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种类繁多的技术正在迅速发展并相互融合,从根本上改变研究的开展方式,以及能够开展研究的人群。
威尔逊中心的一份报告指出,基因编辑、DNA合成、人工智能、自动化、云计算等技术,都在推动实验室变得更加智能、互联,报告题为《未来的智能互联生物实验室:第四次工业革命中的机遇与风险》。
目前,只需点击几下鼠标,就能自动、远程完成越来越多的研究任务。随着合成生物学工具的准入门槛不断降低,这些工具无疑也将实现自动化,甚至可能与人工智能相结合,提升基因工程的能力。
这或许有利于那些传统上无法获得必要工具的各方开发新型疫苗和疗法,但也带来了恶意利用这些技术来设计或编辑生物制剂或毒素的风险。
尽管人们已尝试通过治理措施,限制不法分子获取病原体或制造生物武器所需工具的途径,但创新步伐不断加快,留下了可能被利用的漏洞。值得庆幸的是,对人工智能和基因测序等技术的投资,也可能成为应对生物制剂滥用威胁不断上升的最佳防御手段。
审视我们的脆弱之处
可及性不断提高
《生物武器公约》(BWC)及其他早期针对生物袭击的治理措施制定之时,最大的威胁或许是生物制剂从BSL-4实验室(生物安全等级最高的实验室)中逃逸;如今,情况已不尽如此。危险的潜在来源正变得越来越容易接触,影响范围也日益全球化。
目前,人们认为天花病毒的现存毒株仅存放在两所戒备森严的BSL-4实验室(一所在美国,一所在俄罗斯),但其完整基因序列任何能上网的人都可以获取。要让病毒“复活”,目前可能还需要专业技术知识,但这种情况不会永远持续下去。马痘病毒的重建证明,具备实验能力的人目前已经能够做到这一点。随着技术进步,全球具备这种能力的人数正以惊人的速度增长。

关注这一威胁
新兴生物技术可能被武器化,这一潜在风险并未逃过美国情报界的关注。其《2016年全球威胁评估》指出:
“在监管或伦理标准与西方国家不同的国家开展基因组编辑研究,可能会增加制造潜在有害生物制剂或产品的风险。鉴于这种军民两用技术分布广泛、成本低廉且发展迅速,其遭到蓄意或无意滥用,可能对经济和国家安全产生深远影响。”
此外,总统科学技术顾问委员会(PCAST)在2016年的一份报告中指出,CRISPR等技术进步(包括这种基因编辑工具)可能遭到蓄意滥用。PCAST指出:“病原体可能被蓄意改造,以影响其传播,或使其能够抵抗现有的准备和应对能力。”
然而,尽管这些报告表明人们已认识到基因组编辑和合成生物学带来的威胁,却没有指出生物学与其他新兴技术融合所造成的风险上升和时间窗口缩短。我们过去看到的生物恐怖主义事件,大多依赖于将已知病原体武器化,例如从实验室或医院取得炭疽杆菌或鼻疽病原体;鼻疽是一种影响马匹的传染病。
由于许多此类生物制剂曾在袭击应对背景下接受研究,我们已经为应对它们做好准备。例如,美国设有战略国家储备库,储存大量炭疽疫苗。
然而,合成生物学与人工智能融合后,我们可能无法如此迅速地作出响应。不久之后,病原体可能被设计成能够逃避现有疫苗和疗法,从而引发一场旨在达到大规模杀伤性武器(WMD)级别的事件。
利用漏洞
新兴并相互融合、促使实验室变得更加智能互联的技术前景广阔,但确实也伴随着巨大风险。
合成生物学与人工智能、自动化相结合,而这些技术都日益普及,这意味着传统上局限于学术和政府实验室的工具正逐步向更广泛的人群开放。事实上,相关技术几乎已经就绪,不法分子可以利用合成生物学工具重新制造生物制剂或毒素,而且大体上无需亲自动手。
情景
不法分子只需在网上以不到10,000美元的价格购买一台二手DNA合成仪,就可能获得设计生物制剂的能力,而不必向供应商订购预先组装的寡核苷酸或基因。这台仪器可以用来组装大得多的基因乃至整个基因组,但要设计出足够危险的生物制剂,更快的办法是合成短的向导RNA序列。若再配上容易获得的Cas9酶,不法分子就能利用CRISPR系统编辑病毒或细菌,使其致病性更强。
只需进行几处编辑,就可能使病原体的毒力或传播能力增强。例如,H7N9禽流感病毒似乎只需发生三处突变,就能获得在人群中轻易传播的能力。
这种病毒的死亡率已经超过40%,不难想象,经过改造的H7N9会给医疗卫生体系和经济造成巨大冲击。不久之后,人工智能的进步可能使任何人都能测定所获得的病毒或细菌的基因组序列,并确定能够优化多种危险特征的编辑方案。
成本将极低,少数人甚至单独行动、意图造成伤害的人都能轻易负担。随着生物信息学工具日益先进,加上实验室自动化和云端互联能力,人们甚至可能不需要多少生物实验的隐性知识,就能获得一种足以导致大范围失能甚至死亡的生物制剂;在部署之前,也无需大量接触该制剂。
目前,通过现有基因序列获取重建的生物体或毒素,远比编辑它使其毒力增强容易,但编辑基因和基因组的门槛正在不断降低。
随着其他进展即将到来,现行有关生物制剂和技术获取及销售的治理措施可能很容易被规避。



