Resumen: Los desarrollos recientes en bioquímica, genética y biología molecular han hecho posible diseñar organismos vivos. Aunque estos desarrollos ofrecen medios eficaces y eficientes para curar enfermedades, aumentar la producción de alimentos y mejorar la calidad de vida de muchas personas, también pueden ser utilizados por actores estatales y no estatales para desarrollar armas biológicas de ingeniería. El círculo virtuoso de la bioinformática, los principios de la ingeniería y la ciencia biológica fundamental también sirve como un círculo vicioso al reducir el nivel de habilidad necesario para producir armas. La amenaza de los agentes modificados por bioingeniería es tanto más clara cuanto que la pandemia de COVID-19 ha demostrado el enorme impacto que un solo agente biológico, incluso uno de origen natural, puede tener en la sociedad.Es probable que las organizaciones terroristas estén monitoreando de cerca estos desarrollos y que la probabilidad de un ataque biológico con un agente diseñado esté aumentando constantemente.
La pandemia de COVID-19 ha demostrado que las amenazas biológicas significativas pueden surgir y surgirán de la naturaleza sin previo aviso, lo que demuestra que una sola cepa viral puede tener un impacto profundo en la sociedad moderna. También ha demostrado que las enfermedades infecciosas pueden propagarse rápidamente por toda la población sin necesidad de ingeniería humana, lo que las convierte en los sustratos ideales a partir de los cuales desarrollar armas de ingeniería. Los virus y las bacterias se han utilizado como armas durante milenios. 1 Históricamente, las armas biológicas se obtuvieron de fuentes naturales, como el ántrax de herbívoros y animales domésticos, y la viruela de roedores. Los organismos patógenos que resultaron aptos para la militarización se cultivaron directamente del medio ambiente; luego fueron aislados, purificados, almacenados, propagados, uny se utiliza para llenar municiones biológicas. 2 El ejemplo más reciente de esto fue la producción y almacenamiento de numerosos agentes por parte del programa de armas biológicas de la ex Unión Soviética. En este programa, los patógenos se seleccionaron por características específicas directamente del entorno natural, se propagaron y almacenaron para su uso posterior. 3Si bien estos patógenos han evolucionado en la naturaleza con el propósito de persistir, no están optimizados para el mantenimiento, almacenamiento y despliegue en un entorno militar. En consecuencia, si bien los agentes biológicos no han sido ampliamente empleados como armas estratégicas o tácticas por actores estatales o no estatales, existen algunos ejemplos de su uso en conflictos. El más significativo de ellos es el uso bien documentado de agentes bacteriológicos crudos por parte del ejército japonés contra China durante la Segunda Guerra Mundial. 4
Recientemente, la convergencia de los avances en informática, ingeniería, ciencias biológicas y química ha hecho posible diseñar sistemas vivos para optimizar el crecimiento y aumentar la patogenicidad (la propensión a causar enfermedades). Este enfoque interdisciplinario para proporcionar una funcionalidad biológica novedosa ha tenido un impacto positivo en las industrias biotecnológica y biofarmacéutica. Al mismo tiempo, estas bacterias y virus modificados pueden ser cooptados con fines beligerantes. De hecho, el uso de armas biológicas de diseño teóricamente podría dar a un actor estatal o no estatal una ventaja asimétrica sobre un adversario que favorece las armas convencionales.
La biología sintética (SynBio) es la disciplina científica que abarca todos los aspectos de la ingeniería de sistemas biológicos. 5 A partir del descubrimiento de la estructura química del ADN b en la década de 1950, las herramientas SynBio, como la tecnología de ADN recombinante cy las herramientas de edición del genoma dse han desarrollado a un ritmo rápido a medida que se descubren los mecanismos moleculares fundamentales que subyacen a la biología. Estas herramientas SynBio están reduciendo el umbral de educación, capacitación, costo, tiempo y equipo necesarios para modificar y emplear organismos patógenos como armas biológicas. La amenaza asimétrica que plantean las armas biológicas seguirá aumentando a medida que se desarrollen nuevas herramientas y técnicas y que las organizaciones terroristas tomen conciencia de los impactos desestabilizadores del gobierno, emocionales y económicos en toda la sociedad causados por la pandemia de COVID-19 y se inspiren en ellos. miDe hecho, se puede argumentar que el costo total de esta pandemia, incluida la pérdida de vidas y el estrés para la economía, solo podría rivalizar con el despliegue de una bomba atómica. Por lo tanto, los desarrollos en SynBio deben ser monitoreados y reevaluados continuamente dentro del contexto del cambio tecnológico y su capacidad para cambiar el paradigma geopolítico. En este artículo, los autores describen cómo la naturaleza modular de los sistemas biológicos los hace aptos para la ingeniería, los avances recientes en biología sintética, el impacto de la biología sintética en el panorama de amenazas y las posibles respuestas políticas a la maduración de la biotecnología en general, y biología sintética en particular. Este artículo ha sido desarrollado utilizando fuentes de literatura primaria y secundaria recientemente publicadas en artículos científicos revisados por pares.
La modularidad inherente de los sistemas biológicos La
modularidad es esencial para la ingeniería intencionada de los sistemas biológicos para crear armas. En términos generales, la modularidad se refiere a la capacidad de reemplazar o actualizar un equipo. Por ejemplo, un conjunto de piezas intercambiables es lo que permite a una persona modificar u optimizar una pieza compleja de equipo, como una computadora doméstica o un automóvil. El material genético (ADN o ARN) de cualquier organismo contiene toda la información necesaria para su correcto funcionamiento y está compuesto por muchos componentes modulares. Se pueden eliminar genes específicos de un patógeno e insertarlos en otro como un medio para alterar la actividad del receptor. 6Esta modularidad permite una medida de previsibilidad de los efectos sobre la compleja red de genes cuando se emplean métodos de ingeniería molecular para insertar un gen extraño en un genoma huésped. Por ejemplo, la naturaleza modular de la cepa vacunal no patógena del genoma del poliovirus es lo que le permite adquirir genes de patogenicidad de otros virus y volver a un estado patógeno (transferencia horizontal de genes). 7 Se ha postulado que la modularidad molecular evolucionó como una herramienta genómica natural, permitiendo que los sistemas biológicos se adaptaran rápidamente a las condiciones ambientales cambiantes. 8Si bien el proceso por el que un virus adquiere patogenicidad se ha producido de forma natural a través de la transferencia horizontal de genes durante el tiempo que estos agentes biológicos han existido, el uso de herramientas de ingeniería molecular SynBio proporciona un camino hacia cambios intencionados y precisos en los genomas en escalas de tiempo rápidas que no se encuentran en la naturaleza. . Los genes modulares se pueden mezclar y combinar para aumentar la velocidad con la que los organismos pueden evolucionar y adaptarse, produciendo el tipo de funcionalidad requerida de un entorno dado y proporcionando al organismo una ventaja selectiva en comparación con sus competidores. Actualmente se está realizando un esfuerzo para identificar el genoma mínimo necesario para la supervivencia de la cepa más simple de bacterias. 9Una vez que se determina qué genes son necesarios para la supervivencia y la reproducibilidad en las bacterias, es posible intercambiar genes no esenciales por genes que confieren cualquier número de características deseadas. Una mayor comprensión de la modularidad de los sistemas biológicos tendrá un impacto en los campos de la bioseguridad y la medicina militar al proporcionar un "conjunto de herramientas moleculares" que puede ser utilizado con fines pacíficos o por adversarios para diseñar y fabricar agentes biológicos.
La biología sintética permite el diseño y desarrollo de armas biológicas
En 1997, un equipo de científicos consumados dentro de un grupo conocido como el grupo JASON f se reunió para discutir el futuro de la guerra biológica. 10 Identificaron seis amenazas biológicas emergentes que debían ser monitoreadas por planificadores y estrategas militares: (1) el desarrollo de armas binarias, g(2) la construcción de genes de diseño, (3) el uso de la terapia génica como arma, (4) el desarrollo de virus que evaden la respuesta inmune del huésped, (5) el uso de virus que pueden moverse entre insectos, animales y humanos, y (6) el desarrollo de enfermedades de diseño. Estas amenazas alguna vez se consideraron futuristas y especulativas. Sin embargo, los avances en las técnicas SynBio han trasladado muchas de estas contingencias predichas del ámbito de la especulación al ámbito de la realidad. A medida que las técnicas de ingeniería molecular del biólogo sintético se vuelven más sólidas y generalizadas, la probabilidad de encontrar una o más de estas amenazas se acerca a la certeza.
El alcance y el impacto de SynBio en los futuros conflictos entre estados y la violencia terrorista aumentará a medida que las herramientas y técnicas de esta disciplina continúen madurando y difundiéndose en toda la comunidad científica, así como entre los ciudadanos-científicos novatos en el mundo. laboratorios de biología para ti mismo que han surgido en todo el mundo en los últimos años. 11 La capacidad de producir patógenos bacterianos y virales de diseño personalizado mejorará la capacidad de los actores estatales y no estatales hostiles para desarrollar y desplegar armas biológicas relativamente económicas y eficientes. Además, algunas de estas armas probablemente se diseñarán con mayor patogenicidad, estabilidad ambiental, hy la capacidad de resistir el impacto de los rápidos cambios de temperatura y presión que pueden acompañar al lanzamiento de una ojiva explosiva. A continuación se muestran varios ejemplos notables del siglo XXI en los que los científicos emplearon técnicas emergentes de SynBio para redescubrir o recrear microorganismos patógenos.
En 2002, científicos de la Universidad Estatal de Nueva York en Stony Brook sintetizaron químicamente el genoma completo del poliovirus, destacando el potencial transformador de SynBio. 12 Si bien este esfuerzo fue logrado por científicos profesionales experimentados a lo largo de años en laboratorios bien equipados, el libro de jugadas está ahora disponible gratuitamente y los tremendos avances en técnicas de ingeniería molecular desde entonces solo han reducido la complejidad de este esfuerzo que alguna vez fue monumental. Este logro fue seguido por la primera síntesis química de un genoma bacteriano mucho más grande en 2008 y el desarrollo de una célula completamente sintética en 2010. 13El uso de las herramientas SynBio ha dotado a los científicos de la capacidad de diseccionar deliberadamente la serie intrínsecamente compleja de reacciones químicas acopladas que componen el metabolismo celular fundamental. Estas redes de reacciones se pueden diseñar utilizando genes modulares y herramientas moleculares para mejorar los organismos producidos sintéticamente con las propiedades bioquímicas deseadas. 14 De manera significativa, al combinar técnicas estándar de laboratorio molecular y celular con estrategias de selección (o evolución) celular, que los estudiantes de secundaria y universitarios logran a diario en clases de biología y concursos de investigación en todo el mundo, se obtiene un conocimiento detallado de la naturaleza de cada reacción química. no es necesario para lograr el resultado deseado para el agente biológico diseñado. 15
En 2005, un grupo de investigadores de los Centros para el Control de Enfermedades (CDC) de EE. UU., La Escuela de Medicina de Mount Sinai, el Instituto de Patología de las Fuerzas Armadas y el Laboratorio de Investigación Avícola del Sureste reconstruyeron el virus de la influenza pandémica de 1918. Este fue un ejemplo particularmente sorprendente de cómo la naturaleza modular de un genoma viral podría usarse para fabricar un patógeno. 16 La reconstrucción se realizó determinando primero las secuencias de codificación genómica del virus a partir de muestras de tejido pulmonar obtenidas de víctimas de la pandemia que se conservaron en permafrost. 17Las secuencias de ADN relevantes se insertaron luego en un conjunto de cadenas de ADN circulares conocidas como plásmidos, que posteriormente se utilizaron para infectar células renales humanas hospedantes. Como se predijo, de las células renales emergieron partículas virales replicativas y completamente funcionales. Se evaluó la patogenicidad del virus reconstruido en ratones, hurones y primates no humanos, y se descubrió que la cepa de influenza de 1918 era significativamente más letal que las cepas modernas. 18 Produjo daño severo a los pulmones, estimuló una respuesta inmune aberrante y condujo al desarrollo de altos títulos virales (niveles de virus) tanto en el tracto respiratorio superior como en el inferior. 19El procedimiento de reconstrucción se llevó a cabo en un entorno de laboratorio de biología molecular estándar, y todos los materiales necesarios para la construcción de esta partícula viral están presentes en muchos laboratorios de biología universitarios. Los métodos que se emplearon no están más allá de los medios de un aficionado talentoso y, por lo tanto, no están más allá de los medios de una organización terrorista dedicada y con buenos recursos. 20
Más recientemente, en 2018, un pequeño grupo de investigación canadiense logró construir el virus de la viruela equina infecciosa directamente a partir de información genética obtenida únicamente de una base de datos pública por la suma relativamente modesta de $ 100,000 en moneda estadounidense. 21 La viruela equina es un pariente genéticamente distinto del ahora extremadamente raro virus de la viruela. La viruela fue una vez una enfermedad pandémica muy temida que desfiguró permanentemente o acabó con la vida de millones de personas en todo el mundo. Las mismas técnicas utilizadas para construir la viruela equina pueden adaptarse fácilmente para construir la viruela con una mínima inversión de tiempo y dinero. Por lo tanto, SynBio ha puesto la capacidad de recrear algunas de las enfermedades infecciosas más mortales conocidas al alcance del terrorista patrocinado por el estado y el talentoso actor no estatal.
El concurso International Genetically Engineered Machine (iGEM) proporciona otro ejemplo sorprendente de la facilidad con la que se puede dominar la ingeniería genética a nivel de pregrado. 22 La competencia iGEM fue iniciada por un grupo de investigadores no biólogos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) que querían desarrollar y usar herramientas de biología sintética similares a la forma en que los ingenieros eléctricos usan una placa de pruebas iy un conjunto de piezas intercambiables y escalables como resistencias y condensadores. Estos científicos e ingenieros querían desarrollar un sistema fácil de usar para manipular bacterias genéticamente intercambiando partes genéticas para crear genes únicos y conjuntos de genes que produzcan proteínas nuevas y útiles y para obligar a los organismos a realizar tareas que normalmente no realizarían. . En esencia, la competencia iGEM es un conjunto acordado de técnicas de ingeniería molecular y una gran biblioteca de partes de ADN a las que los competidores acceden en su intento por crear nuevas herramientas celulares, circuitos biológicos y productos genéticos. A medida que avanzaba la competencia a lo largo de los años, los participantes han aprovechado las herramientas nacientes de SynBio para mejorar la complejidad de sus diseños.Hoy en día, la sofisticación de los proyectos de investigación de los estudiantes de bachillerato y de pregrado ha igualado a la de mucho personal altamente capacitado que trabajaba en laboratorios avanzados hace menos de una década. Si bien se ha afirmado que los jóvenes estudiantes competidores dirigidos por un investigador principal responsable no son verdaderamente independientes,23 es importante tener en cuenta que la competencia iGEM tiene un requisito de edad mínima flexible, 24 por lo que los estudiantes de secundaria no tienen experiencia con los procedimientos de laboratorio y solo tienen un conocimiento escaso de biología al comienzo de la competencia. Sin embargo, para cuando estos estudiantes defienden su trabajo en el Jamboree (feria internacional de ciencias que se celebra cada otoño), han logrado una comprensión completa del trabajo o se les juzga mal. iGEM ha ayudado a democratizar la ciencia y la ingeniería de los sistemas biológicos en beneficio de la humanidad. La organización ha dedicado importantes recursos a los esfuerzos de bioseguridad, bioética y bioseguridad 25aprovechando la experiencia de los líderes en la academia y la industria. Los líderes de defensa deben tomar nota de la difusión de esta información porque tanto los actores estatales como no estatales con intenciones nefastas pueden beneficiarse del buen trabajo de estos jóvenes científicos.
Un estudio de caso sobre la naturaleza de doble uso de estas actividades se puede encontrar en el proyecto ganador de 2017. Un equipo de Lituania creó una herramienta para mejorar la tasa de herencia de secuencias alteradas genéticamente a lo largo de generaciones de microbios. Si bien esta herramienta puede eventualmente ser utilizada por miles de investigadores con fines pacíficos, existe la posibilidad de que pueda aprovecharse para desarrollar armas biológicas de ingeniería alterando rápidamente los genomas del material de partida. El equipo lituano fue solo uno de los 295 equipos que compitieron ese año. Había 125 de Asia, 84 de América del Norte, 74 de Europa, 10 de América Latina y dos de África. Esta competencia y estas tecnologías son verdaderamente de naturaleza global y, si bien están destinadas a fines pacíficos y de beneficio mutuo,la ciencia y las herramientas creadas pueden ser manipuladas por personas con malas intenciones.26
El impacto de la biología sintética en el
panorama de las amenazas El panorama de las amenazas está en constante evolución a medida que se realizan avances en los materiales, el poder y la velocidad computacionales y la bioingeniería de virus y células. Si bien existen desafíos para armar un sistema biológico, incluido el enfrentamiento con la naturaleza analógica de la biología, las ventajas de las armas biológicas en comparación con la dependencia de explosivos convencionales o armas nucleares incluyen sus propiedades de autogeneración y la facilidad para crear un arma binaria que permita una producción segura. y montaje. 27Por lo tanto, es posible que un adversario poco sofisticado diseñe armas biológicas con mayor virulencia e infectividad. Como ya se señaló, un desafío para convertir en arma un sistema biológico es la naturaleza analógica de la mayoría de los circuitos metabólicos (en comparación con las señales digitales que gobiernan gran parte del mundo electrónico). Otros desafíos son la presencia de ruido significativo en el funcionamiento normal y la respuesta de estos circuitos bioquímicos y la dificultad de optimizar las vías sintéticas conservando la viabilidad y reproducibilidad del sistema vivo. 28Sin embargo, el uso de técnicas de selección natural en el laboratorio excluye la necesidad de un diseño racional detallado para que un miembro científico aficionado de una organización terrorista pueda simplemente emplear técnicas SynBio para una gran cantidad de células y seleccionar aquellas que funcionen con el efecto deseado.
Las células son la unidad fundamental de la vida que contiene toda la arquitectura molecular necesaria para participar en el metabolismo (transferir energía), crecer, adaptarse a su entorno, responder a los estímulos, reproducirse y evolucionar. En las condiciones adecuadas, las células se repondrán y aumentarán su número si hay suficiente comida y espacio. Un científico que ha diseñado una célula con propiedades novedosas puede seguir produciendo ese sistema simplemente alimentando las células, eliminando los productos de desecho y recolectando células cuando lo desee. Los sistemas basados en células han evolucionado conjuntamente con virus que se dirigen a tipos celulares muy específicos utilizando proteínas receptoras similares a cerraduras y llaves tanto en el virus como en la célula. Si bien los virus dependen de las células para reproducirse, es una práctica estándar de laboratorio producir cantidades significativas de virus utilizando sus células afines [células tomadas por los virus] como huéspedes.A diferencia de las armas convencionales, el desarrollo de armas biológicas requiere todo el trabajo por adelantado y luego el sistema se reproducirá y proporcionará al mal actor un suministro del arma siempre que se mantenga el entorno de crecimiento permisivo.
SynBio también facilita el desarrollo de armas biológicas binarias. Aunque el diseño y la producción de armas biológicas binarias pueden haber sido difíciles en el pasado, la capacidad de diseñar y 'arrancar' genomas completos ha revolucionado el proceso. Con las herramientas modernas de biología sintética, un estudiante universitario podría concebir y producir dos virus relacionados, no letales, que son individualmente inofensivos. Sin embargo, después de la infección del huésped con los dos virus, la mezcla de las dos cepas permite una restauración y producción completas de virus patógenos altamente infecciosos. Es importante destacar que dicha mezcla genética también se ha documentado en la naturaleza en la que dos o más cepas de vacuna de poliovirus no patógenos pueden recombinarse para formar recombinantes patógenos. 29Por lo tanto, no es difícil imaginar a un actor no estatal desarrollando armas binarias que consisten en componentes almacenados por separado para la seguridad en el transporte y luego reunidos en una munición biológica antes de la entrega.
Los avances en SynBio no se han producido de forma aislada. El aumento en la comprensión de los sistemas biológicos y el desarrollo de las herramientas de la biología molecular que se produjo a finales del siglo XX y principios del XXI fueron paralelos a desarrollos proporcionales en la automatización, la ingeniería, la informática y la tecnología de la información. En particular, la facilidad para aumentar la producción de bacterias y virus ha aumentado exponencialmente en las últimas décadas debido a la disponibilidad de instrumentación económica para el crecimiento o cultivo de material biológico y al desarrollo de reactivos estandarizados como los medios de crecimiento bacteriano. por laboratorios comerciales. 30Una vez que el ámbito de los científicos con doctorados en microbiología, la ingeniería genética se practica todos los días en las escuelas secundarias y universidades de todo el mundo. Las instrucciones, o protocolos, para estos procesos están disponibles gratuitamente en Internet y en los libros de texto de microbiología y biología celular de pregrado. Muchas de las dificultades a las que se enfrentaron los primeros microbiólogos y biólogos celulares en el cultivo de microorganismos han disminuido; de hecho, muchos programas de biología de colocación avanzada en las escuelas secundarias de los Estados Unidos incluyen bloques de instrucción sobre el cultivo y la ingeniería de Escherichia coli ( E. coli ) y otras especies bacterianas benignas. 31Algunos autores han argumentado que las habilidades y habilidades desarrolladas a lo largo de una carrera en las ciencias biológicas no están disponibles para el aficionado y que esto puede dificultar el uso generalizado de la biología sintética para el desarrollo de armas biológicas. 32Si bien este argumento puede ser cierto para algunas de las técnicas más complejas en bioquímica y biología molecular, las técnicas utilizadas para propagar bacterias y virus y para cortar y pegar secuencias genéticas de un organismo a otro se acercan al nivel de habilidad requerido para usar un libro de cocina. o una computadora en casa. Se necesitaría una gran cantidad de conocimientos para describir en detalle la bioquímica, la genética y la fisiología de la levadura de panadería, pero cualquiera que tenga un libro de cocina, harina, levadura y azúcar puede hornear pan. De manera similar, comprender los algoritmos necesarios para manipular imágenes en la pantalla de una computadora requiere conocimiento experto, pero cualquiera puede señalar un ícono con el mouse para abrirlo. A medida que la tecnología aumenta y se difunde,aquellos con un sencillo sistema de laboratorio en casa pueden manipular genes bacterianos y virales sin la formación de un experto o años de experiencia.
Respuestas políticas a las amenazas potenciales planteadas por la biología sintética
Una respuesta eficaz a las amenazas planteadas por quienes utilizan la biología sintética con fines nefastos requerirá vigilancia por parte de los planificadores militares, el desarrollo de contramedidas médicas j efectivas por parte de la comunidad investigadora y el desarrollo de tecnologías de diagnóstico y caracterización capaces de discriminar entre patógenos naturales y artificiales. Un estudio de lucha contra la proliferación de la guerra biológica de 2002 identificó seis áreas clave de investigación biológica básica que deben ser enfatizadas para protegerse contra la amenaza: genómica humana; inmunología y desarrollo de métodos para estimular la respuesta inmune; genómica bacteriana y viral; desarrollo de ensayos bacterianos y virales; kdesarrollo de vacunas; y el desarrollo de nuevos agentes antivirales y antibióticos. 33 Un esfuerzo de investigación y educación continuó dentro del Departamento de Defensa será necesario para desarrollar y mantener los conocimientos en cada una de estas áreas.
La rápida disponibilidad de personal civil y militar experimentado es un requisito previo para una respuesta eficaz a los incidentes. Por lo tanto, se debe enfatizar y financiar la capacitación y educación en SynBio, ingeniería biológica y disciplinas relacionadas. Ya existen muchas organizaciones para hacer frente a la amenaza del material biológico natural, artificial y armado. Estas organizaciones incluyen la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa (DTRA); el Centro Químico y Biológico (CBC) en Edgewood, Maryland; la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA); la Autoridad de Investigación y Desarrollo Biomédico Avanzado (BARDA); los Institutos Nacionales de Salud (NIH); los Centros para el Control de Enfermedades (CDC); y el Departamento de Agricultura-Servicio de Investigación Agrícola de los Estados Unidos (USDA-ARS) dentro de los Estados Unidos. La Organización Mundial de la Salud (OMS),una organización especializada dentro de las Naciones Unidas, y varias organizaciones de investigación y respuesta en otros países históricamente han servido propósitos similares. Cada una de estas entidades se ocupa de sistemas arraigados en el mundo natural y, aunque algunas organizaciones limitan su enfoque a las amenazas que ocurren naturalmente, todas se ocupan, de una forma u otra, del extraordinario ritmo de desarrollo tecnológico exclusivo de la comunidad biomédica. Cada avance en biomedicina es de doble uso, por lo que corresponde a los privilegiados de trabajar en el campo científico predecir las formas en que estas tecnologías podrían usarse para propósitos nefastos y desarrollar las tecnologías y sistemas necesarios para socavar los esfuerzos de aquellos. que podrían usar estas entidades biológicas únicas como armas.y varias organizaciones de investigación y respuesta en otros países han tenido históricamente propósitos similares. Cada una de estas entidades se ocupa de sistemas arraigados en el mundo natural y, aunque algunas organizaciones limitan su enfoque a las amenazas que ocurren naturalmente, todas se ocupan, de una forma u otra, del extraordinario ritmo de desarrollo tecnológico exclusivo de la comunidad biomédica. Cada avance en biomedicina es de doble uso, por lo que corresponde a los privilegiados de trabajar en el campo científico predecir las formas en que estas tecnologías podrían usarse para propósitos nefastos y desarrollar las tecnologías y sistemas necesarios para socavar los esfuerzos de aquellos. que podrían usar estas entidades biológicas únicas como armas.y varias organizaciones de investigación y respuesta en otros países han tenido históricamente propósitos similares. 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Conclusión
SynBio es una tecnología de rápido desarrollo y difusión. La amplia disponibilidad de los protocolos, procedimientos y técnicas necesarios para producir y modificar organismos vivos, combinada con un aumento exponencial en la disponibilidad de datos genéticos, está llevando a una revolución en la ciencia que afecta el panorama de amenazas que solo puede rivalizar con el desarrollo de la bomba atómica. A medida que mejora la tecnología, disminuye el nivel de educación y habilidades necesarias para diseñar agentes biológicos. Mientras que solo los actores estatales históricamente tenían los recursos para desarrollar y emplear armas biológicas, SynBio está cambiando el paradigma de las amenazas. El impacto económico y social de COVID-19 ha puesto de relieve los efectos amplios y duraderos que pueden resultar de la propagación de un agente biológico novedoso.Esta experiencia colectiva ha aumentado las posibilidades de que las organizaciones terroristas intenten utilizar agentes biológicos para atacar asimétricamente a Estados Unidos y sus aliados. Esta posibilidad debe preverse y planificarse en todos los niveles de gobierno. CTC
El Dr. J. Kenneth Wickiser es profesor de bioquímica y decano asociado de investigación en la Academia Militar de los Estados Unidos (USMA) y tiene una amplia experiencia trabajando en interruptores genéticos naturales y diseñados en bacterias y biomarcadores en estudios clínicos en humanos. Obtuvo su doctorado en Biofísica Molecular y Bioquímica de la Universidad de Yale y completó su formación de investigación postdoctoral en la Universidad Rockefeller en el Laboratorio de Neurooncología Molecular.
El Dr. Kevin J. O'Donovan es profesor asociado en el Departamento de Química y Ciencias de la Vida de la USMA con experiencia en desarrollo neuronal y regeneración de axones. Obtuvo su doctorado en neurociencia en la Universidad Johns Hopkins, realizó su trabajo postdoctoral en la Universidad Rockefeller y fue profesor en el Instituto Neurológico Burke antes de mudarse a la USMA.
El LTC Michael Washington se desempeña actualmente como profesor asistente en el Departamento de Química y Ciencias de la Vida de la USMA. Tiene un doctorado en Enfermedades Infecciosas Emergentes con énfasis en Inmunología de la Universidad de Servicios Uniformados de Ciencias de la Salud.
MAJ Stephen Hummel es actualmente un estudiante de doctorado en el Departamento de Biología de Boston College. Anteriormente, se desempeñó tanto en Irak como en Afganistán y como Oficial de Planes QBRN de USAREUR, Profesor Asistente en el Departamento de Química y Ciencias de la Vida de la USMA, Oficial de Operaciones Nucleares en un Equipo de Deshabilitación Nuclear y, más recientemente, como Adjunto, Iniciativas del Comandante. Grupo en el 20 Comando CBRNE.
El COL F. John Burpo se desempeña actualmente como Jefe del Departamento de Química y Ciencias de la Vida en la USMA. Como oficial de artillería, sirvió en unidades aerotransportadas, blindadas y Stryker con despliegues operativos humanitarios, de mantenimiento de la paz y de combate. También se desempeñó como Subcomandante de Transformación para el 20º Comando CBRNE. Tiene un Sc.D. en Bioingeniería del Instituto de Tecnología de Massachusetts.
Las opiniones expresadas en este artículo pertenecen a los autores y no reflejan necesariamente las del Centro de Lucha contra el Terrorismo, la Academia Militar de los Estados Unidos, el Departamento de Defensa o el Gobierno de los Estados Unidos.
© 2020 J. Kenneth Wickiser, Kevin J. O'Donovan, Michael Washington, Stephen Hummel, F. John Burpo
Notas sustantivas
[a] Propagación de bacterias significa proporcionar nutrientes para que las bacterias puedan reproducirse y mantenerse como una entidad viable.
[b] El ácido desoxirribonucleico (ADN) es el material genético de todos los organismos vivos, mientras que el ARN puede servir como material genético para algunos virus.
[c] La tecnología de ADN recombinante se refiere a técnicas ampliamente empleadas para manipular segmentos de ADN y, en el proceso, modificar genes y organismos.
[d] Las herramientas de edición del genoma se refieren a varios conjuntos de herramientas de enzimas ahora ampliamente utilizados, por ejemplo, TALEN (nucleasa efectora similar al activador de la transcripción) y CRISPR (repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas), para modificar con precisión los genomas virales, bacterianos y eucariotas para lograr un resultado deseado.
[e] Juan Zarate, quien se desempeñó como Asesor Adjunto de Seguridad Nacional para Combatir el Terrorismo de 2005 a 2009, señaló recientemente en esta publicación que “la gravedad y la interrupción extrema de un nuevo coronavirus probablemente estimularán la imaginación de los grupos más creativos y peligrosos y personas a reconsiderar los ataques bioterroristas ". Paul Cruickshank y Don Rassler, "Una vista desde CT Foxhole: una mesa redonda virtual sobre COVID-19 y contraterrorismo con Audrey Kurth Cronin, el teniente general (retirado) Michael Nagata, Magnus Ranstorp, Ali Soufan y Juan Zarate", CTC Sentinel 13 : 6 (2020).
[f] Fundado en 1960, JASON es un grupo de científicos estadounidenses dedicados a producir informes de valor para el gobierno federal de los Estados Unidos. La relación de la organización con el Departamento de Defensa cambió en 2019 cuando el Subsecretario de Defensa (Investigación e Ingeniería) (ASD (R&E)) cortó lazos con él. "Actualización: el legislador le pide al Pentágono que restaure el contrato para el grupo asesor científico de Jason", Science Magazine , 11 de abril de 2019.
[g] Las armas biológicas binarias son organismos o productos biológicos que no son letales cuando se separan y solo se vuelven letales al mezclar los componentes separados.
[h] La estabilidad ambiental se refiere a la capacidad de un patógeno para sobrevivir fuera de un huésped donde está expuesto a la luz ultravioleta, especies reactivas de oxígeno y otros elementos que podrían degradar o destruir el patógeno.
[i] Una placa de pruebas es una plataforma base que se utiliza en circuitos electrónicos de diseño personalizado. Los resistores, condensadores y otros componentes de ingeniería eléctrica se conectan a la placa de pruebas para formar un circuito para realizar una función deseada.
[j] Según el gobierno de EE. UU., "Las contramedidas médicas, o MCM, son productos regulados por la FDA (biológicos, medicamentos, dispositivos) que pueden usarse en caso de una posible emergencia de salud pública derivada de un ataque terrorista con un material químico o radiológico / nuclear, o una enfermedad emergente de origen natural ". "¿Qué son las contramedidas médicas?" fda.gov, consultado el 27 de agosto de 2020.
[k] El desarrollo de ensayos virales y bacterianos se refiere a la generación de nuevos métodos para la detección e identificación rápidas de patógenos virales y bacterianos.
Citas
[1] W. Seth Carus, “La historia del uso de armas biológicas: lo que sabemos y lo que no”, Health Security 13: 4 (2015): págs. 219-255.
[2] Jonathan B. Tucker, “Armas biológicas en la antigua Unión Soviética: una entrevista con el Dr. Kenneth Alibek”, Revisión de la no proliferación (primavera-verano de 1999).
[5] Allen A. Cheng y Timothy K. Lu, “Biología sintética: una disciplina de ingeniería emergente”, Annual Review of Biomedical Engineering 14 (2012): págs. 155-178.
[6] Antoine Danchin, “Ampliación de la biología sintética: no se olvide del chasis”, FEBS Letters 586: 15 (2012): págs. 2,129-2,137.
[7] Claire Muslin, Marie-Line Joffret, Isabelle Pelletier, Bruno Blondel y Francis Delpeyroux, “Evolución y aparición de enterovirus a través de la recombinación intra e interespecífica: plasticidad e impacto fenotípico de los intercambios genéticos modulares en la región 5 'no traducida , ” PLoS Pathogens 11:11 (2015): e1005266.
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