La biología se está digitalizando cada vez más. Los investigadores como nosotros usamos computadoras para analizar el ADN, operar equipo de laboratorio y almacenar información genética. Pero las nuevas capacidades también significan nuevos riesgos, y los biólogos desconocen en gran medida las vulnerabilidades potenciales que conlleva la digitalización de la biotecnología.

El campo emergente de la ciberbioseguridad explora toda la nueva categoría de riesgos que conlleva el mayor uso de las computadoras en las ciencias de la vida.

Científicos universitarios, Las partes interesadas de la industria y los agentes gubernamentales han comenzado a reunirse para discutir estas amenazas. Incluso hemos recibido a agentes del FBI de la Dirección de Armas de Destrucción Masiva aquí en la Universidad Estatal de Colorado y anteriormente en Virginia Tech para cursos intensivos sobre biología sintética y los riesgos de ciberbioseguridad asociados. Hace un año, participamos en un proyecto financiado por el Departamento de Defensa de EE. UU. para evaluar la seguridad de las infraestructuras biotecnológicas. Los resultados se clasifican, pero revelamos algunas de las lecciones aprendidas en nuestro nuevo artículo Tendencias en biotecnología.

Junto con los coautores de Virginia Tech y la Universidad de Nebraska-Lincoln, discutimos dos tipos principales de amenazas:sabotear las máquinas de las que dependen los biólogos y crear materiales biológicos peligrosos.

Virus informáticos que afectan al mundo físico.

En 2010, una planta nuclear en Irán experimentó misteriosas fallas en los equipos. Meses después, se llamó a una empresa de seguridad para solucionar un problema aparentemente no relacionado. Encontraron un virus informático malintencionado. El virus, llamado Stuxnet, le estaba diciendo al equipo que vibrara. El mal funcionamiento apagó un tercio del equipo de la planta, retraso en el desarrollo del programa nuclear iraní.

A diferencia de la mayoría de los virus, Stuxnet no apuntó solo a las computadoras. Atacó equipos controlados por computadoras.

La unión de la informática y la biología ha abierto la puerta a descubrimientos asombrosos. Con la ayuda de computadoras, estamos decodificando el genoma humano, creando organismos con nuevas capacidades, automatizar el desarrollo de fármacos y revolucionar la seguridad alimentaria.

Stuxnet demostró que las brechas de seguridad cibernética pueden causar daños físicos. ¿Y si esos daños tuvieran consecuencias biológicas? ¿Podrían los bioterroristas apuntar a los laboratorios gubernamentales que estudian enfermedades infecciosas? ¿Qué pasa con las compañías farmacéuticas que producen medicamentos que salvan vidas? A medida que los científicos de la vida se vuelven más dependientes de los flujos de trabajo digitales, es probable que las posibilidades estén aumentando.

Jugando con el ADN

La facilidad para acceder a la información genética en línea ha democratizado la ciencia, permitiendo a los científicos aficionados en los laboratorios comunitarios abordar desafíos como el desarrollo de insulina asequible.

Pero la línea entre las secuencias físicas de ADN y su representación digital se está volviendo cada vez más borrosa. Información digital, incluido el malware, ahora se puede almacenar y transmitir a través del ADN. El Instituto J. Craig Venter incluso creó un genoma sintético completo con una marca de agua con enlaces codificados y mensajes ocultos.

Hace veinte años, Los ingenieros genéticos solo podían crear nuevas moléculas de ADN uniendo moléculas de ADN naturales. Hoy en día, los científicos pueden utilizar procesos químicos para producir ADN sintético.

La secuencia de estas moléculas a menudo se genera mediante software. De la misma manera que los ingenieros eléctricos usan software para diseñar chips de computadora y los ingenieros informáticos usan software para escribir programas de computadora, los ingenieros genéticos utilizan software para diseñar genes.

Eso significa que el acceso a muestras físicas específicas ya no es necesario para crear nuevas muestras biológicas. Decir que todo lo que necesita para crear un patógeno humano peligroso es acceso a Internet sería una exageración, pero solo una leve. Por ejemplo, en 2006, un periodista utilizó datos disponibles públicamente para solicitar un fragmento de ADN de la viruela por correo. El año anterior, los Centros para el Control de Enfermedades utilizaron secuencias de ADN publicadas como modelo para reconstruir el virus responsable de la gripe española, una de las pandemias más mortíferas de todos los tiempos.

Con la ayuda de computadoras, editar y escribir secuencias de ADN es casi tan fácil como manipular documentos de texto. Y se puede hacer con malas intenciones.

Primero:reconocer la amenaza

Las conversaciones sobre ciberbioseguridad hasta ahora se han centrado en gran medida en escenarios apocalípticos. Las amenazas son bidireccionales.

Por un lado, Los virus informáticos como Stuxnet podrían utilizarse para piratear maquinaria controlada digitalmente en laboratorios de biología. El ADN incluso podría usarse para lanzar el ataque mediante la codificación de malware que se desbloquea cuando las secuencias de ADN se traducen en archivos digitales por una computadora de secuenciación.

Por otra parte, Los malos actores podrían utilizar software y bases de datos digitales para diseñar o reconstruir patógenos. Si agentes infames piratearon bases de datos de secuencias o moléculas de ADN novedosas diseñadas digitalmente con la intención de causar daño, los resultados podrían ser catastróficos.

Y no todas las amenazas a la ciberbioseguridad son premeditadas o criminales. Los errores involuntarios que ocurren al traducir entre una molécula de ADN física y su referencia digital son comunes. Es posible que estos errores no comprometan la seguridad nacional, pero podrían causar retrasos costosos o retiradas de productos.

A pesar de estos riesgos, No es inusual que los investigadores pidan muestras a un colaborador o una empresa y nunca se molesten en confirmar que la muestra física que reciben coincide con la secuencia digital que esperaban.

Los cambios en la infraestructura y las nuevas tecnologías podrían ayudar a aumentar la seguridad de los flujos de trabajo de las ciencias biológicas. Por ejemplo, Ya existen pautas de detección voluntarias para ayudar a las empresas de síntesis de ADN a detectar los pedidos de patógenos conocidos. Las universidades podrían instituir pautas obligatorias similares para cualquier orden de síntesis de ADN saliente.

Actualmente tampoco existe un simple, forma asequible de confirmar muestras de ADN mediante la secuenciación del genoma completo. Se podrían desarrollar protocolos simplificados y software fácil de usar, de modo que el cribado por secuenciación se convierta en una rutina.

La capacidad de manipular el ADN fue una vez el privilegio de unos pocos elegidos y su alcance y aplicación fueron muy limitados. Hoy dia, Los científicos de la vida dependen de una cadena de suministro global y una red de computadoras que manipulan el ADN de formas sin precedentes. El momento de empezar a pensar en la seguridad de la interfaz digital / DNA es ahora, no después de una nueva brecha de seguridad cibernética similar a Stuxnet.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.