《Nature Communications》：Assembling unregulated DNA segments bypasses synthesis screening: regulate fragments as select agents
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【编辑推荐】当前选择剂监管存在漏洞：合法DNA片段可被组装成致命病原体。本研究通过向38家合成提供商订购1918流感病毒和蓖麻毒素的片段，证明现有自愿筛查政策失效。研究人员使用Golden Gate组装和寡核苷酸定向突变修正技术，成功验证规避可能性。研究呼吁将短DNA片段纳入分级监管，为全球生物安全政策提供关键依据。
在合成生物学迅猛发展的今天，DNA合成技术已成为生命科学研究的基础工具。然而这项技术也潜藏着被滥用的风险——恶意行为者可能通过合成致命病原体的DNA序列来制造生物威胁。为防范这种风险，多国建立了选择剂（Select Agents）管制制度，要求合成公司对订单进行筛查。但现有监管体系存在一个致命漏洞：只对完整的选择剂DNA序列进行管制，而对能够组装成完整病原体的短DNA片段却缺乏监管。
这种监管缺失带来了严峻的安全挑战。理论上，任何人都可以通过向不同合成公司分别订购无害的短DNA片段，再通过常规分子生物学技术将这些片段组装成完整的致病序列，从而绕过现有的筛查体系。为验证这一漏洞的实际风险，来自麻省理工学院的研究团队进行了一项突破性的生物安全研究，相关成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员聚焦于两种典型的选择剂：1918年西班牙流感病毒（曾造成全球约5000万人死亡）和蓖麻毒素。他们将这些病原体的DNA序列分割成多个400-500碱基对的短片段，并采用了两种规避策略：一是添加无害的相似序列进行伪装，二是引入点突变使序列与原始病原体有所差异。这些设计确保每个片段本身不符合选择剂的定义，但组装后即可恢复成完整的致病序列。
研究团队向全球38家DNA合成提供商订购这些片段，结果令人震惊：绝大多数公司（包括国际基因合成联盟IGSC成员和非成员）在未要求用户注册联邦选择剂计划（FSAP）或向执法部门报告的情况下，直接提供了这些片段。只有一家公司对蓖麻毒素片段提出了授权验证要求，但对同样危险的1918流感病毒片段却未加阻拦。
为验证这些片段的实际可行性，研究人员设计了对照实验：使用Golden Gate组装法（一种高效的多片段克隆技术）成功将互补的伪装片段拼接；同时利用短于50碱基的寡核苷酸，通过Darwin Assembly技术一次性修正了35个引入的突变，成功率高达25%。这证明即使经过精心伪装，这些片段也能被熟练的研究人员轻松恢复成原始致病序列。
对于病毒类选择剂，获得完整DNA只是第一步，还需要通过反向遗传学技术复活成有感染性的病毒。但研究指出，这些技术在许多病毒家族中已相当成熟，且能够完成DNA组装的研究人员通常也具备病毒复活的能力。这凸显了监管短DNA片段的紧迫性。
关键技术方法包括：设计规避筛查的DNA片段策略（伪装序列和引入突变）、向38家国际DNA合成提供商下订单测试合规性、使用Golden Gate组装技术拼接片段、应用Darwin Assembly配合短寡核苷酸（<50bp）进行多位点突变修正。
评估DNA合成筛查对选择剂片段的有效性
通过向38家提供商订购1918流感和蓖麻毒素的片段化序列，发现仅有1家对部分序列提出授权要求，绝大多数公司直接发货，表明自愿筛查政策完全失效。
组装与功能验证实验
采用Golden Gate组装法成功拼接互补片段；使用短寡核苷酸一次性修正35个突变，证明现有分子生物学技术可轻松绕过序列伪装。
政策漏洞与市场压力分析
即使检测到可疑序列，合成公司也因市场竞争压力不愿延迟订单或验证用户资质，形成“劣币驱逐良币”的现象。
国际监管对比
法国已监管超过500核苷酸的选择剂片段，但更短的片段仍存在漏洞；国际出口管制条约对DNA片段的适用性模糊。
研究结论强调，当前监管框架存在系统性漏洞，使全球面临合成生物学滥用的严重威胁。作者提出三级政策建议：建立简化注册程序、实施自动验证系统、开发跨国订单追踪机制。特别强调需将短至30碱基的寡核苷酸纳入监管，因为现有指南只要求筛查50碱基以上的序列。研究警示，随着人工智能辅助的病毒设计工具发展，这一漏洞可能被迅速放大，亟需将自愿筛查升级为强制合规要求，平衡生物安全与科研便利性。
