Новые правила биобезопасности в США ужесточают контроль синтетических нуклеиновых кислот

Уже сейчас синтетическая биология позволяет создавать de novo геномные последовательности, делающие организм патогенным, представляющим угрозу для людей, растений, животных или окружающей среды. При этом доступ к новым технологиям настолько упростился, что можно заказать синтетические нуклеиновые кислоты онлайн и использовать их, например, для создания потенциально опасных вирусов. Все это вызывает беспокойство у экспертов по биобезопасности и представителей властей.

В США владение рядом патогенов и токсинов, их использование и распространение ограничены Федеральной программой отбора агентов (FSAP), а поставки подобных товаров из-за рубежа ограничены Перечнем товаров и услуг, подлежащих экспортному контролю (CCL). В 2010 году было опубликовано «Руководство по системе контроля поставщиков синтетической двухцепочечной ДНК» (Screening Framework Guidance for Providers of Synthetic Double-Stranded DNA), устанавливающее стандарты для компаний, занимающихся генным и геномным синтезом, и поставщиков синтетической дцДНК с уникальными последовательностями, попадающей под действие документов FSAP и CCL. Согласно данному документу, компании, продающие генетические материалы, должны были с помощью программного инструмента базового поиска локального выравнивания (BLAST) проверять каждое окно в 200 п. н. на совпадение с последовательностями патогенов, подлежащими регуляции.

Однако с 2010 года синтетическая биология шагнула далеко вперед. Раньше считалось, что геномы наиболее опасных патогенов, включая ортопоксвирусы (к ним относятся. например, возбудители оспы), слишком велики, чтобы синтезировать их de novo. Но в 2017 году канадские ученые получили вирус оспы лошадей с использованием только синтетической дцДНК, заказанной в американской компании. Сравнение генома вируса оспы лошадей с вирусами натуральной оспы выявляет несколько областей размером 200 п. н., общих для обоих патогенов. Но так как они не являются уникальными для натуральной оспы, согласно «Руководству» 2010 года, компания не обязана рассматривать их как потенциально опасные.

Кроме того, в последние годы появилась возможность вводить синтетические гены в исходно не патогенные организмы, чтобы превратить их в патогенные или токсичные. Существуют базы таких последовательностей, и эти базы трудно контролировать.

В 2017 году Управление стратегической готовности и реагирования в составе Министерства здравоохранения и социальных служб США (HHS ASPR) создало межведомственную рабочую группу для пересмотра «Руководства» 2010 года. Сотрудники группы собрали отзывы ученых и производителей генетических материалов, провели межведомственные совещания и в 2022 году опубликовали проект документа «Руководство по системе контроля для поставщиков и пользователей синтетических олигонуклеотидов» (Screening Framework Guidance for Providers and Users of Synthetic Oligonucleotides). Окончательная версия «Руководства» была опубликована в Федеральном реестре 13 октября 2023 года.

Обновленный документ адресован не только поставщикам генетических материалов, но и компаниям, которые их используют, сторонним поставщикам, а также производителям настольных ДНК-принтеров и учреждениям, которые данные приборы эксплуатируют.

Если в «Руководстве» 2010 года к последовательностям, вызывающим обеспокоенность (SOC), относились только патогены и токсины из перечней избранных биологических агентов и токсинов (BSAT) и CCL, то новое определение SOC включает в себя все последовательности, которые способствуют патогенности или токсичности, угрожающей как общественному здравоохранению, так и сельскому хозяйству, растениям, животным, продуктам животного происхождения или окружающей среде. Новая формулировка позволяет контролировать использование генов домашнего хозяйства, исключенные из системы контроля 2010 года (это гены, необходимые для поддержания важнейших жизненных функций организма).

Однако среди экспертов нет единодушия в том, можно ли реализовать такой подход на практике. Вопросы вызывают неготовность существующей инфраструктуры и несовершенство прогнозирования функциональности генетических последовательностей.

Новые правила, подчеркивают специалисты, транслируют ответственность и на заказчика, который почти во всех случаях будет знать, связана ли нужная ему последовательность с генами токсичности или патогенности. Клиентам также рекомендовано проверять и конечного пользователя генетического продукта. В целом это позволит сформировать культуру ответственности, считают эксперты.

«Руководство» 2010 года говорило только об одном типе нуклеиновой кислоты — двухцепочечной ДНК; последняя версия «Руководства» 2023 года рассматривает одно- и двухцепочечные ДНК и РНК. Раньше следовало проверять окно в 200 п. н.; теперь размер окна сократился до 50 нуклеотидов и проверке раз в 3 года, а при потенциальной возможности использования для сборки патогена — до менее чем 50 нуклеотидов.

По мнению экспертов, необходимо создать базу данных последовательностей, представляющих биологическую угрозу. Помимо BLAST, для создания такой базы предложено использовать протеомные и биоинформатические подходы. Возможно имеет смысл разработать определения для патогенов, не вызывающих опасений, то есть создать список генов, не представляющих риска превращения в патогенные или токсичные). Кроме того, поставщикам рекомендовано проверять все заказы с использованием ПО для выравнивания коротких последовательностей; если из этих последовательностей можно создать SOC, то такой заказ и следует рассматривать как SOC.

В то же время смягчились правила хранения данных о клиентах и последовательностях. Если раньше следовало сохранять документацию на протяжении 8 лет, то теперь речь идет о хранении документов, в том числе соглашений о передаче материалов, в течение 3 лет (что менее обременительно для молодых компаний, которые за 8 лет могут прекратить свою деятельность). При этом правила кибербезопасности должны распространяться и на базы данных SOC, и на системы контроля настольных устройств для работы с генетическим материалом.

Нововведения потребуют дополнительных финансовых вложений. Работа системы контроля 2010 года обходится в 15 долларов США за каждый заказ (это связано с тем, что эксперт, который интерпретирует результаты сравнения последовательностей, должен иметь не менее чем докторскую степень в области биоинформатики), но эта цифра не меняется многие годы, в то время как стоимость синтеза снизилась. Скорее всего, с цена контроля вырастет из-за увеличения объемов необходимых для проверки баз данных. Поставщики указывают, что им нужны новые источники данных и инструменты, чтобы проверка на биобезопасность не стала самой дорогой частью заказа, особенно с учетом падения цен на синтез.

Эксперты в области биобезопасности подчеркивают, что работа с генетическими последовательностями должна контролироваться всеми субъектами, участвующими в их разработке, производстве, использовании и распространении на протяжении всего срока службы продуктов, их содержащих. Это необходимо, чтобы обеспечить безопасность не только одной страны, но и всего мира.

В России регулирование доступа к генетической информации находится в стадии разработки. Подробнее об этом рассказывал Олег Гринь на конференции по НИПТ в феврале 2024 года.

Компьютерный коронавирус