La biologie est de plus en plus numérisée. Des chercheurs comme nous utilisent des ordinateurs pour analyser l'ADN, faire fonctionner l'équipement de laboratoire et stocker l'information génétique. Mais de nouvelles capacités signifient également de nouveaux risques – et les biologistes restent largement inconscients des vulnérabilités potentielles liées à la numérisation de la biotechnologie.

Le domaine émergent de la cyberbiosécurité explore la toute nouvelle catégorie de risques liés à l'utilisation accrue des ordinateurs dans les sciences de la vie.

scientifiques universitaires, les intervenants de l'industrie et les agents gouvernementaux ont commencé à se réunir pour discuter de ces menaces. Nous avons même accueilli des agents du FBI de la Direction des armes de destruction massive ici à la Colorado State University et auparavant à Virginia Tech pour des cours intensifs sur la biologie synthétique et les risques de cyberbiosécurité associés. Il y a un an, nous avons participé à un projet financé par le département américain de la Défense pour évaluer la sécurité des infrastructures biotechnologiques. Les résultats sont classés, mais nous divulguons certaines des leçons apprises dans notre nouveau document Trends in Biotechnology.

Avec des co-auteurs de Virginia Tech et de l'Université du Nebraska-Lincoln, nous discutons de deux principaux types de menaces :le sabotage des machines sur lesquelles les biologistes s'appuient et la création de matériaux biologiques dangereux.

Virus informatiques affectant le monde physique

En 2010, une centrale nucléaire en Iran a connu de mystérieuses pannes d'équipement. Des mois plus tard, une entreprise de sécurité a été appelée pour résoudre un problème apparemment sans rapport. Ils ont trouvé un virus informatique malveillant. Le virus, appelé Stuxnet, disait à l'équipement de vibrer. Le dysfonctionnement a entraîné l'arrêt d'un tiers des équipements de l'usine, retard de développement du programme nucléaire iranien.

Contrairement à la plupart des virus, Stuxnet ne ciblait pas uniquement les ordinateurs. Il a attaqué des équipements contrôlés par des ordinateurs.

Le mariage de l'informatique et de la biologie a ouvert la porte à des découvertes étonnantes. Avec l'aide d'ordinateurs, nous décodons le génome humain, créer des organismes dotés de nouvelles capacités, automatiser le développement de médicaments et révolutionner la sécurité alimentaire.

Stuxnet a démontré que les failles de cybersécurité peuvent causer des dommages physiques. Et si ces dommages avaient des conséquences biologiques ? Les bioterroristes pourraient-ils cibler les laboratoires gouvernementaux qui étudient les maladies infectieuses ? Qu'en est-il des sociétés pharmaceutiques produisant des médicaments vitaux ? Alors que les scientifiques de la vie dépendent de plus en plus des flux de travail numériques, les chances augmentent probablement.

Jouer avec l'ADN

La facilité d'accès à l'information génétique en ligne a démocratisé la science, permettant aux scientifiques amateurs des laboratoires communautaires de relever des défis tels que le développement d'une insuline abordable.

Mais la frontière entre les séquences d'ADN physiques et leur représentation numérique devient de plus en plus floue. Informations numériques, y compris les logiciels malveillants, peuvent désormais être stockées et transmises via l'ADN. L'Institut J. Craig Venter a même créé un génome synthétique entier filigrané avec des liens codés et des messages cachés.

Il y a vingt ans, les ingénieurs génétiques ne pouvaient créer de nouvelles molécules d'ADN qu'en assemblant des molécules d'ADN naturelles. Aujourd'hui, les scientifiques peuvent utiliser des procédés chimiques pour produire de l'ADN synthétique.

La séquence de ces molécules est souvent générée à l'aide de logiciels. De la même manière que les ingénieurs électriciens utilisent des logiciels pour concevoir des puces informatiques et que les ingénieurs informaticiens utilisent des logiciels pour écrire des programmes informatiques, les ingénieurs génétiques utilisent des logiciels pour concevoir des gènes.

Cela signifie que l'accès à des échantillons physiques spécifiques n'est plus nécessaire pour créer de nouveaux échantillons biologiques. Dire que tout ce dont vous avez besoin pour créer un agent pathogène humain dangereux est un accès à Internet serait une exagération – mais seulement une légère. Par exemple, en 2006, un journaliste a utilisé des données accessibles au public pour commander un fragment d'ADN de la variole par la poste. L'année d'avant, les Centers for Disease Control ont utilisé des séquences d'ADN publiées comme modèle pour reconstruire le virus responsable de la grippe espagnole, l'une des pandémies les plus meurtrières de tous les temps.

Avec l'aide d'ordinateurs, éditer et écrire des séquences d'ADN est presque aussi simple que de manipuler des documents texte. Et cela peut être fait avec une intention malveillante.

Premièrement :Reconnaître la menace

Jusqu'à présent, les conversations autour de la cyberbiosécurité se sont largement concentrées sur des scénarios apocalyptiques. Les menaces sont bidirectionnelles.

D'un côté, des virus informatiques comme Stuxnet pourraient être utilisés pour pirater des machines à commande numérique dans les laboratoires de biologie. L'ADN pourrait même être utilisé pour lancer l'attaque en codant un logiciel malveillant qui est déverrouillé lorsque les séquences d'ADN sont traduites en fichiers numériques par un ordinateur de séquençage.

D'autre part, les mauvais acteurs pourraient utiliser des logiciels et des bases de données numériques pour concevoir ou reconstruire des agents pathogènes. Si des agents néfastes piratés dans des bases de données de séquences ou de nouvelles molécules d'ADN conçues numériquement dans l'intention de nuire, les résultats pourraient être catastrophiques.

Et toutes les menaces de cyberbiosécurité ne sont pas préméditées ou criminelles. Les erreurs involontaires qui se produisent lors de la traduction entre une molécule d'ADN physique et sa référence numérique sont courantes. Ces erreurs pourraient ne pas compromettre la sécurité nationale, mais ils pourraient entraîner des retards coûteux ou des rappels de produits.

Malgré ces risques, il n'est pas rare que des chercheurs commandent des échantillons à un collaborateur ou à une entreprise et ne prennent jamais la peine de confirmer que l'échantillon physique qu'ils reçoivent correspond à la séquence numérique qu'ils attendaient.

Les changements d'infrastructure et les nouvelles technologies pourraient contribuer à accroître la sécurité des flux de travail des sciences de la vie. Par exemple, des lignes directrices de dépistage volontaire sont déjà en place pour aider les entreprises de synthèse d'ADN à dépister les commandes d'agents pathogènes connus. Les universités pourraient instituer des directives obligatoires similaires pour toutes les commandes de synthèse d'ADN sortantes.

Il n'y a pas non plus actuellement de simple, moyen abordable de confirmer des échantillons d'ADN par séquençage du génome entier. Des protocoles simplifiés et des logiciels conviviaux pourraient être développés, afin que le dépistage par séquençage devienne une routine.

La capacité de manipuler l'ADN était autrefois le privilège de quelques privilégiés et sa portée et son application étaient très limitées. Aujourd'hui, les scientifiques de la vie s'appuient sur une chaîne d'approvisionnement mondiale et un réseau d'ordinateurs qui manipulent l'ADN de manières sans précédent. Il est maintenant temps de commencer à penser à la sécurité de l'interface numérique/ADN, pas après une nouvelle brèche de cyberbiosécurité de type Stuxnet.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.