j.jobb.2021.11.003

18. Mooney SJ, Westreich DJ, El-Sayed AM. Commentary: epidemiology in the era of big data. Epidemiology. 2015;26(3):390–4. https://doi.org/10.1097/EDE.0000000000000274

19. Nixdorff K, Borisova T, Komisarenko S, Dando M. Dual-Use Nano-neurotechnology: An Assessment of the Implications of Trends in Science and Technology. Politics Life Sci. 2018;37(2):180–202. https://doi.org/10.1017/pls.2018.15

20. Musunuri S, Sandbrink JB, Monrad JT, Palmer MJ, Koblentz GD. Rapid proliferation of pandemic research: implications for dual-use risks. mBio. 2021;12(5):e0186421. https://doi.org/10.1128/mBio.01864-21

21. Frank GM, Adalja A, Barbour A, Casadevall A, Dormitzer PR, Duchin J, et al. Infectious Diseases Society of America and gain-of-function experiments with pathogens having pandemic potential. J Infect Dis. 2016;213(9):1359–61. https://doi.org/10.1093/infdis/jiv474

22. Schloss PD. Preprinting microbiology. mBio. 2017;8(3):e00438-17. https://doi.org/10.1128/mBio.00438-17

23. Khoury M, Iademarco M, Riley W. Precision public health for the era of precision medicine. American Journal of Preventive Medicine. 2016;50(3):398–401. https://doi.org/10.1016/j.amepre.2015.08.031

24. Dananjayan S, Raj GM. Artifiial intelligence during a pandemic: the COVID-19 example. Int J Health Plann Manage. 2020;35(5):1260-1262. https://doi.org/10.1002/hpm.2987

25. Warmbrod K, Revill J, Connell N. Advances in Science and Technology in the Life Sciences: Implications for Biosecurity and Arms Control. Geneva, Switzerland: UNIDIR; 2020. https://doi.org/10.37559/SecTec/20/SandT

26. Xu Y, Verma D, Sheridan RP, Liaw A, Ma J, Marshall NM, et al. Deep dive into machine learning models for protein engineering. J Chem Inf Model. 2020;60(6):2773–90. https://doi.org/10.1021/acs.jcim.0c00073

27. Bajema N, DiEullis D, Lutes C, Lim Y-B. The Digitization of Biology: Understanding the New Risks and Implications for Governance.Emergence & Convergence. Research paper no. 3. National Defense University; 2018. https://wmdcenter.ndu.edu/Publications/Publication-View/Article/1569559/the-digitization-of-biologyunderstanding-the-new-risks-and-implications-for-go/

28. Berger K, Schneck P. National and Transnational Security Implications of Asymmetric Access to and Use of Biological Data. Front Bioeng Biotechnol. 2019;7:21. https://doi.org/10.3389/fbioe.2019.00021

29. Urbina F, Lentzos F, Invernizzi C, Ekins S. Dual Use of Artificial Intelligence-powered Drug Discovery. Nat Mach Intell. 2022;4(3):189–91. https://doi.org/10.138/s42256-022-00465-9