这些DNA警察确保致命病毒不会被重建 - 彭博社

杰森·凯利，Ginkgo Bioworks的联合创始人，2018年6月21日在波士顿的公司办公室。

摄影师：斯科特·艾森/彭博社基因工程可以帮助生产更具韧性的农作物和更有效的疫苗。有些人担心它也可能被用来制造生物武器。

在一月份，阿尔伯塔大学的一个小型研究团队利用他们通过邮件收到的DNA链，工程化了一种致命天花病毒的近亲——马天花病毒。他们构建的生物体对人类没有威胁。

但是当科学家们 发表他们的研究结果 在科学期刊PLOS ONE时，引发了轩然大波。

该研究的发表“跨越了生物安全领域的红线，”乔治梅森大学生物防御系教授格雷戈里·科布伦茨在对期刊的公开评论中写道。“马天花病毒的合成使世界更接近天花作为全球健康安全威胁的重新出现。”

天花在1980年被根除，经过几代人的研究和免疫接种；许多1972年之前出生的美国人都有天花疫苗的疤痕。这种曾经使大约三分之一感染者死亡的疾病被认为是如此危险，以至于世界卫生组织只允许全球两家实验室——位于亚特兰大的疾病控制中心和西伯利亚的一家实验室——储存其样本。

多年来，生物伦理学家和安全专家一直在辩论这些严密保护的样本是否应该被销毁。但生命基本构件在网上的广泛可获得性意味着不法分子可能不需要闯入一个偏远实验室并偷取天花病毒样本来发动毁灭性的生物恐怖袭击。他们可能能够自己组装它。 为了帮助遏制这一威胁，美国情报界多年来一直在跟踪新生物技术被用于恶意目的的潜力，正在与一家位于波士顿的公司Ginkgo Bioworks合作，该公司制造一些世界上最具创新性的基因产品，以帮助防止新一类危险生物武器的制造。

“我们在1990年代开始关注工程病原体，”奥巴马政府核化学和生物防御项目的前助理国防部长安迪·韦伯说。他现在为包括Ginkgo在内的私营部门提供建议。“坦率地说，科学已经赶上了这些概念。”

利用一种称为合成生物学的技术，这是一种生物学与工程的结合，允许研究人员在实验室中构建基因，科学家理论上可以使当今的疾病更具致病性或耐药性，或复活长期根除的疾病，如黑死病或西班牙流感。人们担心，如果没有适当的监督，这可能会使用在线获取的遗传材料来完成。这一可能性让追踪新兴安全威胁的人们警觉起来。他们担心这样的创新可能被用来制造生物武器。

为了确保，重新唤醒休眠疾病目前需要显著的科学专业知识和实验室资源。根据安全专家的说法，只有国家行为者被认为使用这种技术。然而，创新的步伐正在加快：几家公司现在可以以可能彻底改变农业、香料和医学等领域的方式定制DNA链——在错误的手中可能会非常危险。

2017年6月，国家情报总监办公室下属的技术研究机构情报先进研究项目活动（Iarpa）启动了一项计划，希望能帮助将尖端生物技术远离不良行为者。

在Ginkgo Bioworks的自动发酵机。摄影师：Scott Eisen/Bloomberg防止潜在攻击并不像监控一份被禁止病原体的名单那么简单，这些病原体会在当前的筛查方法下被标记。可以订购较长基因序列的小组件，然后在实验室中重新组装它们以构建有害生物剂，无论是故意还是意外。人们还担心可能会创建新的序列，这些序列能够模仿有害病原体的功能，但可能会逃避当前的方法。

马痘事件“表明今天存在风险，”Iarpa的主任Jason Matheny说。“如果有人在技术上很成熟并且很专注，可能会造成很大的损害。”

为了改善筛查，Iarpa官员启动了一个项目，与来自俄亥俄州哥伦布市的巴特尔纪念研究所、哈佛大学、弗吉尼亚理工大学等研究人员签订合同，创建先进的算法，以标记和防止有害DNA订单的完成。

为了在实验室中制造之前了解哪些基因组合可能是有害的，Iarpa主导的项目引入了Ginkgo，该公司将开发能够预测哪些基因序列（即使是未知的）可能会造成伤害的算法。这个名为Fun GCAT的项目是“功能基因组和威胁计算评估”的缩写，旨在创建能够预测基因序列在被订购之前的功能的算法，即使所研究的组合是新的且在自然界中未见过。

Ginkgo使用基因数据设计生物体，编码方式与计算机编程类似。该公司正在设计能够生活在植物根部并产生氮的微生物，从而减少某些农业中对化肥的需求。它还在开发能够生产玫瑰油用于香水的微生物，无需玫瑰。

Ginkgo在一个俯瞰波士顿港的大型阁楼式办公室工作，表示其进行约40%的全球基因打印，这是一种合成生物学，使得工程化生物体以生产用于常见制造过程的化合物成为可能。 这些化合物包括玫瑰油或氮肥。

合成生物学发展迅速。银杏公司首席执行官杰森·凯利（Jason Kelly），37岁，表示，当他在2000年代中期作为麻省理工学院生物工程的研究生时，他设计了大约50,000个碱基对——这是指构成遗传梯子一阶的两个相应的DNA单位。

现在，凯利表示，由于更快和更便宜的测序技术，他的公司每月可以设计大约5000万个碱基对。能够生成如此多的遗传材料可能意味着能够快速开发疫苗以应对新病原体，或更快地原型实验药物，根据该公司的说法。

“你可以学习的速度显著提高，根本无法比较，”他说。

银杏生物工厂的自动接种机。摄影师：斯科特·艾森/彭博社银杏迅速意识到其工作中的潜在安全风险。它于2016年开始与前奥巴马政府官员韦伯（Weber）合作，以获得如何最好地维护国家安全的建议。

“我们在进行的基因工程比任何人都多，我们认为我们会比任何人做得更好，因此我们有责任关注这枚硬币的两面，”凯利说。“我们如何在保护我们获得生物技术所有积极成果的能力的同时，保护和防御这一点？”

生物防御蓝丝带研究小组的执行董事阿莎·乔治（Asha George）表示，在合成生物技术变得更加普及之前，Iarpa参与是一个好迹象。她表示，生物安全问题没有得到应有的关注和资源。

“我们仍然在核威胁、化学威胁和燃烧威胁上投入的努力远远超过美国政府——或者说任何政府——在生物防备上投入的努力，这就是事实，”她说。“生物威胁并没有得到与其他威胁相同的关注。”

乔治表示，倒退是不可能的，也是不理想的。她说，这就像因为病毒带来的风险而呼吁禁止计算机一样。

“这就像说工业革命可能会制造出大量污染的机器，所以我们不打算参与，”她说。“你能想象如果我们这样做，作为一个国家我们会落后多少吗？”

安全专家希望合成生物学也能通过提供更快的疫苗发现和生产方式来应对新兴疾病的威胁。与其他领域相比，制药公司在传染病方面的研究通常较少，即使在有疫苗的领域，一些菌株，比如去年冬天的流感，可能对治疗产生抗药性。

韦伯希望这样的疫苗研究最终能够在几个月内完成，而不是几十年，借助合成生物学的帮助。但尽管他认为Iarpa项目总体上是向前迈出的一步，他仍然认为国家整体上没有做好准备。

“[美国政府和其他政府是否在对抗这一威胁方面投资足够？]我认为答案是响亮的‘不’，”他说。“无论是针对下一次西班牙流感大流行的准备，还是针对生物武器，我们作为一个国家在应对这些威胁方面的投资都不足。”