<p class="ql-block">合成病原體逃逸：生物安全的新時代挑戰(zhàn)</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">實驗室里，一個微小的合成病原體可能正潛伏在培養(yǎng)皿中，而它的“逃逸”或許會引發(fā)一場我們無法控制的全球瘟疫。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">科學(xué)家們通過合成生物學(xué)技術(shù)，能夠設(shè)計并制造出自然界不存在的病原體，這些“合成病原體”在醫(yī)學(xué)研究、疫苗開發(fā)等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。然而，這些實驗室中誕生的人工生命形式一旦意外逃逸，可能會對人類社會、生態(tài)系統(tǒng)和全球公共衛(wèi)生帶來前所未有的威脅。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">01 合成生物學(xué)：創(chuàng)造與風(fēng)險的雙刃劍</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">合成生物學(xué)作為一門新興的 interdisciplinary 領(lǐng)域，結(jié)合了生物學(xué)、工程學(xué)和計算機科學(xué)的原則，旨在設(shè)計并構(gòu)建新的生物部件、設(shè)備和系統(tǒng)。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">這一技術(shù)使研究人員能夠設(shè)計并工程化特定的 bacteriophages（噬菌體），精準靶向抗生素耐藥性細菌，為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)提供了強大的替代治療選擇。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">隨著技術(shù)進步，科學(xué)家已經(jīng)能夠合成更加復(fù)雜的生物體。2002年，研究人員成功完成了首例脊髓灰質(zhì)炎病毒的完全合成，證明了從零開始合成病毒的可行性。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">2010年，美國科學(xué)家宣布創(chuàng)造了第一個由化學(xué)合成基因組控制的細菌細胞，標志著合成生物學(xué)領(lǐng)域的重大突破。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">合成生物學(xué)的發(fā)展也帶來了前所未有的生物安全挑戰(zhàn)。實驗室中創(chuàng)造的合成病原體，如果意外釋放或被惡意使用，可能對人類社會造成嚴重影響。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">02 潛在威脅：鏡像生物的致命風(fēng)險</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">在合成生物學(xué)的前沿領(lǐng)域，科學(xué)家正在探索創(chuàng)造“鏡像生命”的可能性。這類合成生物的所有分子結(jié)構(gòu)與自然界的生物相比，具有相反的“手性”特征。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">自然界中，生命分子的DNA和RNA都具有特定的“手性”，就像大多數(shù)人的右手或左手習(xí)慣一樣。數(shù)十億年的進化過程中，所有生命都形成了標準的左旋蛋白質(zhì)，而鏡像生物則使用右旋蛋白質(zhì)。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">這一看似微小的差異可能導(dǎo)致災(zāi)難性后果。鏡像細菌如果被成功創(chuàng)造，可能會逃避人類、動物和植物的免疫系統(tǒng)反應(yīng)，因為它們的手性分子不會被天然免疫機制識別。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">美國耶魯大學(xué)的免疫學(xué)家Ruslan Medzhitov警告：“這類研究帶來的風(fēng)險十分嚴重，如果鏡像細菌通過受感染的動植物傳播，可能會污染地球環(huán)境，接觸被污染過的塵埃或土壤的任何行為都可能是致命的?！?lt;/p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">更令人擔(dān)憂的是，鏡像細菌還可能逃避天然噬菌體和許多其他捕食者的捕食，在自然環(huán)境中不受控制地繁殖，對現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">03 現(xiàn)實危機：實驗室中的病原體逃逸</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">合成病原體的威脅不僅是理論上的，現(xiàn)實中的生物實驗室已經(jīng)發(fā)生多起病原體相關(guān)事故。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">2006年到2013年間，美國各地實驗室共向聯(lián)邦監(jiān)管機構(gòu)通報了1500多起與病原體有關(guān)的事故。這些事故包括：</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">可能被制成生物武器的病菌丟失；感染了致命病毒的實驗小白鼠逃走；實驗人員意外與炭疽病毒、埃博拉病毒以及禽流感病毒直接接觸。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">這些事故極有可能導(dǎo)致直接接觸者被致命病毒感染，病毒再經(jīng)由這些個體傳播到社區(qū)，形成流行病疫情。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">2022年1月，美國賓夕法尼亞州發(fā)生一起事故，運送100只猴子前往實驗室的卡車發(fā)生交通事故，造成4只猴子逃跑。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">盡管第二天夜間這些逃跑的猴子被宣布找到，但美國疾控中心卻將其中3只猴子安樂死，并未給出具體原因和處置詳情。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">這些事件揭示了即使在沒有惡意意圖的情況下，實驗室安全管理漏洞也可能導(dǎo)致病原體意外釋放，危及公共健康。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">04 逃逸機制：合成病原體如何突破生物防線</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">合成病原體一旦逃逸，它們可能利用多種機制逃避宿主的免疫防御：</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">降解中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)是新發(fā)現(xiàn)的中性粒細胞抗病原機制，是天然免疫系統(tǒng)的重要組成部分。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">不同的病原體進化出了針對NETs的免疫逃逸機制，主要包括：降解NETs中的DNA、利用表面分子機制和調(diào)控NETosis過程。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">抑制細胞焦亡</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">細胞焦亡是一種由Gasdermin家族蛋白介導(dǎo)的新型程序性細胞死亡，在宿主清除病原體過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">病原體在與宿主長期“博弈”過程中，進化出了抑制細胞焦亡的策略，通過干擾這一免疫防御機制實現(xiàn)免疫逃逸。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">逃避天然免疫識別</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">鏡像細菌由于其 reversed chirality（反向手性），可能完全逃避基于手性識別的免疫機制。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">2009年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主Jack Szostak警告：“鏡像細菌造成的后果可能是災(zāi)難性、不可逆轉(zhuǎn)的，這比我們以前遇到的任何挑戰(zhàn)都糟糕得多?！?lt;/p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">05 倫理與治理：平衡創(chuàng)新與風(fēng)險</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">合成病原體研究引發(fā)的倫理和安全擔(dān)憂，促使科學(xué)界重新審視這一領(lǐng)域的治理框架。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">雙重用途困境</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">合成生物學(xué)研究存在明顯的“雙重用途困境”——同一項技術(shù)既可用于有益目的，也可能被惡意使用。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">脊髓灰質(zhì)炎病毒的合成不僅有助于科學(xué)家理解病毒生物學(xué)、開發(fā)疫苗和抗病毒策略，同時也可能被用于制造生物武器。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">呼吁暫停研究</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">考慮到鏡像細菌可能帶來的災(zāi)難性風(fēng)險，38位多學(xué)科研究人員在《科學(xué)》雜志上發(fā)表文章，呼吁停止以創(chuàng)建鏡像細菌為目標的研究。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">他們敦促資助機構(gòu)明確表示不會支持這類研究，并鼓勵全球科學(xué)界進一步討論相關(guān)風(fēng)險。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">監(jiān)管框架</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">目前，國際社會已經(jīng)建立了一些倫理指南來監(jiān)督雙重用途研究，強調(diào)在合成生物學(xué)項目中需要負責(zé)任的監(jiān)督。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">國際法規(guī)和協(xié)議旨在防止合成生物學(xué)技術(shù)的濫用，確保該領(lǐng)域的進步被用于公共健康而非傷害。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">06 未來之路：負責(zé)任創(chuàng)新的前進方向</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">面對合成病原體逃逸的潛在風(fēng)險，科學(xué)界需要制定全面的策略，以平衡科技創(chuàng)新與生物安全：</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">分層安全措施</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">在合成生物學(xué)項目中引入多層次安全方法，包括物理防護和生物遏制。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">歐洲H2020資助的MycoSynVac項目正在開發(fā)含有新開發(fā)的生物安全控制電路的疫苗，為合成生物體添加額外的安全層。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">全球?qū)υ捙c政策制定</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">推動國際科學(xué)界、政策制定者和利益相關(guān)者之間的全球?qū)υ挘餐接懞铣缮矬w的風(fēng)險和規(guī)避策略。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">正如研究人員所說：“現(xiàn)在討論這個問題，使我們有機會在鏡像細菌的風(fēng)險成為現(xiàn)實之前，長期考慮并預(yù)防這些風(fēng)險?！?lt;/p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">替代研究路徑</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">探索既能推動科學(xué)進步又能降低風(fēng)險的研究方向。例如，研究鏡像核酸和蛋白質(zhì)可用于靶向治療或新的藥物遞送系統(tǒng)，同時不會產(chǎn)生可自我復(fù)制的鏡像細菌帶來的風(fēng)險。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">透明與責(zé)任</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">建立透明的報告機制和責(zé)任框架，確保合成生物學(xué)研究在適當?shù)谋O(jiān)督下進行。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">對合成生物學(xué)研究的監(jiān)督，需要平衡創(chuàng)新與預(yù)防原則，以促進有益的成果，同時減輕風(fēng)險。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">2006年至2013年間，美國各地實驗室累計通報了超過1500起病原體相關(guān)事故。這些數(shù)字背后，是潛在疫情爆發(fā)的巨大陰影。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">正如科學(xué)家們對鏡像細菌的警告：“如果這類生物被成功創(chuàng)造并逃逸，可能會污染地球環(huán)境，接觸被污染過的塵?；蛲寥赖娜魏涡袨槎伎赡苁侵旅??！?lt;/p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">在科學(xué)探索與生物安全的平衡木上，人類需要足夠的智慧與謙卑，確保在打開合成生物學(xué)這個潘多拉魔盒時，我們能夠控制從中釋放出來的力量。</p>