DARPA chce programować komórki światłem. Tak, serio.

Muszę wam opowiedzieć o czymś, co dosłownie rozkręciło mi mózg.

Amerykańska Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych (DARPA) to taki resortowy branch, który wymyśla technologie rodem z filmów sci-fi. (Tak nawiasem mówiąc, to właśnie oni stworzyli internet, więc nie ma presji.) No i właśnie ogłosili coś nowego, i szczerze? Jedną z najdziwniejszych rzeczy, jakie słyszałam od dawna.

Wyobraźcie sobie, że możecie przeprogramować żywą komórkę, po prostu świecąc na nią światłem.

Nie żadnych zastrzyków. Nie żadnych chemikaliów. Po prostu... światło.

O co tu chodzi?

DARPA wystartowała z programem o nazwie "generative optogenetics" (uwielbiają akronimy, więc mówią na to w skrócie GO). Cel jest mniej więcej taki: stworzyć maleńką wewnątrzkomórkową "drukarkę genetyczną" — kompilator kwasów nukleinowych, albo NAC.

Pomyślcie o tym przez chwilę. W każdej komórce siedziałby maleńki molekularny robot, który potrafi przyjmować instrukcje zapisane w świetle i dosłownie budować na ich podstawie nowy materiał genetyczny. DNA i RNA to w gruncie rzeczy tylko instrukcje komórkowe. Normalnie ewolucja pisze te instrukcje przez miliony lat. Ten program chce pozwolić naukowcom pisać nowe rozdziały w czasie rzeczywistym.

Jak to miałoby wyglądać w praktyce? Naukowcy wymyślają sobie sekwencję genetyczną (np. taką, która sprawi, że komórka zacznie produkować konkretne białko). Zapisują tę sekwencję jako wzór świetlny. Świecą tym wzorem na specjalnie zaprojektowaną komórkę wyposażoną w NAC. NAC odczytuje wzór i składa odpowiedniego RNA lub nici DNA. A potem — i to jest ta cool część — komórka po prostu zaczyna wykonywać te nowe instrukcje, jak gdyby to było dla niej zupełnie naturalne.

Bez igieł. Bez chemii. Same fotony robią całą robotę.

Dlaczego to jest ważne?

Żebyście mieli pojęcie, dlaczego DARPA w ogóle się tym interesuje.

Dzisiaj, jeśli chcesz zaprogramować komórkę do czegoś nowego, czeka cię cała procedura. Projektujesz sekwencję genetyczną na komputerze, potem musisz ją chemicznie zsyntetyzować — a to wymaga trochę paskudnej chemii, której nie da się sensownie robić poza wyspecjalizowanymi laboratoriami. Potem jeszcze musisz tę całą sprawę fizycznie dostarczyć do komórek, co samo w sobie jest osobnym wyzwaniem.

GO mogłoby potencjalnie pominąć całą tę ścieżkę. Gdyby to zadziałało, teoretycznie można by przeprogramowywać komórki zdalnie, po prostu świecąc na nie zakodowanym światłem. DARPA widzi zastosowania wszędzie: od medycyny spersonalizowanej, przez poprawę wydajności żołnierzy, po rolnictwo, a nawet eksplorację kosmosu. Bo wyobraźcie sobie, że moglibyście wysłać genetyczne "łatki" do komórek astronautów za pomocą światła... To jest dokładnie ten rodzaj rzeczy, które świetnie wyglądają w sci-fi i, jak się okazuje, w propozycjach DARPA.

Ale czy nie powinniśmy się bać?

Tutaj muszę na chwilę założyć czapkę ostrożności.

Ta technologia to w gruncie rzeczy ułatwienie pisania kodu genetycznego. A kod genetyczny jest potężny — to różnica między wirusem a szczepionką, między organizmem szkodliwym a pożytecznym.

Sami z DARPA przyznają, że są ryzyka. W ich własnych dokumentach pojawiają się sformułowania o "umyślnym niewłaściwym użyciu, jak synteza środków zagrażających" i "nie zamierzonych konsekwencjach, jak produkcja szkodliwych produktów ubocznych". Po Pentagonowemu to oznacza: "to może zostać użyte do tworzenia broni biologicznej" oraz "możemy przypadkowo zrobić coś paskudnego".

Jasne, każda potężna technologia ma ten problem podwójnego zastosowania. Ogień może cię ogrzać albo spalić lasy. Ta sama wiedza, która pomaga nam leczyć choroby, w złych rękach może pomóc je wywoływać. To nie znaczy, że powinniśmy przestać badać — to znaczy, że musimy być naprawdę bardzo, bardzo przemyślani w kwestii tego, jak to się dalej potoczy.

Czy to w ogóle jest możliwe?

Mój wewnętrzny cynik chce zauważyć, że DARPA ma historię ogłaszania ambitnych projektów, które nie zawsze wychodzą na czas. (Pamiętacie, jak chcieli zbudować samolot, który zmienia kształt?)

Ale naukowcy manipulują materiałem genetycznym od dziesięcioleci. Komórki kontrolowane przez ludzko zaprojektowane DNA mamy już od ponad 15 lat. Szczepionki mRNA (te ostatnio bardzo głośne) działają właśnie przez dostarczanie instrukcji genetycznych do komórek. Więc podstawowa nauka to nie science fiction — to budowanie na dekadach wcześniejszych prac.

Co sprawia, że GO jest inne, to ambicja robienia tego zdalnie, za pomocą światła. Ta część jest szczerze spekulatywna. Nikt tak naprawdę nie wie dokładnie, jak zbudować działający kompilator kwasów nukleinowych, który będzie działał wewnątrz komórki i reagował na wzory świetlne. Ale to trochę cała filozofia DARPA — finansują badania, które są "na granicy wykonalności".

Moje zdanie

Między entuzjazmem a ostrożnością balansuję mniej więcej równo.

Z jednej strony, potencjalne zastosowania medyczne są przeogromne. Gdybyśmy mogli precyzyjnie dostarczać instrukcje genetyczne do konkretnych komórek za pomocą światła, moglibyśmy potencjalnie leczyć choroby genetyczne, tworzyć celowane terapie nowotworowe albo pomagać naszemu organizmowi skuteczniej walczyć z patogenami. To jest naprawdę niesamowite.

Z drugiej strony, podwójne zastosowanie tej technologii niepokoi. A kiedy to wojsko finansuje badania nad programowaniem żywych komórek, myślę, że zasługujemy na poważną publiczną dyskusję o nadzorze i bezpieczeństwie.

Jedno wiem na pewno: żyjemy w czasach, gdy biologia coraz bardziej staje się dyscypliną inżynieryjną. Granice między "żywym" a "zaprojektowanym" się zacierają. Czy to będzie nasze zbawienie czy upadek, prawdopodobnie zależy od tego, jak mądrze będziemy obchodzić się z takimi technologiami.

Jednego jestem pewna — będę uważnie śledzić ten temat.