本週二，美國國家科學院（National Academy of Sciences）應美國國防部（Department of Defense）的要求，發佈了1份長達221頁的報告，這份名為《合成生物學時代的生物防禦》（Biodefense in the Age of Synthetic Biology）的報告，由 13 名領域內的權威科學家共同撰寫。
報告中強調，近幾年迅速崛起的合成生物學正在帶來新一代的生化武器威脅，其中，基因編輯工具的發展使惡意的生物資訊編輯變得更為廣泛易得且快速，很可能會成為新的國際安全隱患。
先進的DNA合成和基因編輯技術讓科學家們可以輕而易舉的使有害細菌變得更致命；或是「白手起家」，從頭開始合成那些已經絕跡的病毒；甚至可以將隨處可見的微生物為武器，使經過特定基因修飾的微生物一旦侵入人體就會快速產生致命毒素……
這意味著，儘管這些先進技術本身無害，可一旦被某些研究人員或特殊團體濫用，後果將不堪設想。早在 2016 年，美國國家情報部門就已經將「基因編輯」技術列入了「大規模殺傷性與擴散性武器」威脅清單中。
可怕的生化武器
生化武器，由於早期主要以致病性細菌為媒介，也被稱為細菌武器，是指用來殺傷人員、牲畜和毀壞農作物的致病性微生物及其毒素，依賴生物與生物之間的克制對有生力量發揮殺傷作用，這類用生物殺死有生力量和毀壞植物的武器被統稱為生化武器。
人類最早使用生化武器的時間可以追溯到14世紀，戰爭中，人們將因感染鼠疫而死亡的屍體扔進守衛森嚴的城池中，使守城的士兵患病，達到攻城掠地的作用。二戰中，日軍也曾經廣泛的研究和使用生化武器，並組建了臭名昭著的細菌作戰部隊，即731部隊，在人體身上開展實驗。
相比於化學武器，生化武器專一性強，且不會隨著時間或空間上的變化而稀釋緩解，同時可以快速繁殖增加，具有更大的殺傷力。由於比其他大規模殺傷性武器更容易製造和走私，因此，它對整個人類的威脅不僅沒有消除，反而在冷戰後更突出了。
隨著基因編輯技術的發展，目前的生化武器表現得更為專一、強大。相比於之前生化武器依賴於傳染性進行攻擊，經常出現「敵我不分」的情況，如今的生化武器可以專一性的靶定特定團體，利用其生物產物（比如所產生的毒素）攻擊目標。
以生物毒素蓖麻素為例，極其微量的蓖麻素就可以置人於死地，並且目前並沒有解藥。如果將相關基因編輯到常見微生物基因組中，特異性靶向特定人群，將會造成比核武器更嚴重的災難。
懸崖上的鋼絲表演
過去幾十年來的科學發展，使得編輯已有生物的遺傳信息或創造自然界並不存在的生物成為可能，隨之誕生的，就是我們今天需要討論的這個新興的分支學科—合成生物學。
與傳統生物學抽絲剝繭般的解讀生命相反，合成生物學要做的是從基本單位開始，從基因片段、DNA 分子到人工合成細胞，建立人工生物系統，最終搭建完整的生命體。
近年來，合成生物學的概念、方法，以及其強大的基因編輯工具為一些基礎研究提供了思路，同時也在方方面面為人類生活帶來福利。以CRISPR為例，作為近年來熱門的基因編輯工具，本來是一種存在於大多數細菌或古細菌中的一類後天獲得性免疫，由於其可以特異性的靶向某些DNA序列，且高效簡便，近年來被廣泛應用於動物、植物以及微生物的基因編輯中。
2017年，一家叫做eGenesis的初創公司通過CRISPR系統成功使豬胚胎中PERV 病毒的25個拷貝全部失活，最終獲得健康且體內無病毒活性的小豬。由於器官都與人類極為接近，因而豬一直被認為是最合適的異種器官供體，無病毒豬的實現是人類完成異種器官移植道路上前進的一大步。
同年8月，來自於俄勒岡健康與科學大學的Shoukhrat Mitalipov領導團隊成功完成了美國首例基因編輯人類胚胎的研究，他們通過CRISPR/Cas9技術鎖定並移除了42個胚胎內肥厚型心肌病有關的變異基因。
基因編輯工具使得研究者可以隨意改寫生物的遺傳密碼，但這並不能讓狂熱的科學家得到滿足，他們希望改變能夠來得更徹底——書寫遺傳密碼、搭建生命。
2010年，基因測序界的絕對先驅J. Craig Venter帶領研究團隊，成功的培養出首個具有1套完整人造基因組的絲狀支原體的細菌—絲狀支原體JCVI - syn1.0。6 年後，該團隊對構成最初版本「合成細胞」的 901 個基因進行了精簡，再次發佈研究結果—僅有 473 個基因的 Syn3.0 。「合成細胞」的成功意味著自然生命和合成生命之間的邊界正在被打開，也標誌著分子遺傳學新時代的到來。
也正是合成生物學的蓬勃發展，證實了專家學者的擔心並非杞人憂天，事實上，也的確有一些科學狂人開始了瘋狂的「創作」。
來自加拿大阿爾伯塔大學病毒學家 David Evans就是其中的1位，2017年他帶領團隊僅花費了10萬美元就重新合成出了馬痘病毒—這是1種天花病毒的近親，而這種病毒早在1980年就宣佈已被徹底消滅。
毫無疑問，如果馬痘病毒可以被複製再現，天花也並非不可。在歷史上，天花病毒幾乎可以被視作是「死亡」的代名詞，人類花費了幾十年的時間，投入了數十億美元，才使其消滅，而如今，剛拚來不久的安寧似乎也變得岌岌可危。
而近來年大火的基因編輯工具CRISPR則是另1項重點關注的內容，在該系統被發現開發的 6 年來，無數的動物、植物採用了該系統進行基因編輯。2018 年 3月，中國成功誕生了世界首例神經疾病基因敲入豬。研究人員通過CRISPR/Cas9 技術，獲得亨廷頓舞蹈症基因敲入豬模型。既然CRISPR系統可以成功編輯動物，那麼編輯人類也指日可待。
正如上文所說，基因編輯本身只是1種工具，而手握這種工具的研究者才是懸崖上走鋼絲的表演者，稍有不留意便可能帶來無法挽回的災難。
「但合成生物學的發展的確加劇了這種生化武器威脅，這並不是一個好的跡象，」來自約翰霍普金斯大學公共衛生研究員 Gigi Gronvall 說到，他同時也是這個報告的13名作者之一，「而這項報告提供了一個系統評估濫用威脅的框架。」
「目前美國軍方並未將合成生物學視為重大威脅，」美國國防部副部長 D. Christian Hassell說到，但重點是需要做好提前應對，因為疫苗的研發往往需要幾年的時間。
該報告綜合考慮了（新生化武器）的技術障礙、傷亡範圍和被檢測到的可能性來衡量其潛在威脅。儘管對於「合成生物學的一些惡意應用目前並不合理，但隨著技術發展，最終將會實現。」
而實際上，資助了本項研究報告的美國軍方早已是合成生物學的最大投資者。雖然對於美國來說，研究更多的是出於防禦性質，但對於其他國家來說，這種技術報告更容易增加額外的焦慮，來自倫敦國王學院的高級研究員Filippa Lentzos說到。
同時該報告也呼籲美國政府重新考慮如何進行疾病監測，以便能更好地檢測新型生化武器，並研究如何加強防禦。「美國政府應該密切關注這個高速發展的領域，就像在冷戰時期對化學和物理學的密切關注一樣，」來自密西根大學微生物學家，同時也是該項研究報告主席的Michael Imperiale說到。
合成生物學的未來
合成生物學先驅、MIT生物工程學教授James Collins 曾經在1次採訪中對DT君表示，合成生物學是生物學中很重要的一部分，而且將是21世紀最關鍵的技術平臺之一。但它還是個新型領域，在17年前才開始真正出現，全世界也只有為數不多的團隊在進行這方面的探索。
James Collins認為，現在合成生物學領域的研究主題有2大方向：一個是為企業開發工程技術平臺，比如製藥行業和其他生物技術行業；二是醫療領域，分為診斷與療法。合成生物學還有很長的路要走，但他相信，未來幾年內，合成生物學會取得很多重大突破。
他對DT君透露，就合成生物學而言，目前英國進展很快，很多高校都設立了專門的合成生物學研究機構，而且從學術到產業，都越來越多的從合成生物相關研究中受益，中國從投資角度來說可能稍微落後，但從合成生物學研究大方向上看，具有很大潛力。
如果單單將目光集中在合成生物學及基因編輯工具可能帶來的生化武器威脅上，而放棄其在醫療及農業發展上的巨大潛力，顯然是不夠理智的。
但不可否認，的確有些科學狂人的過格舉動在挑戰著生物安全的底線，甚至有人從網路上訂購藥品、合成DNA片段，在家中完成自助式基因編輯。很顯然，目前的規則已經無法適應科技從不停歇的腳步，這就要求政府及相關部門及時修改法規，加強監管。同時，未雨綢繆的深入研究不失為一種應對的良策，但如何均衡自我防禦與軍事競備的尺度，則需要世界各國的共同參與、平等對話。
本文係由DeepTech深科技授權刊登。原文連結：美军方警惕合成生物技术崛起，13名权威学者发声，规避新一轮生物武器危机
