Forskare varnar för att genetiskt framställda insekter lätt kan beväpnas

BERÄTTELSE ÖVERGÅNG

Genteknik (GE) används på otaliga sätt i dessa dagar, trots att vi vet väldigt lite om de långsiktiga konsekvenserna av sådan inblandning i den naturliga ordningen.

Till exempel planerar Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), en gren av det amerikanska försvarsdepartementet, nu att använda insekter för att leverera GE-virus till grödor, i syfte att förändra växtens genetiska egenskaper i fält.

DARPA-projektet på 27 miljoner dollar, kallat "Insektsallierade", försöker i princip dra fördel av insekters naturliga förmåga att sprida växtsjukdomar, men istället för att bära på sjukdomsframkallande gener, skulle de bära på växtskyddande egenskaper. Som förklarat av The Washington Post:¹

"Nya framsteg inom genredigering, inklusive det relativt billiga och enkla systemet som kallas CRISPR (för klustrade palindromiska upprepningar med regelbundet mellanrum), skulle potentiellt kunna tillåta forskare att anpassa virus för att uppnå ett specifikt mål i den infekterade växten.

Det konstruerade viruset kan slå på eller stänga av vissa gener som till exempel kontrollerar en växts tillväxthastighet, vilket kan vara användbart under en oväntad, svår torka.”

Insekts allierade projekt ger upphov till oro för användning av bioterror

Men forskare och juridiska forskare ifrågasätter skälen för användningen av insekter för att sprida infektiösa GE-virus konstruerade för att redigera kromosomerna i växter, varnar för att tekniken mycket lätt kan vapeniseras.^2,3,4,5

Opinionspapperet⁶ "Jordbruksforskning, eller ett nytt biovapensystem?" publicerad 4 oktober 2018, i tidskriften Science ifrågasätter DARPAs Insect Allies-projekt och säger att det kan uppfattas som ett hot av det internationella samfundet, och att om växtmodifiering verkligen var det slutliga målet skulle ett mycket enklare jordbrukssystem kunna användas.

Jason Delborne, docent vid North Carolina State University, har expertis inom genteknik och dess konsekvenser. Han sa till Gizmodo:⁷

"De sociala, etiska, politiska och ekologiska konsekvenserna av att producera HEGAAs [horisontella miljögenetiska förändringsagenter] är betydande och värda samma uppmärksamhetsnivå som att utforska vetenskapen som ligger till grund för den potentiella tekniken.

Författarna hävdar övertygande att specificering av insekter som den föredragna leveransmekanismen för HEGAA är dåligt motiverad av visioner om jordbrukstillämpningar.

Den infrastruktur och expertis som krävs för att bespruta jordbruksfält – åtminstone i USA-sammanhang – är väletablerad, och denna leveransmekanism skulle ge större kontroll över den potentiella spridningen av en HEGAA.”

Teamet har även skapat en hemsida⁸ att åtfölja tidningen, vars uttalade syfte är "att bidra till att främja en informerad och offentlig debatt om denna typ av teknik." På denna sida kan du också hitta en länk för att ladda ner den 38-sidiga DARPA-arbetsplanen. DARPA, under tiden, insisterar på att projektets mål är strikt att skydda den amerikanska livsmedelsförsörjningen. En talesperson för DARPA sa till The Independent:⁹

"[S]betade behandlingar är opraktiska för att introducera skyddande egenskaper i stor skala och potentiellt omöjliga om spruttekniken inte kan komma åt nödvändiga växtvävnader med specificitet, vilket är ett känt problem.

Om Insect Allies lyckas, kommer det att erbjuda ett mycket specifikt, effektivt, säkert och lättanvänt sätt att introducera transienta skyddsegenskaper i endast de avsedda växterna, med minimal infrastruktur som krävs."

Forskare från US Department of Agriculture deltar också i forskningen, som för närvarande är begränsad till inneslutna laboratorier. Ändå är många inte övertygade av DARPA:s påståenden om fredliga mål.

Frisläppandet av sådana insekter kan "spela in i långvarig rädsla bland länder för att fiender kan försöka skada deras grödor", säger Dr. David Relman, tidigare rådgivare för Vita husets bioförsvar och professor i medicin och mikrobiologi vid Stanford. Enligt Associated Press (AP):¹⁰

"Guy Reeves, en medförfattare till Science paper och en biolog vid Max Planck Institute for Evolutionary Biology i Tyskland, säger att tekniken är mer genomförbar som ett vapen - att döda växter - än som ett jordbruksverktyg. Som ett resultat sa han att DARPA kunde skicka ett alarmerande meddelande oavsett dess avsikter.

Oförutsedda konsekvenser finns i överflöd

Andra är oroade över miljöpåverkan, oavsett om de genetiska egenskaperna som levereras till växterna uppfattas som fördelaktiga eller skadliga. Enligt DARPA skulle ingen av insekterna kunna överleva i mer än två veckor, men vad händer om sådana garantier misslyckas? Tänk om naturen hittar en väg? Om så är fallet kan insekternas spridning vara nästan obegränsad.

Gregory Kaebnick, en etiker vid Hastings Centers bioetikforskningsinstitut i Garrison, New York, sa till AP att han är orolig för att projektet kan leda till oförutsedd miljöförstöring, eftersom insekter kommer att vara praktiskt taget omöjliga att utrota när de väl släppts. Om det visar sig att de genetiska modifieringsegenskaperna de bär på är skadliga, kommer det inte att finnas någon återvändo.

Ytterligare andra, som Fred Gould, en entomolog vid North Carolina State University som ledde en panel för National Academy of Sciences om genetiskt modifierad mat, tror att projektets uttalade mål att förändra genetiska egenskaper hos växter via insekter är nästan omöjligt i första hand.

Men medan forskningen fortfarande är i sin inledande fas har de redan proof of concept. I ett test infekterade en bladlöss en mogen majsväxt med ett GE-virus som bär en gen för fluorescens, vilket skapade en fluorescerande majsväxt.¹¹

En öppen vetenskaplig debatt behövs

Reeves ifrågasätter varför det praktiskt taget inte har förekommit någon öppen vetenskaplig debatt om tekniken. Enligt Reeves, som är expert på GE-insekter, är Insect Allies-projektet "i stort sett okänt även i expertkretsar", vilket i och för sig höjer en röd flagga om dess sanna avsikt.

Han sa till The Independent, "Det är mycket lättare att döda eller sterilisera en växt med genredigering än att göra den resistent mot herbicider eller insekter."¹² Felix Beck, advokat vid universitetet i Freiburg, tillade:¹³

"Den ganska uppenbara frågan om huruvida de virus som valts ut för utveckling bör eller inte bör kunna överföras från växt till växt - och överföring från växt till insekter till växter - behandlades inte alls i DARPA-arbetsplanen."

Hur horisontella miljögenetiska förändringsmedel fungerar

Som förklarats i den utvalda artikeln är tekniken som DARPA använder känd som horisontella genetiska förändringar i miljön eller HEGAA. HEGAA är i huvudsak GE-virus som kan redigera kromosomerna hos en målart, vare sig det är en växt eller ett djur. Specificiteten för HEGAA är beroende av:

• Mängden arter som GE-viruset kan infektera
• Närvaron av en specifik DNA-sekvens i kromosomen som sedan kan bli infekterad

Bilden nedan illustrerar hur en insektsspridd viral HEGAA skulle störa en specifik växtgen. Som noterat på lagets hemsida:

"Intresset för genetiskt modifierade virus, inklusive HEGAA, beror till stor del på deras snabba verkan, eftersom infektioner snabbt kan svepa genom målpopulationer. Samma egenskap är också ett allvarligt säkerhetsproblem, eftersom det gör det svårt att förutsäga var virus sprids geografiskt till eller vilka arter de så småningom infekterar.

Förmodligen på grund av de komplexa regulatoriska, biologiska, ekonomiska och samhälleliga konsekvenserna som måste beaktas har små framsteg gjorts när det gäller hur genetiskt modifierade virus ska regleras när avsikten är att sprida dem i miljön. Det är i detta sammanhang som DARPA presenterade sitt arbetsprogram för insektsallierade i november 2016.”

Bildkredit: Derek Caetano-Anollés

Teamet noterar också att användningen av HEGAA i slutändan sannolikt inte kommer att vara begränsad till jordbruket, varför det är så viktigt att ha en öppen diskussion om tekniken, dess potentiella användningsområden, missbruk och konsekvenser - inklusive oavsiktliga sådana.

Under 2018 diskuterade tre vetenskapliga publikationer utvecklingen av "överförbara vacciner", det vill säga vacciner som skulle kunna överföras mellan människor och därför inte längre skulle kräva individuella vaccinationer. Sådana produkter skulle också ta bort alla möjligheter till informerat samtycke, vilket skapar ett riktigt stort etiskt dilemma. Under det senaste decenniet har minst sju vetenskapliga artiklar fokuserat på överförbara vacciner.

Teamet tar också upp den uppenbara punkten att insekter inte kommer att kunna skilja mellan konventionella grödor och certifierade ekologiska grödor, som inte tillåter genteknik. Hur ska ekologiska bönder hindra dessa insektsvektorer från att förändra sina skördar? Det kan de inte, och detta kan effektivt förstöra den ekologiska industrin som vi känner den.

DARPA-teknik kan bryta mot konventionen om biologiska vapen

Enligt DARPA bryter tekniken inte mot FN:s konvention om biologiska vapen. Men enligt Science paper kan det strida mot FN:s konvention om forskningen är oförsvarlig. Silja Voeneky, specialist i internationell rätt vid Freiburgs universitet, sa till The Independent:¹⁴

”På grund av det breda förbudet i konventionen om biologiska vapen måste all biologisk forskning som är angelägen rimligt motiveras som att den tjänar fredliga syften. Insektsalliansprogrammet skulle kunna ses bryta mot konventionen om biologiska vapen, om motiven som presenteras av DARPA inte är rimliga. Detta är särskilt sant med tanke på att den här typen av teknik lätt kan användas för biologisk krigföring."

Science-teamet efterlyser också större transparens från DARPA för att avskräcka andra länder från att följa efter och utveckla liknande leveranstekniker som en defensiv åtgärd.

Gene Drive Technology behöver internationell styrning

I relaterade nyheter kräver Simon Terry, verkställande direktör för Sustainability Council of New Zealand, att gendrivteknik ska föras under internationell styrning,^15,16,17 eftersom denna typ av teknik kan göra en hel art infertil på relativt kort tid, beroende på artens livscykel.

Gene drive är ännu en applikation för CRISPR. Kort sagt, det är en genteknik som låter dig sprida en specifik uppsättning gener genom en hel population, inklusive dess avkomma, vilket gör att du genetiskt kan förändra framtiden för en hel art. Gendrift har föreslagits som ett sätt att bekämpa skadedjur, inklusive myggor och possum.

Det finns dock inget känt sätt att kontrollera det. Som ett exempel, medan Nya Zeeland skulle vilja använda gene-drive för att utrota possums, skulle det vara praktiskt taget omöjligt att förhindra spridning av gen-drive till andra områden, och i Australien är possum en skyddad art.

Gendrift har också ansetts vara ett svar på ladugårdsgräs, ett irriterande ogräs bland australiensiska bönder, men en uppskattad vara i Indien. Likaså anses Palmer Amaranth vara ett ogräs i USA men en viktig matkälla i Centralamerika, Afrika, Indien och Kina. Som Terry noterade, "en mans skadedjur kan vara en annans önskade växt eller djur", och det räcker helt enkelt inte att skapa nationella regler för en teknik som kan utplåna en hel art globalt.

Ska vi använda teknik som kan utrota hela arter?

I en 2016 rapport,¹⁸ Institutet för vetenskap i samhället (ISIS) diskuterade skapandet av transgena myggor som bär gener mot en malariapatogen. Med hjälp av CRISPR/Cas9 skapades en gendrivning som gör att praktiskt taget alla avkommor till de transgena manliga myggorna bärare av denna antimalariagen. Transgenen visade sig emellertid vara instabil i kvinnliga myggor, och viktiga säkerhetsfrågor togs också upp, inklusive:

• I vilken utsträckning kan korsning eller horisontell genöverföring tillåta en drivkraft att gå bortom målpopulationer?
• Hur länge kan horisontell genöverföring tillåta en drivkraft att gå bortom målpopulationer?
• Är det möjligt för en gendrift att utvecklas för att återfå drivkapacitet i en icke-målpopulation?

Enligt ISIS är det "viktigt att svara på dessa frågor i ljuset av instabiliteten i gendriften hos transgena kvinnliga myggor." Som noterats i rapporten:

"När dessa honor biter djur inklusive människor, finns det verkligen en möjlighet till horisontell genöverföring av delar, eller hela den gendrivna konstruktionen, med potentiellt allvarliga effekter på djurs och människors hälsa.

Cas9-nukleas kan infogas slumpmässigt eller på annat sätt i värdgenomet, vilket kan orsaka insättningsmutagenes som kan utlösa cancer eller aktivera dominerande virus ...

Slutligen är de ekologiska riskerna med gendrift enorma ... Eftersom gendriften i princip kan leda till att en art utrotas, kan detta involvera arten i dess ursprungliga livsmiljö såväl som där den anses vara invasiv. Till skillnad från konventionell biologisk kontroll, som kan tillämpas lokalt, finns det inget sätt att kontrollera genflödet ...

[B]eftersom CRISPR/Cas-gendriften förblir fullt fungerande i den muterade stammen efter att den skapats, kvarstår också risken för mutationer utanför målet och sannolikheten ökar för varje generation.

"Om det finns någon risk för genflöde mellan målarten och andra arter, så finns det också en risk att den modifierade sekvensen kan överföras och den skadliga egenskapen manifesteras i icke-målorganismer." (Denna kommentar har inte ens börjat överväga horisontellt genflöde, vilket skulle multiplicera riskerna många gånger.)

DARPA borstar bort bekymmer

James Stack, en växtpatolog vid Kansas State University och medlem i den rådgivande panelen för DARPAs Insect Allies-projekt, anser att farhågorna som tas upp i Science-dokumentet är ogrundade. Han sa till Washington Post:¹⁹

"Jag förstår inte graden av oro som tas upp i det här dokumentet, och att hoppa framåt och anklaga DARPA för att använda detta som en skärm för att utveckla biologiska vapen är upprörande.

Det finns risker i livet och du måste bara hantera den väl. Och jag tror att när vi flyttar till en mer trång planet kommer det att ställa ökade krav på våra matsystem, våra vattensystem. Vi kommer att behöva alla verktyg i verktygslådan som vi eventuellt har."

Tyvärr visar den senaste tidens historia att vi inte har varit särskilt kapabla att hantera dessa typer av konstgjorda risker särskilt bra alls. Titta bara på Roundup-resistent GMO-mat, till exempel, eller elektromagnetisk fältstrålning från mobiltelefoner och trådlös teknik, som båda har visat sig orsaka betydande hälso- och miljöproblem sedan starten.

Det finns praktiskt taget inga bevis som tyder på att mänskligheten är mycket bra på att förutsäga de potentiella resultaten av våra tekniska framsteg, så att släppa lös genförändrande teknologier som inte kan återkallas eller vändas verkar dumt i det extrema. Som nämnts kan projektet Insect Allies vara särskilt skadligt för ekologiskt och biodynamiskt jordbruk, eftersom det skulle vara helt omöjligt att förhindra att dessa genförändrande insektsvektorer infekterar ekologiska grödor.