Algunos Ejemplos de Uso Dual de la Investigación Clase Nro. 15

1. Algunos Ejemplos de Uso Dual de la InvestigaciónClase Nro. 15 Para más infomación y vínculos a videos, por favor cliqueen a los botones a la derecha en las siguientes diapositivas Más información

2. 1. Estructura La Investigación Polémica Diapositivas 2 – 8 La viruela del Ratón Diapositivas 9 – 14 La Síntesis del Virus de la Polio Diapositivas 15 – 18 El Virus de la Gripe Diapositivas 19 La Virulencia de la Viruela Diapositivas 20-21

3. 2. La Investigación Polémica (i) Capítulo 1 – El informe Fink Las ciencias biológicas hoy en día El dilema del “uso dual” Un relato histórico conciso de la guerra biológica* La política americana y la elaboración de la Convención para las Armas Biológicas y Toxínicas *Anexo: La guerra biológica en la Historia

4. 3. La Investigación Polémica (ii) Capítulo 1 – El informe Fink (continuación) La nueva amenaza Ejemplos recientes de “investigación polémica” en ciencias biológicas La respuesta de la comunidad cientifica frente a los desafios anteriores La misión y el procedimiento de la Comisión

5. 4. La Investigación Polémica (iii) Las ciencias biológicas hoy en día “Las ciencias biológicas han experimentado un crecimiento considerable en el siglo pasado…” “La expansión constante de las actividades de investigación ha resultado en una gran cantidad de productos que están tranformando la medicina…” “La investigación biotecnológica es ahora una empresa global…” “Además, las iniciativas de investigación aisladas, las publicaciones y los científicos están ampliamente difundidos…”

6. 5. La Investigación Polémica (iv) Las ciencias biológicas hoy en día (continuación) “La rápida difusión del conocimiento científico y de sus aplicaciones debe mucho a una cultura de la investigación en la que el conocimiento y el material biológico son compartidos por los científicos y en la que las personas se mueven libremente entre las universidades, las agencias gubernamentales y la industria privada. Una gran cantidad de jovenes diplomados extranjeros e investigadores han sido un elemento esencial para el éxito de la investigación biológica. La mano de obra científica es cada vez más internacional…”

7. 6. La Investigación Polémica (v) El problema del uso dual “La regulación del uso dual de la investigación biotecnológica es un tema técnico, político y social muy polémico. En el lenguaje del control de los armamentos y del desarme, el uso dual se refiere a las tecnologías destinadas a un uso civil que pueden también ser utilizadas para fines militares…” “…La cuestión clave es la de saber si los riesgos asociados con la mala utilización pueden ser reducidos al mismo tiempo que permiten a la investigación de continuar su curso.”

8. 7. La Investigación Polémica (vi) La nueva amenaza “Todas las tecnologías claves – la metalurgia, los explosivos, la combustión interna, la aviación, la electrónica, la energía nuclear – han sido utilizados de manera intensa, no sólo para fines pacíficos sino también para fines hostiles. La cuestión es de saber si la biotecnología, tecnología dominante en el siglo XXI, va a conocer el mismo proceso.”

9. 8.La Investigación Polémica (vii) La nueva amenaza (continuación) “…En el siglo que acaba de comenzar, a medida que nuestra capacidad para modificar los procesos fundamentales de la vida sigua su rápido curso, vamos a ser capaces de idear no sólo otras formas de destruir la vida sino…también…de manipularla – incluso los procesos de cognición, desarrollo, reproducción y herencia. Un mundo en el que estas capacidades sean ampliamente empleadas con fines hostiles sería un mundo en el que la naturaleza misma de los conflictos habría cambiado radicalmente. En ese respecto podrían estallar oportunidades sin precedentes para la violencia, la coacción, la represión o la subyugación.”

10. 9. La Viruela del Ratón (i) “…El caso reciente más famoso de difusión de investigaciones que podrían ser utilizadas por los bioterroristas, es el de un informe sobre los efectos imprevistos de la bioingeniería de una cepa del virus de la ectromelia (viruela del ratón) emprendida para erradicar ratones en Australia… Algunos pensaron que la publicación de este documento podría constituir un guía o mapa de ruta para que los terroristas elaboren una cepa de la viruela todavía más virulenta, capaz de afectar el sistema inmunitario hasta en individuos vacunados…”

11. 10. La Viruela del Ratón (ii) “Los autores del documento habían previsto inicialmente fabricar un agente inmuno-contraceptivo infeccioso para los ratones silvestres, mediante la incorporación de un gen que codifica un antígeno obtenido a partir de óvulos de ratón fecundados, en el genoma del virus ectromelia. Dado que la expresión de este antígeno del óvulo en el virus no dio lugar a la infertilidad, los autores trataron de aumentar la virulencia de la ectromelia con la esperanza de que esto aumentaría la respuesta inmunitaria…”

12. 11. La Viruela del Ratón (iii) “Se basaron en trabajos publicados anterioramente…en los que se ha demostrado que la incorporación de un gen para…IL-4 en el genoma del virus y por lo tanto, su sobreexpresión en vivo, aumentaba la virulencia del virus de la vaccinia en los ratones. El incremento de la virulencia se debe probablemente a la supresión de la respuesta inmunitaria antiviral mediada por citocinas como IL-2…que actuan estimulando las células inmunitarias efectoras para destruir las células infectadas por el virus, y por lo tanto controlan la infección viral.”

13. 12. La Viruela del Ratón (iv) “…Demostraron que este virus manipulado de la viruela del ratón era mucho más virulento que el virus original, y mató a 60% de los ratones infectados, aún cuando los ratones provenían de una cepa genéticamente resistente. Todavía más inesperadas fueron las observaciones que mostraron que los ratones que habían sido vacunados y eran por lo tanto resistentes al virus de origen…fueron destruídos por el virus que expresa el gen IL-4.”

14. 13. La Viruela del Ratón (v) “Algunos pensaron que la publicación de este documento podría constituir un guía o mapa de ruta para que los terroristas elaboren una cepa de la viruela todavía más virulenta, capaz de afectar el sistema inmunitario hasta en individuos vacunados…. Ha sido sugerido que o bien el documento no debería haber sido publicado, o que por lo menos la parte ‘materiales y metodos’…debería haber sido modificada o suprimida por completo del artículo publicado…”

15. 14. La Viruela del Ratón (vi) ¿Cuáles son las razones que justifican la publicación? “…En primer lugar, el conocimiento de estos experimentos permite a la comunidad científica explorar la manera de superar estos virus modificados…” “…En segundo lugar, eso sugiere que debemos estar preparados para tratar las infecciones causadas por tales virus manipulados por anticuerpos eficaces que inactivan las citocinas pertinentes, por medio de interferon gamma que contrarrestarían los efectos de IL-4, o ambos…”

16. 15. La Síntesis del Virus de la Polio (i) “Wimmer y sus colegas anunciaron que habían logrado reconstruir el virus de la polio mediante oligonucleótidos sintetizados químicamente que estaban conectados los unos a los otros e incoporados en las células. El informe llamó mucho la atención de los medios de comunicación y preocupó a algunos segmentos de la población…Las conclusiones del informe levantaron la inquietud del público sobre la amenaza del bioterrorismo, ya que sugería que este experimento proporcionaba el método de confección del virus a los terroristas…”

17. 16. La Síntesis del Virus de la Polio (ii) “Varios científicos llegaron a la conclusión de que el experimento de Wimmer no constituia un descubrimiento único, o una amenaza potencial. El prinicipio general según el cual era posible crear el virus de la polio a partir de una plantilla de ADN era ya conocido en 1981, cuando Baltimore y sus colegas anunciaron que una copia ADN de la cadena positiva del genoma ARN del virus de la polio, podría ser colocado en células vivas en las condiciones adecuadas y resultar en la creación de virus encapsulados infecciosos…”

18. 17. La Síntesis del Virus de la Polio (iii) “Hemos mejorado la metodología y acortado dramáticamente el tiempo requerido para el montaje preciso de segmentos de ADN de 5-6kb obtenidos a partir de oligonucleótidos sintéticos. Para comprobar esta metodología, hemos establecido las condiciones para el rápido (14 dias) montaje del genoma infeccioso completo de un bacteriofago  X174 (5,386 bp), a partir de una única agrupación de oligonucleotidos sintetizados químicamente…”

19. 18. El Virus de la Gripe (iv) “El virus de la gripe A ha sido responsable de una epidemia humana general, ya que se transmite fácilmente de persona a persona por vía aérea. Acontecimientos recientes han destacado el potencial del virus de la gripe A de ser utilizado come un arma bioterrorista: la fuerte virulencia del virus de la gripe A que afecto a la población de Hong Kong en 1997, y el desarrollo de métodos de laboratorio para generar virus de la gripe A mediante la transfección de plantillas de ADN sin la ayuda de un virus auxiliar…”

20. 19. La Virulencia de la Viruela (i) “El virus de la viruela mayor (Variola major) que causa la viruela, tiene una tasa de mortalidad de 30 a 40%, mientras que el virus de la vaccinia (vaccinia virus), que se utiliza para vacunar a los humanos contra la viruela, no causa ninguna enfermedad en humanos inmunocompetentes…Ambos virus tienen una inhibición enzimática de la respuesta inmune – la proteina de control del complemento del virus de la vaccinia (VCP) y las enzimas inhibidoras del complemento de la viruela (SPICE). Los autores se centraron en una comparación de los genes que codifican este inhibidor…”

21. 20. La Virulencia de la Viruela (ii) “…Como no se puede encontrar el virus de la viruela, vivo, para el estudio, utilizaron técnicas estándares para sintetizar el gen ‘SPICE’. Descubrieron que el del virus de la viruela tenía un grado de especificidad mayor como complemento (sustancia compleja compuesta de varias proteinas) humano, y que era cien veces más activo que el VCP para inactivar este compuesto del sistema inmunitario humano. (componente del complemento humano C3b)…”

22. Preguntas • ¿Apoya usted la opinión de Meselson de que existe un riesgo significativo de que las ciencias biológicas sean empleadas principalmente para fines hostiles? Si está de acuerdo, cuál es, en su opinión, el mecanismo que podría impedir esta mala utilización? Si no está de acuerdo, exponga sus razones y analice una de ellas en detalle. 2. Exponga las características del experimento sobre la viruela del ratón. ¿Cree usted que este trabajo debería haber sido publicado en la literatura científica? Justifique su respuesta. 3. “La sintesis del virus de la polio, llevada a cabo por Wimmer, no constituía un ejemplo de uso dual de investigación que presentara un riesgo”. Argumente. 4. ¿Piensa usted que el virus de la gripe podría ser empleado como un agente grave de bioterrorismo y guerra biológica?

23. Referencias (Diapositiva 2) National Research Council (2004) Biotechnology Research in an Age of Terrorism. Washington: National Academies Press. Available from http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=10827&page=15 (Diapositiva 4) National Research Council (2004) Biotechnology Research in an Age of Terrorism. Washington: National Academies Press. Available from http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=10827&page=16 (Diapositiva 5 y 6) National Research Council (2004) Biotechnology Research in an Age of Terrorism. Washington: National Academies Press. Available from http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=10827&page=18 (Diapositiva 7) Meselson, M (2000) Averting the Hostile Exploitation of Biotechnology, The CBW Conventions Bulletin, June 48, 16-19. Available from http://www.sussex.ac.uk/Units/spru/hsp/pdfbulletin.html

24. (Diapositiva 8) National Research Council (2004) Biotechnology Research in an Age of Terrorism. Washington: National Academies Press. Available from http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=10827&page=23 (Diapositiva 9) National Research Council (2004) Biotechnology Research in an Age of Terrorism. Washington: National Academies Press. Available from http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=10827&page=25 Jackson, R. J., Ramsay, A. J., Christensen, C. D., Beaton, S., Hall, D. F., and Ramshoaw, I. A. (2001) Expressión of Mouse Interleukin-4 by a Recombinant Ectromelia Virus Suppresses Cytolytic Lymphocyte Responses and Overcomes Genetic Resistance to Mousepox. Journal of Virology, 75(3), 1205–1210. Available from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11152493 National Research Council (2004) Biotechnology Research in an Age of Terrorism. Washington: National Academies Press. Available from http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=10827&page=25 (Diapositiva 12 y 13) National Research Council (2004) Biotechnology Research in an Age of Terrorism. Washington: National Academies Press. Available from http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=10827&page=26

25. (Diapositiva 14) National Research Council (2004) Biotechnology Research in an Age of Terrorism. Washington: National Academies Press. Available from http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=10827&page=27 Bembridge, G. P., Lopez, J. A., Cook, R., Melero, J. A., and Taylor, G.. (1998) Recombinant Vaccinia Virus Coexpressing the F Protein of Respiratory Syncytial Virus (RSV) and Interleukin-4 (IL-4) Does Not Inhibit the Development of RSVSpecific Memory Cytotoxic T Lymphocytes, whereas Priming Is Diminished in the Presence of High Levels of IL-2 or Gamma Interferon, Journal of Virology 72(5):4080-7. Available from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9557697 Parker, S., Touchette, E., Oberle, C., Almond, M., Robertson, A., Trost, L. C., Lampert, B., Painter, G., and Buller, R. M.(2008) Efficacy of Therapeutic Intervention with an Oral Etherlipid Analogue of Cidofovir (CMX001) in a Lethal Mousepox Model. Antiviral Research 77(1):39-49. Available from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17904231 (Diapositiva 15) National Research Council (2004) Biotechnology Research in an Age of Terrorism. Washington: National Academies Press. Available from http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=10827&page=27

26. Wimmer, E. (2007) The Test-Tube Synthesis of a Chemical Called Poliovirus, EMBO Reports Special Issue 7, 3-9. Available from http://www.nature.com/embor/journal/v7/n1s/full/7400728.html Cello, J., Paul, A. V., and Wimmer, E. (2002) Chemical Synthesis of Poliovirus cDNA: Generation of Infectious Virus in the Absence of Natural Template, Science 297(5583), 1016 – 1018. Available from http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/1072266 (Diapositiva 16) National Research Council (2004) Biotechnology Research in an Age of Terrorism. Washington: National Academies Press. Available from http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=10827&page=28 (Diapositiva 17) Smith, H. O., Hutchison, C. A., Pfannkoch, C., and Venter, J. C. (2003) Generating a Synthetic Genome by Whole Genome Assembly: _X174 Bacteriophage from Synthetic Oligonucleotides, PNAS, 100(26), 15440–15445. Available from http://www.pnas.org/ Tian, J., Gong, H., Sheng, N., Zhou, X., Gulari, E., Gao, X., and Church, G.. (2004) Accurate multiplex gene synthesis from programmable DNA microchips, Nature, 432(23/30). Available from http://www.nature.com/nature/journal/v432/n7020/full/nature03151.html

27. (Diapositiva 18) Krug, M. R. (2003) The Potential Use of Influenza Virus as an Agent for Bioterrorism, Antiviral Research 57, 147-150 Available from http://www.elsevier.com/wps/find/journaldescription.cws_home/521852/description#description (Diapositiva 19) Rosengard, A. M., Liu, Y., Nie, Z., and Jimenez, R. (2002) Variola virus immune evasión design: Expressión of a highly efficient inhibitor of human complement, PNAS, 99(13), 8808–8813 Available from http://www.pnas.org/