自然生物学生物
 
『转载』生物极客编辑DNA,基因技术门槛降低
冥火 2018-7-15 22:29:48
原网页  https://www.nytimes.com/2018/05/14/science/biohackers-gene-editing-virus.html?nytmobile=0

十几岁时,加州小伙尼•甘达尔(Keoni Gandall)就已在卧室搭建起一个像模像样的尖端实验室了。当周围朋友还在玩电子游戏时,他已买进十几件实验设备——包括一台透照器,一台离心机,两台热循环仪。

这是他所追求的一种爱好,但这种“爱好”在普通人看来,是只有机构实验室内穿白大褂的博士才会触及的领域。“我只是想用自己的自动化实验室克隆DNA,真正实现家中就可做出全套基因组。”他说。

甘达尔的做法绝非个例。

过去几年间,美国所谓的生物黑客们已经掌握了基因编辑技术。随着设备越来越廉价,基因编辑技术专业知识也被更广泛地传播和分享,民间的科学家高手们都跃跃欲试,试图以惊人方式重新编辑DNA。

民间高手DIY基因编辑改造自己,均以失败告终

但到现在为止,这一计划的进展乏善可陈,并且常以D.I.Y失败告终。

一年前,一位名为乔赛亚•扎耶那的“生物黑客”,因为使用革命性的基因编辑工具Crispr-Cas9,在自家车库和厨房里直播对自己进行基因改造的过程,而在全球引发轰动。他原本希望使用基因疗法试剂,增加自己注射位置左前臂的肌肉,但事实却是——失败。

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▲曾是Nasa科学家的扎耶那,被称为全球对自己进行基因改造的第一人,他的经历鼓励了许多生物黑客。图据纽约时报

无独有偶。今年早些时候,得克萨斯州举办的“人体黑客高手展”上,一家生物科技公司的高管也直接为自己注射了一支可能治疗疱疹的DIY自制基因编辑生物制剂。结局同样为失败。此外,该公司还曾直播男子使用自制基因治疗HIV药物给自己注射的过程。但结果却显示,其病毒量不但没有减少,反而增加了。

在最近的一次采访中,今年18岁的甘达尔已成为斯坦福大学的一名研究员。他说,他只想确保基因编辑技术可以对公众开放。在他看来,未来的生物科技发现很可能来自最意想不到的人群。

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▲正在实验室里忙碌的甘达尔,为避免分心,他只穿红色Polo衫。图据纽约时报

但他也很快承认,民间的DIY基因革命或将在未来酿成灾难性后果。“监管合成DNA的工作做得不够好。当一切都是分散的,比如未来每个人的智能手机上都会有一个DNA合成器时,这种监管不会起到任何作用。”

最令人担忧的,莫过于别有用心之人利用该技术制造生物武器。

已灭绝的天花近亲病毒被复活,引发重大担忧

据《纽约时报》报道,加拿大阿尔伯塔大学的一个小型研究团队,仅用了半年时间和10万美元,利用邮购的遗传碎片,重新合成了马痘病毒——这是一种天花病毒的近亲,和天花一样,该病毒早已在自然界中绝迹。

众所周知,天花病毒早已在全球范围内根除。但世界上仍有两个国家的实验室保留有天花病毒——一个在美国佐治亚州亚特兰大的疾病控制与预防中心,另一个在俄罗斯的一家研究中心。

究竟该不该留下这些天花病毒,人们已为此争辩数十年。而在某些专家看来,加拿大的试验立即令这种争论变得无意义,因为它用事实证明,无论想用什么病毒来做实验,科学家们便可以自己DIY出来。

他们还在《公共科学图书馆》期刊上发表了这份研究,深度描述了他们所使用的方法,以及最令人担忧的一系列可以绕过障碍的新技巧和窍门。

专家们督促该期刊撤掉这篇论文,有人认为它“很不明智,不正当,而且危险” 。即便是在论文发表前,世界卫生组织在一次开会中便指出,这种做法“根本不需要超常的生化知识或技能,也不需要巨额资金或投入大量时间。”

然而该研究的主要作者,阿尔伯塔大学的病毒专家戴维•埃文斯(David Evans)称,他曾向数个加拿大政府机构提醒过他所研发的痘病毒可能存在风险,但没有人提出过反对意见。

法律过时,监管不到位,风险越来越大

虽然在许多专家看来,业余生物学者要想设计出致命病毒,是非常艰难的。但随着越来越多的电脑黑客索取基因信息,而且其技术变得越来越复杂和精细,健康安全专家担心,基因技术被滥用的风险可能会增加。

“释放出致命病毒的事情,在当下非常有可能发生了,”哈佛大学顶级合成生物学家乔治•丘奇(George Church)说道。“人们可能会DIY基因编辑出具有耐药性的炭疽热,或可高度传播的流感病毒。有些方法就在网上。”

“如果为了增肌他们就愿意给自己注射荷尔蒙,那么你可以想象,他们还会愿意测试更为强大的东西。”他补充说,“任何做合成生物学的人都应该受到监控,任何在没有执照情况下还要执意做这些的人应当被视作嫌疑人。”

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▲甘达尔认为,人类合成天花病毒只是个时间问题。图据纽约时报

美国官方人员一直迟疑对此采取行动,因为担心会压制创新或侵犯知识产权。涉及生物科技的相关法律在过去几十年内从未进行过显著更新,这迫使监管人员只能依赖过时的法律来管理新科技。

然而这种多重机构监管不同研究类型、临时拼凑出来的监管系统,只会随着科技的发展而使得两者之间鸿沟越来越大。

学术研究人员在申请联邦资金支持时会受到严格管控,理由是担心“研究被两用”:从理论上讲,任何实验都可以应用在或好或坏两方面。但如今,超过一半的科研活动都是由非政府性机构供资支持。

2013年,一项旨在通过基因编辑创造出发光植物的项目通过众筹网站Kickstarter筹集到几乎50万美元的资金。

如今,FBI只能借助于生物黑客们自己,对可疑行为发出警告。巴尔的摩的约翰霍普金斯大学中心卫生安全主任托马斯称,“我相信FBI正在尽全力,但如果有人真的想作恶,那么还真没有一整套东西来阻止你。”

白帽生物黑客和FBI合作,有意控制潜在风险

FBI和许多白帽生物黑客实验室成为朋友,其中就包括布鲁克林的Genspace。在一条画满涂鸦的街道后,走过一扇不起眼的铁门,你就能看到一群生物黑客们正在接受训练——包括音乐人、工程师、退休职工等——他们定期聚集在此,上基因编辑速成课。

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▲Genspace实验室里,初学者们参加“生物黑客培训班”上速成课。图据纽约时报

在这个“生物黑客培训班”里,参与者们会学到基础的技术技巧,比如创造出会发光的海藻。

丹尼尔(Daniel Grushkin)是Genspace的联合创始人。正是他联系的FBI。“有人可能会打电话向你们报警,因为我们这群不是科学家的人却在一栋破旧大楼里搞着科学实验。”他回忆当时和FBI特工联系时如此说道,“但我们不是在制作毒品,我们也不是生物恐怖分子。”

他成为生物黑客圈内控制潜在风险的开拓者。这部分是因为他认识到,让初学者操控活的生物体使得这里“不像个黑客空间”,倒更像是“一个宠物商店”。

他规定了这一社群的指导原则:禁止在实验室中使用传染性病原体。社群里大多数人并未听说过Genspace和FBI的友好关系。如果违反安全准则,对多数人来说后果很简单,那就是失去会员身份——将欲行不轨的作恶者陷入孤立。但这些人可能仍会活跃在网上的各种生物黑客狂热者聚集区。

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▲生物黑客们在Genspace实验室里工作。图据纽约时报

他们都是受到乔赛亚•扎耶那的鼓舞——正是开头提到的那位对自己进行基因改造的第一人。扎耶那曾是Nasa的一名科学家,后成为著名生物黑客。

在一次采访中,扎耶那曾向粉丝们承认,DIY过程中是容易发生事故的。“我知道他们为何不对公众开放埃博拉(Ebola)的获取渠道。”他说,“如果有人正在用埃博拉做实验,而他们的房子着火了,那么埃博拉病毒有可能就会流出。”

即便是他自己,也对他发起的“生物黑客”运动有所忧虑。他计划用活青蛙做实验,鼓励其粉丝们在使用DIY基因编辑工具对自己做实验之前,要先在动物身上试试。

“毫无疑问将来肯定会有人因此受到伤害。”他说,“人们试图和彼此竞争,这一发展势头太过迅猛,超过我们所有人的设想,几乎快不可控了。这很恐怖。”

网购DNA碎片、基因组打印机 ,落入坏人手中的潜在威胁


如果生物黑客想从头做起制造出生物武器,或想利用致命病菌传播感染数百万人,他们可能最先要做的,就是网购。

有一家叫做Science Exchange的网站,正是充当了完成DNA交易分类网站平台的角色。它所组成的商业化生态系统,几乎可以将任何能够上网并持有有效信用卡的人与售卖克隆DNA碎片的公司连接到一起。

来自斯坦福的甘达尔,就经常购买此类良性DNA碎片。但他表示,那些心怀不轨的人可能很难被分辨出来。

但生物黑客们很快就可以把这些公司都抛弃了,因为一款一体化基因组打印机即将出炉:这是一种类似于喷墨式打印机的装置,届时可按照DNA的4种碱基AGTC来打印基因组。

其实类似款装置在机构性的研究所里早已存在,名为BioXp3200,售价6.5万美元。居家DIY的初学者们,则可以从“氨基实验室”(Amino Labs)的DNA Playground起步,这套工具比iPad的价格还要便宜,或者还可以选Odin的Crispr基因编辑工具,售价仅为159美元。

如果落入坏人手中,这类工具的确会造成威胁,但它们却帮助甘达尔走上了一条颇有前景的职业道路。

自11岁从书展买到一本病毒学的教科书后,他就迷上了这些。在不够年龄考驾照时,他便央求母亲经常载他去加州大学参加此类科研活动。而为避免分心,甘达尔开始只穿红色POLO衫。高中课堂上,他经常纠正生物老师的错误,还因在家中自制基因编辑的鲁莽行为而被当地一家科学展踢出。

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▲甘达尔在自己的实验室中DIY基因编辑。图据纽约时报

甘达尔勉强拿到了高中毕业证书,他所申请的每一所大学几乎都拒绝了他,但他最终却在斯坦福大学得到了一份生物工程相关职位。

他带着14件红色POLO衫到了现居地,和3位室友住在一起,并在卧室角落里继续克隆着DNA。

“这世界上只有两种东西可以瞬间毁灭掉地球上3000万人:核武,或者生化武器。”世界卫生组织(WHO)的流感防范顾问劳伦斯说道。“但美国政府只担心前者,和做了相应准备,却远没有考虑后者。这实在令我困惑。”

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DNA编辑变得触手可及

“网购DNA碎片、一体化基因组打印机即将出炉:这是一种类似于喷墨式打印机的装置,届时可按照DNA的4种碱基AGTC来打印基因组,其实类似款装置在机构性的研究所里早已存在,名为BioXp3200,售价6.5万美元。居家DIY的初学者们,则可以从“氨基实验室”(Amino Labs)的DNA Playground起步,这套工具比iPad的价格还要便宜,或者还可以选Odin的Crispr基因编辑工具,售价仅为159美元。”

不知道国内有没有相关仪器以及生物极客,其他国家的极客们都开始玩基因技术了,咱们科创要不要也引进

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[修改于 3 个月前 - 2018-07-15 22:55:41]

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