Peringatan “Bakteri Cermin”: Jenis Kehidupan Baru Dapat Menimbulkan Ancaman Global

Kehidupan cermin, sebuah konsep yang melibatkan organisme sintetik dengan struktur molekul terbalik, membawa risiko signifikan meskipun berpotensi untuk kemajuan medis.

Para ahli memperingatkan bahwa bakteri cermin dapat lepas dari kendali biologis alami, dan berpotensi berevolusi untuk mengeksploitasi sumber daya dengan cara yang mengganggu ekosistem dan menimbulkan bahaya yang tidak terduga terhadap lingkungan dan kesehatan masyarakat.

Cermin Kehidupan

“Kehidupan cermin” mengacu pada organisme sintetik dengan struktur molekul yang berlawanan dengan struktur molekul yang ditemukan dalam kehidupan alami. Pada pandangan pertama, menciptakan bentuk kehidupan seperti itu tampaknya mustahil—dan untuk saat ini, hal itu mustahil dilakukan. Bahkan bakteri cermin yang paling sederhana pun akan terlalu rumit untuk dibuat oleh para ilmuwan dengan teknologi saat ini.

Namun, gagasan tentang kehidupan cermin mungkin tidak sepenuhnya bersifat teoritis. Kemajuan pesat dalam bioteknologi dapat memungkinkan terciptanya bioteknologi dalam beberapa dekade mendatang. Jika terwujud, bakteri bayangan cermin dapat merevolusi pengembangan obat, menawarkan perawatan medis yang inovatif. Namun mereka juga dapat menimbulkan risiko lingkungan yang serius, berperilaku tidak terduga dan berpotensi membahayakan.

Michael Kay, MD, PhD, seorang profesor biokimia di Sekolah Kedokteran Spencer Fox Eccles di Universitas Utah dan seorang ahli dalam bidang farmasi bayangan cermin, menjelaskan ilmu di balik kehidupan cermin—dan mengapa ia yakin hal itu harus tetap bersifat hipotetis.

Konsep Kiralitas Biologis

Untuk berbicara tentang kehidupan cermin, pertama-tama saya perlu berbicara tentang kehidupan biasa. Semua biomolekul yang membentuk kehidupan, seperti[{” attribute=”” tabindex=”0″ role=”link”>DNA and proteins, have a handedness to them, just like your hands. They could, in theory, come in a left-handed or a right-handed version. Billions of years ago, life on Earth standardized on left-handed proteins. All life that evolved from that has continued to use left-handed proteins.

So when we’re talking about mirror-image life, it’s kind of like a “what if” experiment: What if we constructed life with right-handed proteins instead of left-handed proteins? Something that would be very, very similar to natural life, but doesn’t exist in nature. We call this mirror-image life or mirror life. This type of life would only exist if it was made synthetically.

Potential Applications in Medicine

We’re one of the leading groups that is interested in this, and our interest is largely in mirror-image therapeutics.

If you give therapeutics to a person, especially protein or nucleic acid therapeutics, digestive enzymes in the body break them down rapidly, sometimes within minutes. This can make it very challenging to treat chronic illnesses in a way that’s cost-effective and convenient.

But mirror molecules are not recognized by those digestive enzymes, so they have the potential to last for a much longer period of time and to open up a whole new class of therapeutics that would allow us to treat a variety of diseases that are currently challenging.

Currently, we make mirror therapeutics chemically, stitching them together atom by atom. If we had mirror bacteria, which could make these for us, that could be a route to much more efficient large-scale production of mirror therapeutics.

Cermin biologi dapat digunakan untuk menciptakan terapi jangka panjang. Yang penting, molekul cermin yang dibuat secara kimia tidak dapat mereplikasi dirinya sendiri, dan oleh karena itu tidak menimbulkan risiko seperti bakteri cermin. Kredit: Yehuda Evangelista / Kay Lab.

Risiko Organisme Sintetis

Organisme cermin akan berinteraksi dengan seluruh dunia kita dengan cara yang tidak dapat diprediksi dan tidak pasti.

Ada ancaman yang masuk akal bahwa kehidupan cermin dapat tereplikasi tanpa terkendali, karena hal ini tidak mungkin dikendalikan oleh mekanisme alami apa pun yang mencegah pertumbuhan bakteri secara berlebihan.

Ini adalah hal-hal seperti predator bakteri yang membantu mengendalikannya, antibiotik dan sistem kekebalan tubuh, yang tidak diharapkan bekerja pada organisme cermin, dan enzim pencernaan.

Ada kemungkinan nyata bahwa bakteri cermin akan kesulitan menemukan makanan yang cukup untuk tumbuh, namun kita tetap rendah hati dalam menghadapi evolusi.

Jika bakteri ini mampu tumbuh—dan ada bukti bahwa mereka mungkin bisa tumbuh, setidaknya sampai batas tertentu, di alam kita—mungkin, seiring berjalannya waktu, mereka bisa mengembangkan kemampuan untuk memakan makanan kita dan mengubahnya menjadi makanan yang kita konsumsi. itu untuk mencerminkan makanan. Jika hal ini terjadi, hal ini akan menghambat pertumbuhan bakteri tersebut, dan semua mekanisme pengendalian lainnya, sejauh yang kami tahu, tidak akan efektif melawan bakteri cermin ini.

Namun ada banyak ketidakpastian dalam penentuan ini. Pada titik ini, kami tidak memiliki cukup informasi untuk membuat perkiraan pasti mengenai risiko yang mungkin terjadi.

Cakrawala Teknologi dan Kemungkinan Masa Depan

Yang paling penting adalah masyarakat mengetahui bahwa tidak ada risiko yang akan terjadi. Kami belum pernah membangun sesuatu yang serumit keseluruhan sel bakteri. Hal ini sangat sulit, dan teknologi baru masih diperlukan untuk melakukan hal tersebut dengan cara yang cukup efisien.

Namun saat ini kita berada dalam periode yang sangat menarik dalam biologi sintetik, di mana teknologi baru, sintesis kimia, dan perkembangan sel minimal bergerak dengan cepat, itulah sebabnya menurut kami inilah saat yang tepat untuk berdiskusi seiring dengan dimulainya teknologi dasar tersebut. untuk berkembang dan muncul.

Saya pikir perkiraan waktu terbaik yang kita miliki adalah bahwa kita mungkin berjarak satu hingga tiga dekade lagi untuk mewujudkan hal seperti ini, jika kita membuat keputusan untuk menjadikan hal ini sebagai prioritas. Hal ini memerlukan sumber daya yang sangat besar dan kerja sama dari konsorsium besar ilmuwan internasional dengan spesialisasi dalam berbagai aspek konstruksi sel.

Hal ini pasti tidak akan terjadi dalam semalam. Namun kita tidak berpikir bahwa hal ini akan terjadi dalam waktu dekat.

Mitigasi Risiko dan Perencanaan ke Depan

Kami berharap komentar ini akan memulai diskusi ekstensif mengenai topik ini dengan kelompok pemangku kepentingan yang luas. Kami berencana untuk mulai menyelenggarakan konferensi internasional pada tahun mendatang untuk membahas risiko-risiko tersebut dan bekerja sama dengan lembaga-lembaga internasional untuk mengembangkan kerangka peraturan yang memungkinkan kami mencegah risiko-risiko tersebut.

Ini tidak akan mempengaruhi penelitian siapa pun saat ini. Kami pikir ada peluang, sebelum mata pencaharian siapa pun bergantung pada hal ini, untuk menentukan jalur penelitian yang bertanggung jawab, jalur yang harus dievaluasi secara hati-hati oleh pihak berwenang, dan jalur yang tidak boleh kita lewati.

Penting untuk membedakan antara masa pakai cermin dan penggunaan teknologi cermin yang sudah berjalan dengan baik. Obat cermin sedang dalam pengembangan saat ini, termasuk oleh laboratorium kami. Karena bahan-bahan ini dibuat secara kimia, tidak ada risiko bahan-bahan tersebut menimbulkan bahaya yang hanya timbul dari pembuatan bakteri cermin yang dapat mereplikasi diri.

Setelah sel cermin dibuat, akan sangat sulit untuk mencoba memasukkan kembali jin itu ke dalam botol. Hal ini menjadi motivasi besar mengapa kami memikirkan pencegahan dan regulasi jauh sebelum potensi risiko nyata apa pun.

Referensi: “Menghadapi risiko kehidupan cermin” oleh Katarzyna P. Adamala, Deepa Agashe, Yasmine Belkaid, Daniela Matias de C. Bittencourt, Yizhi Cai, Matthew W. Chang, Irene A. Chen, George M. Church, Vaughn S. Cooper , Mark M. Davis, Neal K. Devaraj, Drew Endy, Kevin M. Esvelt, John I. Glass, Timothy W. Hand, Thomas V. Inglesby, Farren J. Isaacs, Wilmot G. James, Jonathan DG Jones, Michael S. Kay, Richard E. Lenski, Chenli Liu, Ruslan Medzhitov, Matthew L. Nicotra, Sebastian B. Oehm, Jaspreet Pannu, David A. Relman, Petra Schwille, James A. Smith, Hiroaki Suga, Jack W. Szostak, Nicholas J. Talbot, James M. Tiedje, J. Craig Venter, Gregory Winter, Weiwen Zhang, Xinguang Zhu dan Maria T. Zuber, 12 Desember 2024, Sains.
DOI: 10.1126/science.ads9158

Sebuah komentar oleh Kay dan para ahli lainnya diterbitkan di Sains sebagai “Menghadapi risiko kehidupan cermin.”

Gambar banner telah dimodifikasi dan merupakan credit NIAID.