不得不知11个关乎人类生存的合成生物学问题

人类基因组编辑，3D器官打印，人造光合作用……这些生物工程领域正在为人类社会面临的各种重大挑战提供新希望。你知道它们还存在哪些问题吗？

　　

毫无疑问，合成生物学是21世纪一颗逐渐升起的明星。剑桥大学在《eLife》杂志发表综述文章，着重点评了未来合成生物学领域正面临的机遇与挑战。

在合成生物及其相关工具，基因编辑工具等方法快速发展的今天，生物工程的出发点往往是为了解决现实问题。剑桥大学的Bonnie Wintle博士和Christian R. Boehm博士从工业、开发者、学者和安保社会团体等不同角度，记录了有关这些领域的不同看法。

报告中强调了5个短期内最具代表性的问题：

 
1. 通过人工光合作用和碳捕获制造生物燃料
如果能继续克服技术障碍，该领域将为商品化的化学品和供能燃料提供可持续供给。
2. 为了提高农作物产量而增强它们的光合作用能力
目前，合成生物学可能是解决耕种土地限制和农作物产量之间矛盾的关键，通过增强光合作用，减少收割前损失和收割后甚至消费后浪费，它将有助于解决粮食安全问题。
3. 利用合成基因创造转基因产物
利用合成基因驱动整个物种的遗传偏好，例如防止传播疟疾的蚊子繁殖。然而，这项技术的讨论点在于它会不会颠覆生态系统，甚至可能创造一种新的携带疾病的物种甚至新致病有机体。
4. 人类基因组编辑
诸如CRISPR/Cas9这些基因编辑技术为人类寿命和健康改善提供了可能性。然而，在实施过程中可能存在重大伦理困境。有财力的个人或国家可能通过这些技术为其子孙带来更明显的战略优势。
5. 生物工程国防研究
一些国防机构也正在投资合成生物学以做两手准备。一个计划是打算利用昆虫传播工程植物病毒打击农作物的竞争对手，保护农作物产量。但是，这种计划分分钟也可用于其他破坏性目的。

作者重点指出了3个中短期内比较有意思的研究领域：

 
1. 再生医学：3D打印身体零件和组织工程
虽然这项技术无疑将减轻外伤和无数疾病带来的痛苦，但扭转衰老相关退化仍然充满了伦理、社会和经济等问题。卫生保健系统很可能将不堪重负，因为随着年龄增长，补充身体零件的费用会增加，可能导致新的社会经济学阶层分化，因为只有具备能力负担“保健手段”的人才能延长他们的健康寿命。
2. 基于微生物群体的新疗法
大量人类疾病，从帕金森到结肠癌，从肥胖到糖尿病，都与人体微生物组有关。合成生物学方法正大步加速“微生物疗法”发展。然而，DNA基因工程微生物进入人体后，它们的基因组是否会“传染”给人体内和环境中的其他微生物？我们依然需要注意这些风险。
3. 信息安全和生物自动化技术的交叉点
自动化技术与可靠的工程技术相结合创造了“云实验室”，在这里数字信息被转化为DNA，然后在目标生物体内表达。像潘多拉的魔盒，这将引发新型信息安全威胁，包括篡改数字DNA序列产生有害生物，用于疫苗和药物生产的关键DNA序列数据库或设备成为攻击对象。

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从长远来看，合成生物学领域不得不面对3个具体问题：

 
1. 新生产商扰乱药品市场
许多社区生物实验室和初创公司正在制定和共享生物实验和工程的操作方法和工具。结合开放的商业模式和开放源代码技术，这预示着区域性疾病的个性化疗法定制，跨国制药公司将无利可图。但同时也引发了人们对现有制造业市场和原料市场供应链的潜在破坏和对监管不力、产品质量控制或使用不当等问题的担忧。
2. 解决新兴疾病流行的技术平台
新型传染病，例如近期的埃博拉病毒和寨卡病毒爆发，需要生物工程研究人员开发具有可扩展的、灵活的诊断和治疗生物武器，以及快速识别和开发候选疫苗和以植物为主体的抗体生产系统。
3. 改变生物技术的所有权模式
非专利的、通用工具和低门槛技术正在崛起，它们将帮助低资源配置地区根据当地需求和利益改善可持续的生物经济。

Jenny Molloy博士评论说：“历史总是相似的，先进技术只惠及一部分人口。但是，开放源代码、非专利工具的兴起将改变这些壁垒，生物工程领域广泛分享的知识反而能增加发展中国家获得利益。”

Wintle博士说：“生物经济的发展为解决全球环境和社会挑战提供了可靠承诺。但正如我们文中所写，机遇与风险并存。相关研究人员和生产机构必须谨慎行事，确保人类能够安全、可靠地从中获益。”
对各部门决策者们来说，这份报告是一个总结更是一个启发。

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原文检索：
Wintle, BC, Boehm, CR et al. A transatlantic perspective on 20 emerging issues in biological engineering. eLife; 14 Nov 2017; DOI: 10.7554/eLife.30247