這些DNA警察確保致命病毒不會被重建 - 彭博社

傑森·凱利，Ginkgo Bioworks的聯合創始人，2018年6月21日在波士頓的公司辦公室。

攝影師：斯科特·艾森/彭博社基因工程可以幫助生產更具韌性的農作物和更有效的疫苗。有些人擔心它也可能被用來製造生物武器。

在一月份，阿爾伯塔大學的一個小型研究團隊利用他們通過郵件收到的DNA鏈，工程化了一種致命天花病毒的近親——馬天花病毒。他們構建的生物體對人類沒有威脅。

但是當科學家們 發表他們的研究結果 在科學期刊PLOS ONE時，引發了軒然大波。

該研究的發表“跨越了生物安全領域的紅線，”喬治梅森大學生物防禦系教授格雷戈裏·科布倫茨在對期刊的公開評論中寫道。“馬天花病毒的合成使世界更接近天花作為全球健康安全威脅的重新出現。”

天花在1980年被根除，經過幾代人的研究和免疫接種；許多1972年之前出生的美國人都有天花疫苗的疤痕。這種曾經使大約三分之一感染者死亡的疾病被認為是如此危險，以至於世界衞生組織只允許全球兩家實驗室——位於亞特蘭大的疾病控制中心和西伯利亞的一家實驗室——儲存其樣本。

多年來，生物倫理學家和安全專家一直在辯論這些嚴密保護的樣本是否應該被銷燬。但生命基本構件在網上的廣泛可獲得性意味着不法分子可能不需要闖入一個偏遠實驗室並偷取天花病毒樣本來發動毀滅性的生物恐怖襲擊。他們可能能夠自己組裝它。 為了幫助遏制這一威脅，美國情報界多年來一直在跟蹤新生物技術被用於惡意目的的潛力，正在與一家位於波士頓的公司Ginkgo Bioworks合作，該公司製造一些世界上最具創新性的基因產品，以幫助防止新一類危險生物武器的製造。

“我們在1990年代開始關注工程病原體，”奧巴馬政府核化學和生物防禦項目的前助理國防部長安迪·韋伯説。他現在為包括Ginkgo在內的私營部門提供建議。“坦率地説，科學已經趕上了這些概念。”

利用一種稱為合成生物學的技術，這是一種生物學與工程的結合，允許研究人員在實驗室中構建基因，科學家理論上可以使當今的疾病更具致病性或耐藥性，或復活長期根除的疾病，如黑死病或西班牙流感。人們擔心，如果沒有適當的監督，這可能會使用在線獲取的遺傳材料來完成。這一可能性讓追蹤新興安全威脅的人們警覺起來。他們擔心這樣的創新可能被用來製造生物武器。

為了確保，重新喚醒休眠疾病目前需要顯著的科學專業知識和實驗室資源。根據安全專家的説法，只有國家行為者被認為使用這種技術。然而，創新的步伐正在加快：幾家公司現在可以以可能徹底改變農業、香料和醫學等領域的方式定製DNA鏈——在錯誤的手中可能會非常危險。

2017年6月，國家情報總監辦公室下屬的技術研究機構情報先進研究項目活動（Iarpa）啓動了一項計劃，希望能幫助將尖端生物技術遠離不良行為者。

在Ginkgo Bioworks的自動發酵機。攝影師：Scott Eisen/Bloomberg防止潛在攻擊並不像監控一份被禁止病原體的名單那麼簡單，這些病原體會在當前的篩查方法下被標記。可以訂購較長基因序列的小組件，然後在實驗室中重新組裝它們以構建有害生物劑，無論是故意還是意外。人們還擔心可能會創建新的序列，這些序列能夠模仿有害病原體的功能，但可能會逃避當前的方法。

馬痘事件“表明今天存在風險，”Iarpa的主任Jason Matheny説。“如果有人在技術上很成熟並且很專注，可能會造成很大的損害。”

為了改善篩查，Iarpa官員啓動了一個項目，與來自俄亥俄州哥倫布市的巴特爾紀念研究所、哈佛大學、弗吉尼亞理工大學等研究人員簽訂合同，創建先進的算法，以標記和防止有害DNA訂單的完成。

為了在實驗室中製造之前瞭解哪些基因組合可能是有害的，Iarpa主導的項目引入了Ginkgo，該公司將開發能夠預測哪些基因序列（即使是未知的）可能會造成傷害的算法。這個名為Fun GCAT的項目是“功能基因組和威脅計算評估”的縮寫，旨在創建能夠預測基因序列在被訂購之前的功能的算法，即使所研究的組合是新的且在自然界中未見過。

Ginkgo使用基因數據設計生物體，編碼方式與計算機編程類似。該公司正在設計能夠生活在植物根部併產生氮的微生物，從而減少某些農業中對化肥的需求。它還在開發能夠生產玫瑰油用於香水的微生物，無需玫瑰。

Ginkgo在一個俯瞰波士頓港的大型閣樓式辦公室工作，表示其進行約40%的全球基因打印，這是一種合成生物學，使得工程化生物體以生產用於常見製造過程的化合物成為可能。 這些化合物包括玫瑰油或氮肥。

合成生物學發展迅速。銀杏公司首席執行官傑森·凱利（Jason Kelly），37歲，表示，當他在2000年代中期作為麻省理工學院生物工程的研究生時，他設計了大約50,000個鹼基對——這是指構成遺傳梯子一階的兩個相應的DNA單位。

現在，凱利表示，由於更快和更便宜的測序技術，他的公司每月可以設計大約5000萬個鹼基對。能夠生成如此多的遺傳材料可能意味着能夠快速開發疫苗以應對新病原體，或更快地原型實驗藥物，根據該公司的説法。

“你可以學習的速度顯著提高，根本無法比較，”他説。

銀杏生物工廠的自動接種機。攝影師：斯科特·艾森/彭博社銀杏迅速意識到其工作中的潛在安全風險。它於2016年開始與前奧巴馬政府官員韋伯（Weber）合作，以獲得如何最好地維護國家安全的建議。

“我們在進行的基因工程比任何人都多，我們認為我們會比任何人做得更好，因此我們有責任關注這枚硬幣的兩面，”凱利説。“我們如何在保護我們獲得生物技術所有積極成果的能力的同時，保護和防禦這一點？”

生物防禦藍絲帶研究小組的執行董事阿莎·喬治（Asha George）表示，在合成生物技術變得更加普及之前，Iarpa參與是一個好跡象。她表示，生物安全問題沒有得到應有的關注和資源。

“我們仍然在核威脅、化學威脅和燃燒威脅上投入的努力遠遠超過美國政府——或者説任何政府——在生物防備上投入的努力，這就是事實，”她説。“生物威脅並沒有得到與其他威脅相同的關注。”

喬治表示，倒退是不可能的，也是不理想的。她説，這就像因為病毒帶來的風險而呼籲禁止計算機一樣。

“這就像説工業革命可能會製造出大量污染的機器，所以我們不打算參與，”她説。“你能想象如果我們這樣做，作為一個國家我們會落後多少嗎？”

安全專家希望合成生物學也能通過提供更快的疫苗發現和生產方式來應對新興疾病的威脅。與其他領域相比，製藥公司在傳染病方面的研究通常較少，即使在有疫苗的領域，一些菌株，比如去年冬天的流感，可能對治療產生抗藥性。

韋伯希望這樣的疫苗研究最終能夠在幾個月內完成，而不是幾十年，藉助合成生物學的幫助。但儘管他認為Iarpa項目總體上是向前邁出的一步，他仍然認為國家整體上沒有做好準備。

“[美國政府和其他政府是否在對抗這一威脅方面投資足夠？]我認為答案是響亮的‘不’，”他説。“無論是針對下一次西班牙流感大流行的準備，還是針對生物武器，我們作為一個國家在應對這些威脅方面的投資都不足。”