Биологические науки / 11. Биоинженерия и биоинформатика

К.ф.н. Мишаткина Т.В.

Международный государственный экологический университет

им. А.Д. Сахарова, Минск, Беларусь

Нанотехнологии и биоэтические проблемы экологии человека

В последние годы процесс научно-технологического овладения человеком мира вышел на новый виток, связанный с созданием и использованием высоких технологий, таких как молекулярно-биологические, наногеномные, наномедицинские и др. Разработка и применение наноматериалов и нанотехнологий, включающих «все виды научно-исследовательской деятельности, связанные с материей в нанометрическом масштабе (1-100 нм)» [1] делает технологически осуществимыми неконтролируемое изменение глобального метаболизма антропосферы; трансгенез, т.е. модификацию геномов живых существ (включая и геном человека); целенаправленные изменения генетической, антропологической, социокультурной идентичности человека; ускорение темпов глобальной эволюции Homo sapiens. Благодаря успехам молекулярной нанотехнологии, генной инженерии, наномедицины, созданию лекарств для изменения настроения и улучшения памяти, геронтотерапии, нейроинтерфейсам, имплантируемым суперчипам, когнитивным технологиям, расширяются и усложняются возможности манипулирования и воздействия на экологию самого человека.

Крупномасштабное производство наноразмерных частиц/структур и материалов, обладающих новыми свойствами и, соответственно, новыми функциями, может оказать благотворное влияние на многие аспекты его жизни. Так, производство и применение, например, однослойных углеродных нанотрубок заметно повышает эффективность адаптивной иммунотерапии раковых заболеваний. В «обычной» иммунотерапии на повышение концентрации Т-лимфоцитов до нужного уровня тратится несколько недель, а использование нанотрубок позволяет сократить этот период втрое. Однако эксперименты показали, что «слишком длинные» углеродные нанотрубки (свыше 20 микрометров), могут вызывать предопухолевые новообразования и стать канцерогенным веществом [2].

Наноматериалы могут стать новым источником угроз для экологии человека вследствие их вдыхания, абсорбции кожей и попадания в организм на рабочем месте или при попадании с пищей и использовании потребительских товаров. Причем наночастицы, в отличие от массивных материалов того же химического состава, могут оказывать отрицательное воздействие на здоровье человека не только в месте их попадания в организм [3]. Попадая, например, в легкие, они могут обойти обычную защиту, проникнуть в систему кровотока и перемещаться далее, оказывая воздействие на другие органы; некоторые наночастицы легко попадают в клетки. Как правило, наночастицы сохраняются в организме долгое время, и их выведение из организма затруднено.

Выявлять и устанавливать баланс пользы и риска в условиях применения новых технологий призвана нанотоксикология, исследующая природу и механизм токсических воздействий наномасштабных материалов/частиц на живые организмы и другие биологические системы, определяющая степень их угрозы для окружающей среды и экологии человека, а также количественную оценку тяжести нанотоксических воздействий в зависимости от экспозиции организмов. Нанотоксикологические исследования должны быть основой для разработки безопасных наноматериалов и нанопродуктов и их использования в наномедицине.

Наномедицина – это процесс диагностики, лечения и предупреждения болезней и травм, облегчения боли, сохранения и улучшения здоровья человека с помощью молекулярно-генетических инструментов и знаний о человеческом организме. Уже сегодня наномедицина решает многие важные медицинские проблемы с помощью наноструктурных материалов и простых наноустройств. В среднесрочной перспективе, используя особенности взаимодействия наноструктурных материалов с естественными биологическими системами, она сделает возможными еще более поразительные достижения. В более отдаленной перспективе молекулярные машинные системы и нанороботы, став частью медицинского оснащения, сделают возможным предсказание и предотвращение заболеваний, индивидуализацию терапии.

Одно из таких перспективных направлений наномедицины – конструирование нанороботов. Это микроскопические структуры, способные проникать внутрь капилляров и, минуя гемэнцефалический барьер, «путешествовать», в частности, по мозгу, изучая его изнутри. Миллионные популяции таких устройств, внедренных в человеческий организм, смогли бы заниматься постоянным лечением и обновлением сомы человека: анализировать повреждения организма, регулировать активность отдельных генов, удалять или репарировать мутировавшие клетки, изношенные участки клеточных мембран, утилизировать накопившиеся эндотоксины, уничтожать раковые клетки, очищать кровеносные сосуды. С 2004 г. по заказу NASA в США ведутся исследования, цель которых – разработать метод восстановления живых клеток, поврежденных жестким космическим излучением, с помощью наночастиц. Наночастицы будут способны проникать внутрь клеток и восстанавливать их или, если имеется слишком большое повреждение, запускать механизмы их естественной гибели.

Однако возникает ряд этических вопросов: как отличить в этом случае, где кончается человеческое тело и начинается кибернетический механизм? Кем будет чувствовать себя человек, зная, что в его организме функционируют сотни тысяч инородных кибернетических «жучков»? Как поведет себя это сообщество наноботов в случае, если зависнет управляющий компьютер? Нашпиговывая человеческое тело «полуживыми» наноботами, можно проскочить тот порог киборгизации человека, когда уже трудно будет отличить, где кончается биология и начинается электроника.

Бурное развитие наномедицины и нанотоксикологии приводит к необходимости расширения молекулярно-генетических исследований (проведение скрининга населения и др. методики). При этом актуализируется ряд биоэтических проблем, связанных, в первую очередь, с проблемой конфиденциальности получаемой информации. Кто должен иметь доступ к такой информации (работники медицинских учреждений, работодатель, страховая компания, родственники)? Как распоряжаться такой информацией: например, этично ли отказывать в трудоустройстве человеку с предрасположенностью к заболеваниям в связи с профессиональными рисками именно этой профессии? Или напротив – набирать сотрудников, руководствуясь информацией об их генотипе? С проблемой конфиденциальности связаны другие этические проблемы.

· Дилемма этической обоснованности запретов, связанных с различными видами деятельности человека; особенно это относится к профессиональной ориентации на основе данных, полученных при таких исследованиях.

· Возможная стигматизация и дискриминация носителей определенных генетических особенностей (в частности это касается генов, отвечающих за поведенческие и интеллектуальные особенности человека).

· Этическая проблема патентования генов человека и высокая стоимость таких исследований и методик, что переводит проблему обнаружения и предотвращения заболеваний из медицинской плоскости в социальную, в проблему доступности таких технологий для общества.

Таким образом, несмотря на возможные преимущества нанотехнологий, сложности их применения требуют разработки специальных этических нормативов, требований и юридических законов, которые регулировали бы исследования и терапевтические мероприятия с использованием методов молекулярно-генетической нанотехнологии.

Литература

1. European Commission, Recommendation on a Code of Conduct for Responsible Nanosciences and Nanotechnologies Research (2008): 5-6. http://ec.europa.eu/nanotechnology/pdf/nanocode-rec_pe0894c_en.pdf

2. Søren Holm, “Does nanotechnology require a new ‘nanoethics’?” (Cardiff Centre for Ethics, Law & Society, August 2005). http://www.ccels.cardiff.ac.uk/archives/issues/2005/holm2.pdf

3. The European Group on Ethics in Science and New Technologies to the European Commission, Opinion on the Ethical Aspects of Nanomedicine: Opinion No 21 (Brussels: European Commission, 2007). http://ec.europa.eu/european_group_ethics/publications/docs/final_publication_%20op21_en.pdf