摘要: 合成生物學是當今發(fā)展前景廣闊的新興研究領域之一,由于應用廣泛，給環(huán)境和人類健康帶來的風險引發(fā)了科學倫理爭論，其生物安全和生物安保問題值得深入思考。本文結合國內外合成生物學發(fā)展現(xiàn)狀，從生物工程、合成基因組學、原型細胞、異源生物學、基因編輯等方面綜述了合成生物學中的潛在生物安全風險，從生物武器和生物恐怖、DIY合成生物學、實驗室生物安全等方面分析了合成生物學的生物安保問題。結合目前合成生物學有關的重要政策法規(guī)、技術遏制策略、技術管理體系，對我國合成生物學的生物安全監(jiān)管提出對策建議。

合成生物學為人類當前面臨的能源短缺、環(huán)境污染、疾病健康等方面的各種挑戰(zhàn)提供了解決方案，在生物醫(yī)學、生物制藥、化學化工、環(huán)境保護、生物能源、農業(yè)生產等領域展現(xiàn)了廣闊的應用前景。21世紀以來，隨著基因組學、系統(tǒng)生物學、生物信息學等生命科學研究方法以及計算機科學、基因工程等技術工具的快速發(fā)展和多學科交叉融合，共同促進著合成生物學的飛速發(fā)展。從病毒基因的重建，到單條染色體酵母的合成，再到基因編輯治療患者，科學家們打開了改造生命的大門。[1] [2] [3] [4] [5]與此同時，由于合成生物學具有“模塊化、標準化”等特點，在信息和實驗材料獲得愈發(fā)便捷的條件下，合成生物被無意或惡意地錯誤使用，從而產生的不可預估的負面影響越來越被人們擔心。本文從合成生物學的生物安全和生物安保風險、國際合成生物學的政策法規(guī)監(jiān)管和技術管理策略等方面進行闡述，從而對我國合成生物學生物安全和生物安保的管理等提出對策建議。

一、合成生物學的生物安全和生物安保風險1. 生物安全

合成生物學的生物安全（biosafety）主要是指防止危險生物因子與其他生物或環(huán)境之間意外相互作用可能對公眾健康和環(huán)境造成的風險。[6] 2019年發(fā)表在《環(huán)境科學與技術評論》的一篇綜述性文章將在合成生物學中確定的44種獨立風險因素劃分為與人類健康有關的四種風險類型，即過敏、抗生素耐藥性、致癌性和致病性或毒性，以及和環(huán)境污染有關的四種風險類型，分別是環(huán)境的變化或枯竭、與本地物種的競爭、基因水平轉移和致病性或毒性。[6]

按照涉及的技術方法不同，合成生物學可分為生物工程（bioengineering）、合成基因組學（synthetic genomics）、原型細胞（protocells）、異源生物學（xenobiology）等研究領域和分支。在生物安全方面，合成生物學可能與傳統(tǒng)的基因組工程或轉基因生物（GMO）有所不同，需要對這些領域的生物安全問題進行具體考慮。

（1）生物工程。這一分支領域是由將生物技術轉變?yōu)檎嬲墓こ虒W科的想法驅動產生的，主要研究內容包括對生物元件進行基因回路的組裝。生物工程在改善人類健康、農業(yè)和環(huán)境等方面創(chuàng)造了無數(shù)可能。例如，近幾十年來，通過對谷氨酸棒桿菌細胞工廠進行合成生物學方面的工程設計，提高其穩(wěn)定性，可增強細胞活力和對環(huán)境的耐受力。但經基因編輯的細胞若被釋放至環(huán)境中，極有可能造成微生物耐藥威脅、生物入侵和水平基因轉移等風險。[7]

（2）合成基因組學。這一分支領域以最小基因組（minimal genome）與底盤（chassis）研究為代表，最小基因組可研究難以獲取的基因或人工設計的核酸序列的生物學特性，也是人工合成生命體的首要步驟。2018年中國科學院完成了國際首例人工合成的單染色體酵母真核細胞的構建，將天然酵母的16條染色體融合，從而創(chuàng)建了只有一條線性染色體的“簡版”真核細胞，這也是世界上首例僅有一條染色體的全合成。

合成基因組學在DNA合成及組裝方面取得的重大突破推動了生命科學乃至整個自然科學領域的發(fā)展，尤其是在病毒人工合成領域的突破性進展為深入揭示病毒的本質及其遺傳改造提供了強有力的工具。從首次人工合成脊髓灰質炎病毒到人類內源性逆轉錄病毒（HERV）、葡萄阿爾及利亞潛伏病毒（GALV-Nf）等活病毒基因組的合成，[1][8][9]科學家一直在積極探索如何將合成基因組學應用到病毒研究。2018年，伊萊·戈茲（Eli Goz）等[10]利用合成及比較基因組學開發(fā)了一條完整的多學科流水線，用于生成和分析合成RNA病毒，并主要應用于登革熱病毒的合成。合成基因組學應用于病毒人工合成為病毒性能及功能研究開創(chuàng)了新思路，但致病病毒的生物安全問題也引起了廣泛關注，人工合作病毒的環(huán)境泄露、新型病毒的危害性等方面需要重視。

（3）原型細胞。最小基因組是通過由上而下的途徑尋找最小的生命模式，而原型細胞的目標則是從零開始構建簡單的生命形式。2018年，戈博·皮埃蘭杰洛（Gobbo Pierangelo）等[11]根據(jù)蛋白質聚合物原細胞空間受限的二元群落生物粘附力，描述了合成的原組織構建體的程序化組裝，為制造具有集體行為的人造組織樣材料開辟了新的路徑。2020年，托帕拉克·杜漢（Toparlak O. Duhan）等[12]則研究了生理條件下與哺乳動物細胞進行化學通訊的人工細胞的構建。這類人工細胞可通過刺激性應答，與神經元進行化學通訊并促進神經干細胞的分化。盡管尚未證明有在生理條件下可與真核細胞相互作用的人工細胞，我們也能預見到這一技術的發(fā)展前景。因此，在生物安全方面，仍需注意原型細胞釋放或暴露到自然環(huán)境中后，可能與天然細胞相互作用，以及應該靶向癌細胞的人工細胞是否感染正常細胞，或引起不可預知的作用，這些都需要進一步評估原型細胞的致敏性、致病性、生物穩(wěn)定性等，考慮可能的暴露途徑和釋放到環(huán)境中的不利影響。

（4）異源生物學。異源生物學主要是通過使用非自然的核酸或遺傳密碼設計和構建新的基因組，并將其導入細胞以發(fā)揮功能。研究內容主要包括異源核酸（XNA)、遺傳密碼擴展、遺傳密碼工程、新型聚合酶和定向進化等5個方面，是關于合成和生物操縱生物學器件及系統(tǒng)的研究。該領域重要的里程碑式研究是2014年丹尼斯·馬利舍夫（Denis A. Malyshev）等構建的一個大腸桿菌的半合成菌株，該菌株的DNA整合了一個A-T和C-G之外的非天然堿基對（X-Y），這是第一個可穩(wěn)定遺傳非天然堿基對、擴展了遺傳密碼表的人工合成生物。[13][14]此外，馬特勒·查爾斯·亞歷山大（Mattelae Charles Alexandre）等[15]針對合成核酸聚合物形成如發(fā)卡等二級結構潛力的研究表明，與天然核酸相比，基于脫氧木糖和木糖的核酸具有更高的穩(wěn)定性和環(huán)柔性，并且這些環(huán)在序列上的多樣性可能更多，使其成為適體開發(fā)的極佳候選者。施密特·馬庫斯（ Schmidt Markus）等[16]則開發(fā)了一種度量標準，可以計算成對遺傳密碼之間的距離，可用于構建遺傳密碼工程策略來創(chuàng)建語義上疏遠的生物并測試基因防火墻的強度。異源生物學在酶工程中的應用產生了很多不同于“經典”酶工程的異生酶（Xenobiotic Enzyme），為自然界的各種生物催化反應創(chuàng)造了新型酶。盡管許多新穎的異生酶可以在體外發(fā)揮作用，但其在體內的活性有待進一步證明。[17]

在活細胞中使用非標準生化系統(tǒng)，如異源核酸、替代堿基對等，對生物安全和風險評估具有一定影響。另外，通過異源生物學試圖設計出自然界不存在的生物系統(tǒng)，這些人工正交生命系統(tǒng)與標準生物體的相互作用以及對環(huán)境和生物自然進化的影響仍是未知領域。異種生物學還可能制造出全新的病原體，對人類健康產生威脅和引起的一些未知的風險問題。這些異源生物體對自然生物系統(tǒng)來說是“隱形”的，可能會逃避當前基于聚合酶鏈反應（PCR）、DNA測序或抗體等的標準檢測方法。[18]

（5）基因編輯。規(guī)律成簇間隔短回文重復序列（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats，CRISPR）是最初在細菌免疫系統(tǒng)中被發(fā)現(xiàn)的一段原核生物基因組重復序列，CRISPR/Cas9系統(tǒng)通過向導RNA引導Cas9蛋白特異結合到靶序列處并切割DNA雙鏈產生切口，隨后利用細胞的修復機制對該處DNA進行插入、缺失或替換等修飾，被證明可高效準確編輯哺乳動物基因序列。2019年北京大學-清華大學生命科學聯(lián)合中心鄧宏魁研究組[4]建立了基于CRISPR在人成體造血干細胞上進行CCR5基因編輯的技術體系，實現(xiàn)了經基因編輯后的成體造血干細胞在人體內長期穩(wěn)定的造血系統(tǒng)重建。該實驗通過基因編輯敲除成體造血干細胞上CCR5基因，再將編輯后的細胞移植到艾滋病患者體內，為“功能性治愈”艾滋病提供了新策略。

CRISPR/Cas9帶來了生物技術領域的革命性進展，但基因編輯技術仍存在很多潛在的生物安全問題。例如，在臨床應用中可能帶來的健康風險一直無法回避，在進行目標基因的編輯過程中可能還會在基因組的非目標位置進行編輯，或者由于使用CRISPR/Cas9技術導致雙鏈螺旋結構的DNA發(fā)生斷裂，可能致使染色體丟失、異位而引發(fā)癌癥等等。基因編輯技術還存在被誤用和濫用的風險，比如使用過程中操作不當、對遺傳物質造成意外改造或修飾，產生始料未及的新功能或新物種，或將基因編輯技術人為濫用于制造有害病菌、生物武器等，對國家和社會安全產生威脅。2018年賀建奎利用CRISPR/Cas9技術對胚胎進行基因編輯，通過胚胎植入前遺傳檢測和孕期全方位檢測，獲得有CCR5基因編輯的個體，其中存在巨大風險以及基因編輯的倫理問題。

2. 生物安保

生物安保主要是指防止無意、不適當、故意或惡意使用潛在危險的生物制劑或生物技術，包括開發(fā)、生產、儲存或使用生物武器，防控新發(fā)傳染病爆發(fā)，以及保障實驗室生物安全，對潛在危險的生物制劑和所有相關的信息、知識、工藝、做法和設備進行監(jiān)管，防止其未經授權的獲取、丟失、盜竊、濫用、轉移或故意釋放。[6]由于合成生物學研究的雙重用途性質，合成生物學在有益的應用方面具有巨大潛力，但也可能被濫用傷害人類或環(huán)境。

（1）生物武器和生物恐怖。生物武器是指類型和數(shù)量不屬于預防、保護或者其他和平用途所正當需要的、任何來源或者方法產生的微生物劑、其他生物劑以及生物毒素；也包括為將上述生物劑、生物毒素使用于敵對目的或者武裝沖突而設計的武器、設備或者運載工具。2018年6月，美國國家科學院（NAS）和美國國家科學、工程和醫(yī)學研究院（NASEM）發(fā)布的報告《合成生物學時代的生物防御》（Biodefense in the Age of Synthetic Biology）指出，通過原位合成使現(xiàn)有細菌變得更危險和制造有害生物化學物質的可能性已成為合成生物學最令人不安的能力之一，合成生物學技術的濫用導致其可被用于制造生物武器，將對民眾和軍事作戰(zhàn)產生巨大威脅。針對這一國際關注的問題，《生物武器公約》（Biological Weapons Convention）是第一個禁止生產和使用毀滅性武器的多邊裁軍條約。但隨著CRISPR/Cas9等基因編輯、基因驅動和基因合成等技術越來越多地被既有行業(yè)掌握，以及被政府有限監(jiān)督或失控的情況出現(xiàn)，人們開始對可能出現(xiàn)違反《生物武器公約》的行為感到擔憂。生物恐怖是指故意使用致病性微生物、生物毒素等實施襲擊，損害人類或者動植物健康，引起社會恐慌，企圖達到特定政治目的的行為。2001年10月發(fā)生在美國的炭疽事件使國際社會擔憂生物化學武器恐怖襲擊對現(xiàn)實產生威脅，而隨著合成生物學的發(fā)展，惡意行為主體利用合成生物學制造生物恐怖事件的概率也會大幅度增加。

（2）DIY合成生物學和技術謬用。隨著現(xiàn)代合成DNA能力的快速提升、生物合成流程變得更加精簡、生物遺傳序列信息的高度公開、低價便利的合成各種細菌病毒基因組的商業(yè)服務等因素，大大減少了合成生物學研究所需的基礎設備和時間，人工設計和化學合成危險細菌或病毒的技術障礙已經被打破。合成生物學的這種去專業(yè)化為“DIYbio”（Do-It-Yourself Biologist）、“公民科學”（Citizen science）、“生物黑客”（Biohacker）文化提供了機會。更多的人可以更便捷地獲取實驗材料和設備。有些生物黑客還能自己生產試驗設備來滿足其從事生物學活動的需求。這些人沒有經受專業(yè)的訓練和教育，安全意識不強，大多是出于興趣愛好進行研究，很可能引起技術繆用，導致合成生物學被濫用于個人欲望驅使的生物攻擊或非法生產毒品、非法生物經濟等。在此方面，美國聯(lián)邦調查局（FBI）與DIYbio社區(qū)開展了對話與合作，并贊助國際基因工程機器競賽（IGEM）和各種相關的生物技術會議，這種形式在美國生物黑客中已普遍被接受。[19]

（3）實驗室生物安全。實驗室“功能獲得”流感病毒引起了人們的關注，將高毒力禽流感病毒株適應于在哺乳動物之間傳播可能會帶來無法接受的風險，因為實驗室逃逸可能導致病毒大流行。[20] 2018年埃博拉病毒在剛果爆發(fā)，麥克馬倫·勞拉（ McMullan. Laura K.）等[21]在實驗室重組了爆發(fā)病毒株。雖然其發(fā)現(xiàn)為繼續(xù)進行試驗性治療提供了理論依據(jù)，并建立了利用反向遺傳學為爆發(fā)中的反應活動提供信息的范例，仍然存在毒株從實驗室泄露的風險。布拉澤夫斯基·托馬斯（Blazejewski Tomasz）等[22]開發(fā)了一種算法來預測從頭開始的序列糾纏，并通過實驗生成了功能合成的重疊基因。這項工作有助于穩(wěn)定垂直基因的進化并限制水平基因的流動，使對天然和工程重疊基因的更深入探索成為可能，并在新興應用中促進了增強的遺傳穩(wěn)定性和生物圍護。

對于烈性傳染性細菌或病毒的合成生物學研究，生物安全實驗室（BSL實驗室）是進行高致病性病原生物試驗的重要場所。因此，實驗室的生物安保與管理也是一個重要的問題，如果感染性致病因子在科學研究過程中防護不當，將會對研究人員和實驗室環(huán)境產生危害和污染。另外，由于實驗室人員的失誤、管理不嚴、設施故障、程序問題等情況造成實驗室病原體暴露或泄漏事件時有發(fā)生，也將對周圍自然環(huán)境帶來難以估量的風險。

二、合成生物學的生物安全和生物安保管理1. 政策法規(guī)監(jiān)管

近十年來，《生物多樣性公約》（Convention on Biological Diversity）締約方大會一直關注合成生物學及其生物安全議題。2014年，《生物多樣性公約》第十二次締約方大會首次將合成生物學作為單獨議題進行討論，大會通過了關于合成生物學屬于現(xiàn)代生物技術范疇的定義，認定當前利用合成生物學技術所構建的生物機體屬于《卡塔赫納生物安全議定書》（Cartagena protocol on Biosafety）之下有關改性活生物體的定義范疇，并敦促各締約方積極采取預防性措施，建立或實施與該公約相一致的有效風險評估和管理體系，以監(jiān)管合成生物學相關的任何生物體、部件及其產品的環(huán)境釋放。公約締約方第十五次大會于2021年10月11日在中國昆明舉辦，合成生物學作為重要議題納入會議議程?！渡锒鄻有怨s》的科學、技術和工藝咨詢附屬機構（Subsidiary Body on Scientific, Technical and Technological Advice，SBSTTA）也多次召開針對合成生物學問題的專家會議，強調合成生物學的科學不確定性，敦促締約方采取預防措施處理合成生物學對生物多樣性可能帶來的威脅，并針對當前監(jiān)管措施給出具體指導意見，如完善監(jiān)管體系、開展環(huán)境和社會經濟影響評估、加大風險評估研究能力建設等。

美國一直是合成生物學研究領域的世界領先者，最早的合成生物學政策討論也始于美國。2017年12月《美國國家安全戰(zhàn)略》（National Security Strategy of the United States of America）發(fā)布，該戰(zhàn)略全面闡述了美國關于國家安全的政策立場，提出要從檢測、防擴散、提高應急響應速度等方面采取行動。NAS和NASEM研究了具有雙重使用屬性的合成生物學的現(xiàn)實意義，并在2018年發(fā)布的《合成生物學時代的生物防御》報告中指出合成生物學擴大了潛在的生物防御問題范圍。2019年7月，美國政府宣布加強部署生物盾牌計劃，增加經費預算。2020年11月，拜登政府確認最高國家安全和外交政策團隊成員，在抗疫方面將恢復白宮國家安全委員會全球健康安全和生物防御局，重啟病原體追蹤計劃，重新加入WHO。從美國采取的系列舉措推測，未來美國有可能會重塑生物安全防控體系，這也標志著美國對生物安全的重視程度將提升到新的水平。[23]歐盟關于合成生物學的監(jiān)管仍主要建立在對轉基因生物（Genetically modified organisms，GMOs）監(jiān)管框架基礎上，沿用《轉基因生物管理條例》（The regulation of Genetically modified organisms）管理合成生物學，但歐盟目前仍在評估基因編輯和合成生物學之間的區(qū)別和聯(lián)系，以確定是否需要對合成生物學單獨立法。英國在生物安全立法與管理、保障生物安全方面積累了豐富的實踐經驗。2018年7月，英國發(fā)布《英國國家生物安全戰(zhàn)略》（UK Biological Security Strategy），詳盡闡述了英國在現(xiàn)有活動基礎上應對生物風險的做法，包括加強信息收集、共享、評估及國際合作以促進了解當前和未來可能面臨的生物風險，加強各政府部門、國際雙邊和多邊、學術界和產業(yè)界之間的協(xié)調和合作，加強邊境控制以防止生物風險過境，制定英國政府應對重大國際疾病暴發(fā)的計劃等多項行動建議，強調英國政府將全力保護英國及其利益免受重大生物安全風險的影響。與此相關的還有一系列生物安全戰(zhàn)略指導，例如，《2015年戰(zhàn)略防御與安全評論》（The National Security Strategy and Strategic Defence and Security Review）、《全球健康安全和英國抗菌素耐藥性戰(zhàn)略》（Antibiotic Resistance- A Threat to Global Health Security and the Case for Action）、《反恐戰(zhàn)略》（Counter-terrorism strategy）、《2020年國家反擴散戰(zhàn)略》（National Counter Proliferation Strategy to 2020）等。2019年7月，英國國家安全戰(zhàn)略聯(lián)合委員會發(fā)起“生物安全和公共衛(wèi)生：為傳染病和生物武器威脅做好準備”調研，評估政府在生物安全和公共衛(wèi)生方面的工作，完善政府處理生物安全威脅的方案。[24] 我國也不斷加強生物全安的政策制定，《中華人民中和國生物安全法》（以下簡稱《生物安全法》）以總體國家安全觀為指導思想，聚焦生物安全領域的主要風險，進一步加強生物安全風險防控體制機制，在重大新發(fā)突發(fā)傳染病、動植物疫情，生物技術研究、開發(fā)與應用，病原微生物實驗室生物安全，人類遺傳資源和生物資源安全，生物恐怖襲擊和生物武器威脅等生物安全風險等方面做出了具體規(guī)定。[25]

2. 提升生物安全能力

關于合成生物學的生物安全問題，國內外相關領域科研人員的主要觀點傾向于新技術是可控的，其擴散是可預計的。[26]從技術層面來看，可通過物理措施和生物遏制等手段，阻止人工改造生命體在非可控條件下的復制和增殖、遺傳信息的轉移和非控制性進化及環(huán)境適應。[27]物理措施主要通過設備、過程和生產計劃的工程設計，把人工改造的生物體通過各種方法局限在一個可控的空間范圍內，阻止其擴散到非可控的區(qū)域。生物遏制常用的策略包括誘導系統(tǒng)、營養(yǎng)缺陷體、內毒素與抗內毒素對等。[28]誘導系統(tǒng)的工作原理是只有存在特定誘導物時，合成生物才表達導入的基因，然而所需的誘導劑在自然環(huán)境中并不常見，因此當發(fā)生合成生物的實驗室逃逸后，由于不能表達其工程特性而可以避免可能帶來的潛在風險。營養(yǎng)缺陷體則是由于合成生物本身不能產生特定的必需化合物，必須由特定培養(yǎng)基提供。內毒素與抗內毒素對是一種遺傳回路設計策略，相關元件在激活時會導致細胞死亡（也稱“殺死開關”，kill switches）或在發(fā)生水平基因轉移的情況下會導致新宿主死亡的一種遺傳改造策略。這些策略雖然可以有效地在特定環(huán)境之外控制合成生物的增殖，但單獨使用時有局限性，一般會將多種策略組合構建多層遏制體系。

DNA水印或條形碼，是檢測和鑒定合成DNA污染的一個重要的生物安全措施，如果不慎發(fā)生合成生物泄露到周圍環(huán)境的事件，通過在合成基因組多個位置嵌入的獨特合成DNA“條形碼”，可有效地追蹤環(huán)境中的合成生物傳播和水平基因轉移事件，還可以通過這種“DNA水印”標記為商業(yè)上的專利工程菌株提供知識產權保護。如丁加·弗拉德（Dinca Vlad）等[29]于2021年4月發(fā)表的文章中就為歐洲蝴蝶組裝了第一個高分辨率DNA條碼參考文庫，該數(shù)據(jù)庫為保護和研究進化過程、隱形物種等提供了獨特的資源。

另外，有研究人員提出創(chuàng)建正交化合成生物元件，預防人工合成生物與自然生物的遺傳信息交換。在這方面，通過XNA、非標準堿基對的使用、四聯(lián)密碼子閱讀框擴展氨基酸類型、不同于三方DNA-RNA-蛋白質結構的系統(tǒng)組合等方式，科學家正致力于創(chuàng)造異種生物學系統(tǒng)來構建自然生命和合成生物之間的“基因防火墻”，從而可以避免遺傳物質通過水平基因轉移或有性繁殖的方式在異源生物和自然生物間進行交換，似乎有望產生具有更難破解的安全鎖的合成生物。在實驗室中創(chuàng)造與自然生命形式正交的未來生命形式，例如基于XNA的生命形式，可能預示著生物安全的最后防線，并且正交性的層級越多越安全。[18]

除了以上對合成生物本身加入某種機制予以控制或用于溯源之外，科學家還應嘗試設計一些監(jiān)控系統(tǒng)以應對合成生物學的生物安全或安保問題。例如減少脫靶效應、提高基因編輯準確性是實現(xiàn)基因編輯在臨床進一步應用的關鍵，開發(fā)高效、準確的脫靶檢測方法則是有效跟蹤CRISPR/Cas臨床應用安全性的重要手段。

3. 建立技術管理體系

1974年，美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）成立了重組DNA咨詢委員會（Recombinant DNA Advisory Committee，RAC），主要負責對涉及使用操縱核酸的新興技術開展的研究進行監(jiān)管，同時對人類基因治療方案進行審查和討論。近年來基因治療、基因編輯等技術興起，相應監(jiān)管制度不斷更新。2018年8月，NIH主任弗蘭西斯·柯林斯（Francis S. Collins）和美國食品和藥物管理局（FDA）局長斯科特·戈特利布（Scott Gottlieb）發(fā)表聯(lián)合署名報告，闡述了對治療人類疾病的基因療法監(jiān)管政策的變化趨勢，以及為促進基于基因療法、基因編輯等新興生物技術的醫(yī)療產品的上市和管理將做出的努力。在報告中，NIH希望將RAC作為當今新興生物技術的顧問委員會，同時希望確保其透明度。報告倡導所有的利益相關方共同合作來實施這些改變。隨著科學技術的發(fā)展，新興技術的不確定性大量存在，因此監(jiān)管體系需要持續(xù)更新，同時監(jiān)管重心也在不斷轉移，由國家權威部門到各相關機構，監(jiān)管體系繼續(xù)細化與完善。[30]歐盟認為合成生物學屬于DNA重組技術的范疇，將其納入現(xiàn)有的轉基因技術的監(jiān)管體系中，基于《轉基因微生物的封閉使用法令（98/81/EC）》《轉基因生物環(huán)境釋放法令（2001/18/EC）》等一系列指令在歐盟一級形成統(tǒng)一的監(jiān)管體系，各成員國在此基礎上根據(jù)本國國情制定法規(guī)、設置倫理審查機構或生物安全委員會以負責具體的合成生物學監(jiān)管工作。英國自2007年之后建立了單一的、統(tǒng)一的生物安全監(jiān)管政府機構——健康與安全執(zhí)行局（Health and Safety Executive，HSE），對生物技術安全的政策與監(jiān)管程序進行了重大改革，HSE是病原體監(jiān)督、研究，實驗室檢查和研究監(jiān)測的主要監(jiān)管者，同時作為生物安全政策的顧問、監(jiān)管者和執(zhí)行者。[31][32][33]

三、治理對策建議

美英中三國是全球合成生物學科技創(chuàng)新的引領者和先行者[34]，但與歐美國家相比，我國在合成生物學的技術安全管理、評價方法和監(jiān)控體系等方面仍存在相對滯后和不完善等問題[31][33]?！渡锇踩ā分灰?guī)定了生物安全領域法律的基本原則和要求，是一部基礎性、全局性的框架法，總體而言，目前為止我國尚無針對性的合成生物學技術及其產品的法律法規(guī)，系統(tǒng)完善的合成生物學管理體系尚待建立，[32][35]以下從幾個方面對我國合成生物學的生物安全風險管理提出建議。

1. 建立倫理審查機制

政府應建立倫理審查組織——各個級別的倫理委員會，對合成生物學研究進行倫理審查和監(jiān)督。委員會成員應該覆蓋大部分相關領域，不僅包括合成生物學家、生物安保專家、生物武器專家、公共衛(wèi)生專家等自然科學家，還應包括倫理學家、社會學家、法學家等社會科學家，同時遴選非本機構的社會人士參與。委員會的職責包括：審查合成生物實驗方案是否符合科學性和倫理合理性；討論技術研發(fā)的必要性，有無更安全的可替代技術；組織專家進行風險評估，重點監(jiān)管烈性傳染性細菌或病毒等危險微生物的合成研究；審查實驗室的平臺資質以及科研人員的專業(yè)素養(yǎng)和道德水平；確保受試者的安全、健康等權益受到保護等。委員會的審查過程應具有連續(xù)性，包括初始審查、跟蹤審查以及復審。倫理委員會委員應定期接受合成生物學知識、生命倫理知識及相關法律法規(guī)知識培訓，增強倫理審查能力。

2. 建立健全法律法規(guī)體系

道德賞罰主要依靠社會輿論和自律，但不具有強制性，法律則由國家強制力保障實施，能夠有效杜絕危害人類和生態(tài)環(huán)境的行為發(fā)生。所以要解決合成生物學的倫理問題僅僅依靠道德約束是不夠的，更需要依靠法律的強制性保障。《生物安全法》規(guī)定，“從事生物技術研究、開發(fā)活動，應當遵守國家生物技術研究開發(fā)安全管理規(guī)范。從事生物技術研究、開發(fā)活動，應當進行風險類別判斷，密切關注風險變化，及時采取應對措施?！比欢铣缮飳W與其它生物技術不同，其工程化概念以及從頭合成生命的理念可能會帶來意想不到的后果，因此僅靠生物技術研究開發(fā)安全管理規(guī)范還不夠，必須建立專門的合成生物學管理的規(guī)范性文件，包括法律、制度或規(guī)章，使得各項活動有法可依。我國可以參考國內外轉基因生物管理的相關文件及相關法規(guī)，制定針對合成生物學的國家層面的管理法規(guī)。在相關法規(guī)中應明確需受到約束的合成生物學技術或行為，建立統(tǒng)一的規(guī)范性描述語言。同時，國家和相關部門還應定期召集各領域專家，征求公眾的廣泛意見，對合成生物學管理的法律條款和指導意見進行討論，并及時向全社會公布。

3. 建立安全評審制度和監(jiān)督機制

政府應該協(xié)調農業(yè)部、生態(tài)環(huán)境部、疾病預防控制中心、衛(wèi)生健康委員會以及合成生物學管理委員會等機構建立安全評審制度，對新型合成生物產品的研發(fā)實行小組評議、共同決策。評審小組必須對合成生物項目研究進行風險評估，按照風險等級以及應用類型對合成生物產品進行分類管理，重點監(jiān)管合成病毒等危險的目標試驗活動。政府還應建立和完善監(jiān)督機制，定期檢查實驗室的安全管理設施和制度，巡視實驗室工作人員規(guī)范操作及設備維護保養(yǎng)情況，檢查危險制劑的運輸和儲存狀況等，防范由于失誤造成意外傷害。此外還應該嚴格管理合成生物公司的訂單服務，防止被惡意利用。

4. 制定安全保護措施

為保障安全，在合成生物中植入“自殺基因”或其他類型的自我毀滅觸發(fā)器，或者將合成生物設計為必須依賴非標準氨基酸等某種自然界不存在的特殊營養(yǎng)成分才能存活，這些安全保護措施能有效控制合成生物的惡性擴散和繁殖，降低甚至消除生物安全風險。同時安全保護措施必須隨著合成生物學的科技進步不斷升級，確保其生物安全。當然有人說在數(shù)量巨大的合成生物里內置“自殺基因”等自我毀滅裝置并不是一個方便的解決方案，但是目前沒有更好的方法，只能姑且用之。尋找新的更加便捷的安全保護措施是發(fā)展合成生物學的重要任務。另一方面，公共和私人資金的投入是安全保護措施制定和被廣泛實施的保障，政府和相關部門應該對安全保護措施的研發(fā)加大支持和鼓勵，確保其成為合成生物學從業(yè)人員的標準工具。

5. 加強實驗室安全管理和培訓

建立合成生物學研究相關的生物安全實驗室內部安全管理規(guī)范和運行體系，把實驗室生物安全自查和內部管理作為風險評估和安全檢查的重要考核指標。政府可以借鑒國外《高致病性病原體的管理辦法》《實驗室生物安全手冊》等已有的管理措施，組織合成生物學專家制定一個全面的、彈性的安全管理制度，對于可能出現(xiàn)的風險做出預判和應對方案，一旦出現(xiàn)問題能夠迅速做出反應，尋找最優(yōu)解決途徑，及時恢復工作。對于某些特殊的危險崗位實行雙人工作制，增加安全性。定期對實驗室工作人員進行安全培訓，尤其對學生以及實習人員等新手必須加強培訓力度，實驗過程應該有經驗豐富的帶教老師陪同。此外，還應定期對合成病毒研究人員進行倫理培訓，提高他們的生命倫理意識，自覺遵守生命倫理原則，并貫徹落實到自己的工作中。研究人員可以通過培訓加強與倫理學家交流，征求他們的意見，實現(xiàn)跨學科對話。

6. 對DIY從業(yè)者進行有效引導

由于大部分DIY從業(yè)者沒有接受過正規(guī)的學術訓練，倫理意識薄弱，分布十分隱蔽且分散，增加了監(jiān)管難度。筆者認為政府可以在社區(qū)建立正式、開放的實驗室，為DIY從業(yè)者提供正規(guī)的科研場所，同時督促其遵守實驗室安全管理條例的情況，使他們的活動合法化。政府還可以創(chuàng)辦合成生物學微信公眾號等網(wǎng)絡平臺，宣傳生物安全和倫理知識，開設網(wǎng)絡答疑專欄，使業(yè)余愛好者能夠與合成生物學以及生物安全專家交流。政府還應該鼓勵生物黑客等DIY組織建立非正式倫理規(guī)范：信息免費、信息共享、自由、平等、減少污染、不傷害人類、尊重受試者等，倡導他們樹立健康的道德觀念，將生物DIY團體所蘊含的巨大的科技能量引導到合法的、有利于我國高科技建設的道路上來。

7. 發(fā)展責任文化

合成生物學能夠幫助人類解決能源、醫(yī)學、農業(yè)和環(huán)境等方面的問題，承擔著重要的社會責任，政府應該鼓勵研究機構和企業(yè)建立責任文化。主要包括兩個方面：外部責任是對相關從業(yè)人員實行問責制，將責任落實到每個組織機構和工作人員身上，預防危險的發(fā)生；內部責任是對從業(yè)人員進行安全責任教育，培養(yǎng)責任意識，激發(fā)他們的內生動力。政府應該定期評估當前問責制的有效性，確定是否需要增加新的責任措施，同時也要避免過分限制學術自由。研究人員、科研機構、監(jiān)管部門、公眾以及其他合成生物學從業(yè)人員都應該參與到這一進程中。此外，還應促進合成生物學“負責任創(chuàng)新”研究，從加快立法、評估風險倫理、教育與監(jiān)管、宣傳普及、跨學科合作等角度，建立健全我國合成生物學“負責任創(chuàng)新”的體制機制，推進國家科技創(chuàng)新治理體系和治理能力的現(xiàn)代化。[36]

8. 加強國際合作構建全球共同體

在全球化時代，合成生物學作為最有前景的新興生物技術，逐漸在世界范圍內產生重要影響。我國政府必須認識到國際合作對于發(fā)展合成生物學的重要性，應積極采取措施加強與各國政府、世界衛(wèi)生組織、世界貿易組織、國際合成生物學協(xié)會以及非政府組織等相關機構的聯(lián)系與合作，促進合成生物學研究的持續(xù)國際合作與交流。積極參與或主導國際合成生物學安全性相關科學工程計劃的研究與開發(fā)，深度參與全球科技治理，擴大我國在合成生物學相關規(guī)則制定上的國際話語權，積極融入相關國際立法和協(xié)商對話之中。生物安全同樣代表著全球公共利益，需要國際對話與合作以達到最低生物安全標準，由于技術及其研究的日益全球化和分散的性質，合成生物學生物安全治理實踐的多樣化所帶來的挑戰(zhàn)變得更加嚴峻，[37]應從總體生物安全的框架下，構建合成生物學的生物安全應對策略和科學促進共同體。[38]

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Research on Biosafety and Management Countermeasures of Synthetic Biology

MA Li-li1, OU Ya-kun2, REN Yi-jia3, LEI Rui-peng2 , LIU Huan4,5    

1. Wuhan Library of Chinese Academy of Sciences;
2. Huazhong University of Science and Technology;
3. Wuhan University;
4. University of Science and Technology of China;
5. Wuhan Institute of Virology, Chinese Academy of Sciences

Abstract: Synthetic biology is one of the emerging research fields with broad development prospects, however, the risks to environment and human health brought by the wide application of synthetic biology have also caused new scientific and ethical debates, and the biosafety and biosecurity issues of synthetic biology deserve further consideration. In this paper, combined with the development status of synthetic biology, the potential biosafety risks of synthetic biology were reviewed from the aspects of bioengineering, synthetic genomics, protocells, xenobiology and gene editing, and the biosecurity issues of synthetic biology were analyzed from the aspects of biological weapons and bioterrorism, DIY synthetic biology and laboratory biosafety. Then combined with the analysis of the important policies and regulations, technology containment strategy and technology management system related to synthetic biology, countermeasures and suggestions on biosafety supervision of synthetic biology for China were put forward, in order to provide reference for the biosafety and biosecurity management of synthetic biology in China.

Keywords: synthetic biology    biosafety    biosecurity    risk management    policies and regulations    

作者簡介：馬麗麗，中國科學院武漢文獻情報中心副研究館員。研究方向為學科情報研究與服務;
歐亞昆，華中科技大學副教授。研究方向為科技倫理學;
任怡佳，武漢大學。研究方向為生物技術;
雷瑞鵬，華中科技大學教授。研究方向為科技倫理學、生命科學哲學;
劉歡，中國科學技術大學副教授；中國科學院武漢病毒研究所。研究方向為微生物學、生物安全。

項目資助：國家重點研發(fā)計劃“合成生物學”專項“合成生物學倫理、政策法規(guī)框架研究”（2018YFA0902400）；國家社會科學基金青年項目“合成生物學的安全倫理問題及其對策研究”（18CZX020）。

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