“商用和軍用”雙用途的合成生物學顯示出顛覆性潛力
更新時間：2024-05-23 15:33:01作者：佚名
科學技術就像一把雙刃劍。 它可以通過促進經(jīng)濟社會發(fā)展造福人類，但在一定條件下也可能給人類生存和發(fā)展帶來負面后果。 科學技術作用的實現(xiàn)，既受制于一定的客觀條件，如社會制度、利益關系等因素，也受一定的主觀條件，如人們的觀念、認知水平等。
作為一項顛覆性的新興技術，合成生物學的未來應用前景越來越受到工業(yè)界和學術界的討論。 與許多新興技術一樣，合成生物學也具有商業(yè)和軍事用途。
在商業(yè)應用方面，預計2018年至2025年合成生物學市場將以28.2%的復合年增長率增長，到2025年市場規(guī)模將達到560.449億美元。合成生物學市場可以根據(jù)三個方面進行細分：產(chǎn)品、技術和應用。 就產(chǎn)品而言，市場分為酶、寡核苷酸、底盤生物學和異種核酸。 酶產(chǎn)品因其在醫(yī)療保健領域的廣泛應用而占據(jù)最大的市場份額。 根據(jù)技術，市場分為基因合成、基因組工程、測量和建模、克隆和測序、納米技術等。 基因合成在這些技術中占有最大的市場份額，隨著遺傳學領域的研究和開發(fā)活動不斷增加，提供基因合成產(chǎn)品和解決方案的市場參與者也越來越多。 在應用層面，全球合成生物學市場分為工業(yè)應用、食品應用、農(nóng)業(yè)應用、醫(yī)療應用和環(huán)境應用。
在軍事應用領域，合成生物學展現(xiàn)出顛覆性的潛力：一是它將極大促進包括軍事醫(yī)學在內(nèi)的生物醫(yī)學的發(fā)展，包括生產(chǎn)更有效的疫苗以及為軍隊開發(fā)新的特效藥物； 二是用于軍用材料的設計和改造，如對微生物進行定向改造，賦予其特定的功能，以滿足軍事需要。 例如，美國合成生物公司Ginkgo Bioworks與美國國防部高級研究計劃局（DARPA）合作生產(chǎn)益生菌，幫助美國士兵在海外抵抗胃病。 三是用于開發(fā)軍用新能源。 例如，部隊可以利用攜帶的少量合成生物體，將空氣中的二氧化碳轉化為生物能，從而大大提高部隊的機動性和作戰(zhàn)范圍。
合成生物學在美國和英國受到高度重視
合成生物學在商業(yè)和軍事領域的應用前景引起了世界各國特別是美國和英國的高度關注和項目資助。 相應地，美國和英國在合成生物學研究和應用方面均處于世界領先地位。 以下為美國和英國合成生物學領域的項目資助及相關政策盤點。
美國
2012年，埃克森美孚與文特爾合成基因組學公司（SGI）簽署合作協(xié)議，投資6億美元用于微藻生物燃料的研發(fā)。 與此同時，美國DARPA也在同年啟動了三個研究項目：“現(xiàn)代療法：自主預防和治療項目”，四年總投資1.92億美元，致力于利用合成生物學方法幫助識別和治療疾病。治療傳染病； “生命鑄造”項目計劃兩年內(nèi)投資約5000萬美元，實現(xiàn)高價值軍用物資裝備的按需設計和生產(chǎn)； “生物設計項目”計劃四年內(nèi)投資約4462萬美元，致力于生產(chǎn)新型生物組織再生材料等。
2013年貝語網(wǎng)校，美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）投資約250萬美元啟動“人工修飾T細胞作為下一代癌癥治療”項目。 美國能源部投資約160萬美元啟動“合成基因電路促進轉基因生物能源作物產(chǎn)量”項目。
2014年，美國DARPA啟動“生命鑄造——千分子”計劃，預計將生產(chǎn)1000種自然界中不存在的獨特分子和化學模塊。 該計劃是對“Life Foundry”項目的補充。 此外，美國能源部今年啟動了三個合成生物學應用項目，包括：157萬美元的“利用人工改造的大腸桿菌將甲烷轉化為正丁醇”項目、450萬美元的“利用合成甲基營養(yǎng)酵母”項目生產(chǎn)液體燃料”，以及耗資 300 萬美元的“利用甲烷厭氧生物轉化為甲醇”項目。
2016年，美國自然科學基因啟動“非酶RNA復制”項目，投資100萬美元研究自然界中的原始RNA復制； 同年，美國Craig Venter及其團隊成功構建“支原體JCVI-syn3.0”，完成了世界上最小細菌基因組的構建； 美國的 Ginkgo Bio Works 籌集了 1 億美元，利用機器人生產(chǎn)線制造微生物，生產(chǎn)香料、殺蟲劑和飲料等化學品。 此外，美國國家科學院今年啟動了“合成生物學帶來的新威脅識別與應對策略研究”項目，重點研究病原微生物的生物學功能、致病機制的轉化與操控等。最終目標是為國防部提供合成生物學的安全威脅評估和應對措施。
2018年6月，美國國家科學院受美國國防部委托，對合成生物學可能造成的生物威脅進行了評估，并發(fā)布了《合成生物學時代的生物防御》報告。 報告指出，濫用合成生物學可用于制造生物武器，難以預防、監(jiān)測和監(jiān)控，將對公眾和軍事行動構成巨大威脅。 報告評估了合成生物學可能帶來的潛在威脅，根據(jù)威脅的緊迫性和危害程度制定了防御框架，并建議國防部加強公共衛(wèi)生基礎設施建設，全面防范潛在的生物攻擊。
英國
2012年，英國商業(yè)、創(chuàng)新和技能部（BIS）發(fā)布了英國合成生物學路線圖，計劃投資5000萬英鎊，并明確指出了最大化合成生物學研究創(chuàng)新和經(jīng)濟效益的重要性，并提出了五點建議：英國合成生物學發(fā)展的關鍵主題：基礎科學和工程、持續(xù)可靠的研究和創(chuàng)新、商業(yè)技術、應用和市場的發(fā)展以及國際合作。 同年，英國研究委員會資助1000萬英鎊在英國建立5個主要的DNA合成中心，以助推英國不斷發(fā)展的合成生物學產(chǎn)業(yè)，增強英國在該領域的能力。 此外，英國每年還將為博士培訓中心（CDT）額外提供200萬英鎊資金，打造世界一流的合成生物學培訓環(huán)境。
2016年，英國合成生物學領導委員會（SBLC）發(fā)布了《2016年英國合成生物學戰(zhàn)略計劃》，目標是到2030年英國合成生物學市場實現(xiàn)100億歐元，并在未來開拓更廣闊的全球市場，獲得更大的市場份額。價值。
2018年，英國發(fā)布的《2017年英國合成生物學初創(chuàng)企業(yè)調(diào)查》顯示，2000-2016年期間，英國政府對合成生物學的公共投資達到5600萬英鎊，私人投資達到5.64億英鎊，這導致英國成立了146家合成生物學公司，并且公司數(shù)量每五年翻一番。 此外，英國勞合社近日發(fā)布合成生物學新興風險報告，指出合成生物學領域的新興風險包括：生物有機體意外釋放到實驗室外、生物恐怖主義蓄意建造生物武器以及可能發(fā)生的意外事件。生物學研究中的后果。 報告稱，研究中的許多風險往往是不可預測的，可能出問題的類型以及此類風險如何發(fā)生都存在高度的不確定性，更不用說如何有效應對這些風險的爆發(fā)。
從上述項目中我們可以看到，美國和英國近年來在合成生物學領域的資助項目非常積極，在從生物能源到醫(yī)藥和細胞工廠等領域開展了廣泛的研究。 與此同時，美國、英國政府也逐漸認識到合成生物學潛在的安全風險，并開始制定相關政策，促進和規(guī)范合成生物學健康有序發(fā)展。
雙方
合成生物學：機遇與風險并存
盡管科學家、工程師、熱情的企業(yè)家甚至各大政府都期待著利用合成生物學來創(chuàng)造新的業(yè)務流程、高附加值產(chǎn)品或強大的軍用物資，但他們不得不面對一些專家的安全警告：合成生物學也可能導致新的安全威脅——特別是致命生物武器的制造。 美國約翰·霍普金斯大學健康安全中心近日舉行病毒大流行桌面模擬：恐怖組織故意釋放一種名為“Clade X”的生物工程病毒，導致20個月后1.5億人死亡。 美國列克星敦研究所的洛倫·湯普森警告說，合成生物學可能會讓“超級病原體的發(fā)展威脅大量人口，甚至人類文明的生存”。 盡管這些擔憂可能為時過早，但政府必須考慮國家和非國家行為者可能濫用這一新興技術的潛在威脅。
關于核技術、生物技術和化學技術等技術的二元性的爭論并不新鮮。 雖然核物理明顯改善了電力供應和醫(yī)學測試應用生物科學，但核武器引起了全球安全擔憂，并造成了核擴散風險，這些風險在許多情況下與商業(yè)核技術交織在一起。 幾十年來，人們一直擔心化學和生物科學的進步將導致新型化學武器和生物工程病毒的發(fā)展。 與此同時，工業(yè)界也利用這些相同的技術進步為公眾提供新的家居產(chǎn)品和更廣泛的豪華服務選擇。 其他受到關注并具有二元性的技術包括定向能、商用無人機和網(wǎng)絡系統(tǒng)。 面對所有新興技術的雙重性，挑戰(zhàn)是如何平衡這些技術帶來的商業(yè)增長與防止其被用于侵犯國家安全和利益。
基因編輯工具允許研究人員隨意改寫生物體的遺傳密碼。 也正是合成生物學的蓬勃發(fā)展，證實了專家學者的擔憂并非空穴來風。 事實上，一些瘋狂的科學家確實已經(jīng)開始了瘋狂的“創(chuàng)造”。 加拿大阿爾伯塔大學的病毒學家大衛(wèi)·埃文斯就是其中之一。 2017年，他帶領團隊僅花費10萬美元重新合成了馬痘病毒——天花病毒的近親，天花病毒早在1980年就被宣稱已被徹底根除。毫無疑問，如果馬痘病毒病毒可以復制、繁殖，天花也不是不可能。 歷史上，天花病毒幾乎可以被視為“死亡”的代名詞。 人類與它斗爭了幾個世紀，并付出了數(shù)億人死亡的代價來消滅它。 但現(xiàn)在應用生物科學，剛剛爭取來的和平似乎岌岌可危。
求“克制、理性發(fā)展”
合成生物學
好消息是，大多數(shù)合成生物學技術仍然遠遠超出暴力極端組織的能力，目前僅限于擁有先進實驗室和良好資源的主要國家。 壞消息是，技術變革的快速發(fā)展給美軍潛在武器系統(tǒng)的開發(fā)和使用帶來了很大的不確定性。 美國最近發(fā)布的報告《合成生物學時代的生物防御》呼吁“美國政府密切關注快速發(fā)展的合成生物學領域，就像冷戰(zhàn)時期密切關注化學和物理一樣”。 事實上，美國軍方長期以來一直是合成生物學的最大投資者。 雖然對于美國來說，這些投資更多的是出于國防目的，但對于其他國家來說，美國的這種行為會增加他們額外的安全焦慮。
科學技術是一把雙刃劍。 它可以通過促進經(jīng)濟社會發(fā)展造福人類，但在一定條件下也可能給人類生存和發(fā)展帶來負面后果。 合成生物學的健康發(fā)展離不開政府及時有效的監(jiān)管。 各國政府應加強國際合作與交流，盡快就倫理道德、技術規(guī)范、安全風險等達成共識，以有效遏制個別國家技術應用沖動，確保合成生物學能夠在正確的軌道上發(fā)展，為人類健康作出貢獻。造福人類。
另一方面，合成生物學的快速發(fā)展，使得“超級病毒”、“生物恐怖主義”、“人造生命”甚至“人造人”等詞語頻繁出現(xiàn)在公眾視野中，很容易引起公眾的擔憂和誤解。關于合成生物學。 同時，這樣的誤解可能會隨著炒作而逐漸增加。 因此，政府和科研機構也需要努力改善與公眾的信息差距，做好科普工作，避免未來合成生物學遭遇社會的抵制。
作者：劉發(fā)鵬
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