Twoje DNA może być shackowane, uzyskane dane wykorzystane przeciwko tobie

Sekwencjonowanie nowej generacji (NGS - Next Generation Sequencing) to rewolucyjna technologia umożliwiająca szybkie i efektywne kosztowo odczytywanie sekwencji DNA i RNA, znacząco przewyższająca tradycyjne metody sekwencjonowania, takie jak metoda Sangera. Technologia ta opiera się na równoległym odczytywaniu sygnału dla setek tysięcy odrębnych zdarzeń, co pozwala na analizę całych genomów w niespotykanej wcześniej skali i tempie.

NGS znajduje szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach, wywierając głęboki wpływ na badania biomedyczne, opiekę zdrowotną i wiele innych obszarów. W onkologii NGS umożliwia przejście od analizy niewielkich fragmentów genu tradycyjnymi metodami do technik umożliwiających uzyskanie pełnej sekwencji wielu genów, a nawet całego genomu. W niektórych krajach technologia ta została uznana za złoty standard diagnostyki mutacji BRCA1/BRCA2, kluczowych w diagnostyce raka piersi i jajnika.

Czytaj też:

Technologia NGS jest również fundamentem dla medycyny personalizowanej i terapii celowanych, diagnostyki nowotworów i innych chorób genetycznych, śledzenia chorób zakaźnych, innowacji w rolnictwie czy nauk sądowych (forensyki).

Pojęcie cyber-biosecurity odnosi się do ochrony danych biologicznych, w szczególności genomicznych, przed zagrożeniami cybernetycznymi. W kontekście sekwencjonowania nowej generacji to interdyscyplinarny obszar łączący wiedzę z zakresu biotechnologii i cyberbezpieczeństwa. Badanie opublikowane w czasopiśmie IEEE Access podkreśla rosnące obawy dotyczące tego, jak potężne narzędzie sekwencjonowania - jeśli pozostanie niezabezpieczone - może być wykorzystane do naruszeń danych, naruszeń prywatności, a nawet przyszłych zagrożeń biologicznych. Jest to pierwsze kompleksowe badanie zagrożeń cyber-biosecurity w całym procesie NGS.

Proces sekwencjonowania w ramach NGS obejmuje serię złożonych, współzależnych kroków, z których każdy angażuje wyspecjalizowane instrumenty, technologie, oprogramowanie i połączone systemy. Chociaż kroki te są niezbędne do generowania dokładnych wyników, otwierają również liczne punkty podatności na ataki.

Sekwencjonowanie nowej generacji opiera się na złożonej infrastrukturze technologicznej, która z natury zawiera potencjalne luki w zabezpieczeniach. Każdy etap procesu NGS - od przygotowania próbki, przez sekwencjonowanie, po analizę i interpretację danych - stanowi potencjalny punkt ataku. Zagrożenia te są szczególnie niepokojące, ponieważ wiele zestawów danych DNA jest otwarcie dostępnych online.

Dane genomiczne są przechowywane w różnych bazach danych, często publicznie dostępnych w celach badawczych. Ta otwartość, choć kluczowa dla postępu naukowego, stwarza możliwości dla cyberprzestępców do nieautoryzowanego dostępu i wykorzystania tych danych. Według badaczy możliwe jest, aby cyberprzestępcy niewłaściwie wykorzystali te informacje do nadzoru, manipulacji lub złośliwego eksperymentowania.

Oprogramowanie używane do analizy danych NGS może zawierać podatności, które mogą być wykorzystane przez hakerów. Złośliwe oprogramowanie może infiltrować systemy analizy genomicznej, prowadząc do manipulacji danymi lub ich wycieku.

Innowacyjnym zagrożeniem jest możliwość zakodowania złośliwego oprogramowania bezpośrednio w syntetycznym DNA. Kiedy takie DNA jest sekwencjonowane, złośliwy kod może być aktywowany, infekując systemy analizy. Ta forma ataku jest szczególnie podstępna, ponieważ łączy zagrożenia biologiczne z cyfrowymi.

Zaawansowane algorytmy sztucznej inteligencji mogą być też wykorzystane do manipulacji danymi genomicznymi w sposób, który jest trudny do wykrycia. Może to prowadzić do błędnej diagnozy, nieprawidłowych wyników badań lub nawet do projektowania szkodliwych organizmów.

Mimo anonimizacji danych genomicznych należy też mieć na uwadze, że istnieją techniki umożliwiające ponowną identyfikację osób na podstawie ich profilu genetycznego. Zagrożenie to narusza prywatność i może prowadzić do dyskryminacji genetycznej lub szantażu.

Naruszenia bezpieczeństwa danych genomicznych mogą mieć poważne konsekwencje dla prywatności jednostek. Informacje genetyczne są głęboko osobiste i mogą ujawniać wrażliwe dane o zdrowiu, pochodzeniu etnicznym i predyspozycjach genetycznych osoby. Nieautoryzowany dostęp do tych danych rodzi poważne obawy etyczne.

Z kolei manipulacja danymi genomicznymi może podważyć integralność badań naukowych i medycyny precyzyjnej. Nierzetelne dane mogą prowadzić do błędnych wniosków naukowych, nieprawidłowych diagnoz i nieefektywnych terapii.

Najbardziej niepokojącym aspektem jest potencjalne wykorzystanie danych genomicznych do celów bioterrorystycznych. Wiedza genomiczna w niepowołanych rękach mogłaby być wykorzystana do projektowania patogenów lub toksyn o zwiększonej wirulencji lub specyficzności.

Badacze zalecają opracowanie i wdrożenie bezpiecznych protokołów sekwencjonowania, które uwzględniałyby aspekty cyberbezpieczeństwa na każdym etapie procesu NGS. Protokoły te powinny obejmować weryfikację integralności danych i kontrolę dostępu. Szyfrowanie danych genomicznych zarówno podczas przesyłania, jak i przechowywania jest kluczowym elementem ochrony. Dane powinny być przechowywane w bezpiecznych repozytoriach z odpowiednimi mechanizmami kontroli dostępu i audytu.

Sztuczna inteligencja może być również wykorzystana jako narzędzie obronne. Systemy oparte na AI mogą monitorować dostęp do danych i analizę w czasie rzeczywistym, wykrywając potencjalnie złośliwe działania lub nieprawidłowe wzorce. Skuteczne rozwiązywanie problemów cyber-biosecurity wymaga ścisłej współpracy między ekspertami z dziedziny biotechnologii, bioinformatyki i cyberbezpieczeństwa.

Mimo swojego znaczenia cyber-biosecurity pozostaje jedną z najbardziej zaniedbanych i słabo rozumianych dyscyplin badawczych, pozostawiając krytyczną lukę w globalnym bezpieczeństwie biologicznym. Niezbędne jest podnoszenie świadomości wśród naukowców, pracowników służby zdrowia i decydentów na temat zagrożeń związanych z danymi genomicznymi. I to na wczoraj.