合成基因組發表兩月部分國際反應

　　我們也必須記住，自然界本身就是一名已經存在的專家，她在創造可對人類造成極大危害的微生物。合成生物學的最新進展并不一定會把我們帶到比現有技術或自然界本身更接近傷害的道路。

　　慎重的民主就要聽不同的觀點，考慮對方的論點，最好找到共同點，至少要尊重不同觀點，然后作出決定。面對復雜問題各方觀點不一致時，最好的辦法是要有對公眾透明的專家審議。

　　無論何時，科學發展時，我們必須權衡和管理由于這種發展著的科學所構成的安全、健康及環境風險。幸運的是，這種評價可以建立在現有的調控框架基礎上。

　　美國文特爾研究所(J. Craig Venter Institute，簡稱為JCVI)合成細菌基因組的論文發表后，在世界上引起很大反響，包括政府層面、學術界、產業界、各種媒體及社會公眾。為了促進我國充分發揮合成生物學的潛在應用，避免可能產生不利的影響，我們需要共同努力，以確保我國合成生物學的研究及應用沿著健康的道路快速發展。本文介紹了合成細菌基因組發表兩個月來，美國、英國國家層面及一些國際著名學術刊物的反應，供我國有關部門及研究開發同行參考。

　　2010年5月20日，《科學》雜志在“科學快報”在線發表了JCVI題為《由化學合成的基因組所控制的細菌細胞的創造》的論文。論文報告了從數字化的基因組信息開始，設計、合成和組裝了一個1.08 兆堿基對的蕈狀支原體基因組，將其移植進一個山羊支原體受體細胞，從而創造了一個僅由合成染色體控制的新的蕈狀支原體細胞。新細胞內僅有的DNA是所設計合成的DNA序列，具有所預期的表型性質，有連續自我復制的能力。文特爾等將新細胞命名為JCVI-syn1.0。

　　2010年5月20日，在合成基因組論文發表的當天，美國白宮發表總統奧巴馬給生物倫理研究總統委員會主席Amy Gutmann的信。針對日前研制出一種包含合成基因組的細胞完全能夠自我復制的新突破，奧巴馬要求該委員會來全面研究這個突破的各種影響，在6個月內完成報告，提出建議。

　　2010年5月20日，在合成基因組論文發表的當天，《自然》雜志在線發表了對8位合成生物學專家的采訪，對由JCVI創造的“合成細胞”所帶來的科學和社會影響進行評價。《自然》在5月27日一期的“觀點”專欄內，以《合成細胞之后的生命》為題發表了這8位專家的看法。

　　2010年5月21日，《科學》在“新聞”專欄內以《合成基因組給細菌帶來新的生命》為題，詳細介紹了JCVI發展合成基因組的歷程。同時，也發表了一些專家學者的評論：俄勒岡州里德學院的哲學教授、《人工生命》雜志的主編Mark Bedau認為，這是“生物學和生物技術歷史上的一個關鍵時刻”；約翰霍普金斯大學酵母生物學家Jef Boeke 認為，“這代表了合成基因組新領域一個重要的技術里程碑”；范德比爾特大學分子生物學家Anthony Forster 認為，“這是一個漂亮而驚人的成就”，同時，他和其他一些人也認為，這項工作并沒有創造一個真正的生命形式，因為合成的基因組是放到了一個已有的細胞內。研究人員強調，目前文特爾團隊使用的這項技術是太復雜了，其不可能被任何潛在的生物恐怖分子所用。盡管如此，加州大學伯克利分校的人類學家Paul Rabinow認為，“這個實驗將肯定會重新構筑倫理的想象力”。MIT的社會科學家Kenneth Oye說，“長遠看，這個方法將越來越多地用于合成新設計的基因組，但是目前我們正在探查其長遠的利益及長遠的風險是什么”，“當越來越多的人工生命到來時，調控管理部門應當及時建立適當的調控政策”。紐約石溪大學教授Eckard Wimmer（他領導的團隊2002年創造了第一個合成病毒）說，“不幸誤用的可能性存在著”。文特爾說，他的研究所已經申請了覆蓋這項工作的幾個ZL，并且轉讓給他的合成基因組學公司（該公司為這項研究提供了很多資助）。加拿大渥太華一家技術監督集團（ETC Group）認為，這種行為會導致合成生命的壟斷，但是其他一些人并不擔心。MIT的Kenneth Oye教授說，鑒于目前對于授予和支持這類ZL的大氣候，“合成基因組學公司不可能成為合成生物學的‘微軟’”。酵母生物學家Jef Boeke 說：“有一件事是真的，一些有趣的生物將會從JCVI的實驗室涌現出來。”2010年5月21日，《科學》雜志的播客（Science Magazine Podcast）還就文特爾等的論文對文特爾進行了連線采訪，同時刊登了采訪的長篇文字材料。

　　2010年5月27日，《自然》在該期發表了題為《我們自己造成的挑戰》（Challenges of our own making）的社論，指出“一個合成基因組的成功移植，突出了由合成生物學所提出的未解決的倫理和安全問題”。同一期還在“新聞”專欄以《合成基因組重新設定生物技術的目標》為題，介紹了該技術的發展過程及一些專家的評論，指出“能夠重新啟動一個密切相關物種細胞的基因組組裝，僅是較長路線的一步”。

　　2010年5月27日，奧巴馬的信件發出僅一周，美國國會能源和商務委員會率先舉行了關于“合成基因組的發展對人類健康和能源影響”的聽證會。邀請的證人有：JCVI所長文特爾博士，加州大學伯克利分校教授Jay D. Keasling博士，斯坦福大學助理教授Drew Endy博士，黑斯廷斯中心《黑斯廷斯報告》總編輯Gregory E. Kaebnick博士，美國國家過敏和傳染病研究所所長Anthony S. Fauci醫學博士。

　　該委員會主席Henry A·Waxman首先作了發言：在美國科學研究的范圍和深度是無與倫比的，其結果是導致美國人及世界上很多人健康的生活，并享受現代技術的進步。作為政策制定者，我們要促進大有前途的發現，同時確保研究是負責任地進行及應用。因此，我們的工作是要理解科學涉及和不涉及的內容。我們需要將“引人注目的頭條新聞”和“科幻場景”與科學家正在做什么和他們的研究可能導向何處區分開來。我們了解到研究人員在合成基因組方面已經取得重要進展，來自美國微生物學會的眾多觀察者及梵蒂岡的報紙已經注意到這種研究的潛在好處。今天，我們將更多地了解合成基因組及合成生物學其他方面更多的情況。我們將探索對于改進健康、保護環境、滿足能源需要等方面潛在的應用。我們也將討論倫理道德的影響，需要負責任地管理風險。基因工程已經有重要的醫學應用，合成生物學有潛力減少我們對石油的依賴，而且強調氣候變化問題。用微生物生產汽油的研究正在進行之中，研究還可以開發能清理油污的微生物，這可以用于清理墨西哥灣的油污。合成生物學的希望沒有減弱它正在負責任地進行和應用的重要性。無論何時，科學發展時，我們必須權衡和管理由于這種發展著的科學所構成的安全、健康及環境風險。幸運的是，這種評價可以建立在現有的調控框架基礎上。

　　如下為證人證詞。

　　文特爾的證詞：他首先介紹有關基因組“read”（基因組測序及分析）和基因組 “write” （基因組設計）的情況，接著將人們經常問到的問題歸納為：合成基因組與標準的分子生物學、基因工程有何不同？為何要構建合成細胞？這個研究所創建的合成細菌細胞是“從頭創造生命”嗎？合成細胞的潛在用途是什么？在科學及其所產生的技術領域有什么樣的影響？與合成生物相關的風險有哪些？這些技術的風險能使其潛在的利益黯然失色嗎？合成基因組以人類或人為對象做過任何什么工作嗎？有什么保護、控制措施準備妥當以防止偶然地向環境釋放？這種工作已經被美國政府或任何其他組織評審檢查過嗎？如果有的話，什么樣的法律法規或調控措施應當應用于這種研究領域？JCVI下一步將做什么？該研究已經申請ZL了嗎？文特爾對這些問題一一作了回答。特別需要提到的是，JCVI 2003年發表的合成病毒phiX174論文和最近的合成基因組論文，在發表前已經經過美國政府最高水平的評審檢查，包括白宮一些辦公室（國土安全辦公室、科技政策辦公室、國家生物安全科學顧問委員會、能源部、國家衛生研究院等）。文特爾在證詞中還詳細介紹了合成細菌細胞的研究過程、合成基因組及合成生物學的定義、合成基因組有益的應用、JCVI十幾年來在合成生物學所涉及的倫理和社會問題方面所做的工作以及相關政策的討論。

　　Keasling 的證詞：他首先介紹了合成生物學與基因工程、分子生物學的顯著不同，以他1992年到加州大學伯克利分校工作時，由于生物組分零件的缺少，給工作帶來的極大不便及大量時間的耗費，強調了標準組分組裝的重要性；介紹了他的主要研究是生產抗瘧疾藥物、生物燃料及其取得的成功；表明合成生物學的光明前景，需要繼續得到政府的全力支持資助。在介紹美國NSF資助的“合成生物學工程研究中心”的工作時，除了介紹構建標準的、可靠的、安全的生物零件外，也提到研究有關這項強有力的技術所涉及的安全、倫理問題，并作好準備以確保安全地明智地使用合成生物學技術。

　　Endy的證詞：他用較大篇幅介紹了他的觀點：合成生物學就是使“生物學更容易更簡單”。他舉例說明，NIH年度預算的5％用來資助研究人員，這些人員要花50％的時間用手工來操作DNA! 他介紹了他目前在加州埃默里維爾的研究工作，目標是用兩年時間建立一個操作系統，以支持在大腸桿菌中進行大規模的可靠的遺傳編程，為工業生物技術服務。該系統大約有3000個標準生物零件編碼不同的細胞控制功能，將免費供所有研究者使用。此外，他還較詳細介紹了合成生物學對能源的影響，并用兩段話分別說明如何保證研究實驗人員自身的安全問題“safety”和不對社會、環境造成危害的安全問題“security”。

　　Kaebnick的證詞：他的證詞的目的主要是將合成生物學放到一個被廣泛認可的框架，以便考慮新技術的倫理。所關心的問題分成兩大類：先把結果放在一邊，只考慮合成生物的創造本身是好事還是壞事，這屬于固有的關切；另一種是考慮潛在的結果（益處及風險）。證詞從以下幾方面闡述：固有的關切(宗教與玄學、關切合成生物學將會在道德上削弱重要的概念、關切人與自然的關系 ）；包括結果的關切(關切社會公正、生物安全、濫用誤用)。

　　Fauci的證詞：他首先介紹了國家過敏與傳染病研究所（NIAID）的研究情況以及在資助與基因組有關的研究領域的巨大投資，而基因組研究獲得的知識使得合成生物學領域的研究得到進一步發展。從重組DNA技術的發展到重組疫苗生產的例子，可認為合成生物學將對人類及環境有重要應用。證詞介紹了合成生物學與很多基因組技術一樣，既能產生有益的工程微生物，也有可能創造對人類及環境有害的微生物，即通常所說的“雙刃劍”問題。文特爾等的技術非常復雜及昂貴，但是他們開發出來的技術或許可被擁有廣泛資源的邪惡者所利用。需要著重指出的是，所謂的廣泛資源包括類似的簡單技術，從高中到研究生的科學教育與生命科學研究中所用的成套基本工具。我們也必須記住，自然界本身就是一名已經存在的專家，她在創造可對人類造成極大危害的微生物。合成生物學的最近進展并不一定會把我們帶到比現有技術或自然界本身更接近傷害的道路。對于“雙刃劍”問題，大量的科學家已經參與在美國科學院及國際學術團體的討論中。聯邦政府的咨詢機構，如NIH的重組DNA顧問委員會（RAC）和國家生物安全科學顧問委員會（NSABB），在這種討論中已經起了主要作用。

　　RAC從1974年設立起，就回應公眾對通過使用重組DNA技術操作遺傳物質帶來安全問題的關注，RAC的資格及職責多年來隨技術的發展而與時俱進，RAC 一直連續服務于NIH、科學界和公眾。RAC為NIH制定發布了包括重組DNA分子研究的指導準則，其他聯邦機構（如農業部、能源部等）也以遵從這個指導準則作為資助項目的一個條件。RAC每季度的會議都討論產生新的或特別重要的科學、安全或倫理問題的研究計劃。通過在科學家中幫助促進對這些問題的認識與理解，RAC已經在基因組科學界培育了一種有素養的責任心。總之，文特爾等人的技術進展是合成生物學領域的重要一步，確保在謹慎運用這一技術而防止潛在的誤用濫用是很重要的，但是我們也必須小心，以避免任何會危害我們的科學事業和阻礙科學進展的草率的反應。重要的是我們不要匆忙行事，不要對我們最好的最聰明的科學家設置不適當的限制，那會妨礙美國有效地負責任地發展和利用這種技術為人類謀利。此外，也要確保與其他國家有效的競爭，那些國家肯定要采用這些技術。

　　2010年5月29日，《新科學家》雜志發表了由文特爾等3人為該刊寫的社論，《合成基因組學：下一步在何處？》明確指出，他們的合成細胞代表著具有大潛力中的一小步。該刊同一期還在“特別報告/合成生物學”專欄內，發表了3頁圖文并茂的報告——《合成生命的意義》。該報告指出，創造一個合成細胞是一個獨特的創造性成就、一個困難的偉績，但是合成生物學的第一個成果可能會從另一條路線得到，例如抗瘧疾藥物青蒿素、有價值的聚合物，甚至生物燃料。報告援引哈佛大學教授George Church的話說：這些不包括數以百萬計的基因變化，它們僅包括一打基因。杜邦公司已經花了幾年時間和數億美元識別出20個遺傳基因變化，從而使得大腸桿菌可以生產1，3－丙二醇及其聚合物。Church的團隊已經創建了一種叫做“多重自動化的基因組工程（MAGE）”技術，可以更快更便宜地導入細菌多種遺傳變化。他認為，對基因組的一部分進行改造要比整個基因組便宜一個數量級，這里確實有令人驚奇的事情可做。還有一條路線是創建一個遺傳組分工具箱或稱為“生物磚”。這些基因或基因線路準備好以可以預測的方式，可隨時組裝成人們所需要任何功能的生物裝置。其實，文特爾也有同樣的目標，但是他采取了一種與他的同行不同的方法。他說，“在我的腦海里沒有任何懷疑：從頭開始（from scratch）能夠控制整個事情是比改變一個基因組效率要大幾個數量級，但是不知道那將需要我們用多長時間”。

　　2010年6月5日，著名醫學刊物《柳葉刀》發表了題為《在實驗室創造了合成細胞》的社論，在簡單介紹了該技術之后，社論指出：雖然合成生物學的成本是很貴的（這些費用包括創造合成細胞所進行的細胞的和遺傳基因的研究），但是JCVI的研究者已經獲得資助，用于設計新途徑制造難以用化學法制造的抗生素的合成、用于已知流感病毒的新候選疫苗、用于能夠有效將碳結合進燃料分子和食用油的細胞。社論最后說，像基因工程一樣，合成生物學可能也會成為我們每日生存的一個基本部分，例如藥物合成、經過改進的植物用作食物。因此，需要仔細的調控和監測以確保實際的應用是經過周密思考的，對現存生命的形式意想不到的危險是禁止的。出于這樣的考慮，奧巴馬總統對他的生物倫理委員會提出要求，去研究合成生物學研究領域潛在的醫學、環境、安全及其他益處，同時也研究任何潛在的衛生健康、安全或其他的風險。這樣的建議可以應用于正在進行合成生物學領域研究的所有國家。

　　2010年6月14日，英國生物技術與生物科學研究委員會（BBSRC）和工程與物質科學研究委員會（EPSRC）發表了《合成生物學對話》（Synthetic biology dialogue）研究報告，其展示了公眾對合成生物學的看法。

　　公眾從合成生物學的應用看到了其具有重要意義的機會，公眾希望這會幫助社會應對主要的挑戰，如氣候變化、能源安全及嚴重的疾病。

　　存在著合成生物學會導致什么以及會走向何處等方面的不確定性。也存在著其發展太快而長期影響還不知道等方面所牽涉的問題。

　　公眾熱切希望看到合成生物學有效的國際調節和控制，特別是涉及到合成生物如果沒有控制就向環境排放的問題。

　　在這個領域科學家的動機是很重要的。公眾擔心好奇心驅動的研究人員可能走得太快，他們必須考慮他們的工作所涉及的廣泛問題。

　　在合成生物學這個新領域的研究中，在加強科學家仔細考慮他們的責任能力方面，公眾認為研究委員會有明確的定位和重要作用。

　　《合成生物學對話》是通過對41位合成生物學密切關心者進行電話采訪（這些人員包括科學家和工程師、社會科學和倫理工作者、宗教、信仰方面人士、政府/監管部門人員、基金贊助者、工業/保險人員、非政府組織機構人員、消費群體人員等）；對160多位公眾人員則召開多次研討會，從2009年9月開始，歷經半年多完成的。公眾對合成生物學各種應用的看法可歸納如表1。

　　2010年6月17日，《自然》在“世界觀點”專欄，針對英國《合成生物學對話》報告，發表了題為《討論對話》（Talking the talk）的文章。由于歐洲的監管機構在保持公眾信心方面有不良記錄，所以應從轉基因作物吸取教訓。文章指出“沒有有效的公眾參與，在歐洲就不會有合成生物學”。

　　2010年6月20日，《新科學家》雜志以《英國公眾寬容合成生物學》（British public “relaxed”synthetic biology）為題報道說，對話負責人原以為人們對創造合成生命是非常提防的，但他們不是。人們對此相當寬容，似乎把合成生物學作為生物知識自然地擴展。由于潛在的醫學應用，病人或殘疾人對此最為熱心，而其他人主要是告誡有關社會及倫理問題。

　　2010年7月2日，《科學》發表了文特爾等人合成基因組的論文，同時在“政策論壇”專欄發表了題為《合成“生命”、倫理、國家安全和公眾會話》的文章，作者來自斯坦福大學的Mildred K. Cho 和David A.Relman。文章指出，文特爾等人的論文展示了技術的進展，強調了科學的前進，提出了關于生命性質的問題。后續的討論已經是以一些涉及生物安全和倫理問題為特征的討論，這些問題一些是實際的、一些是想象出來的。作者通過這篇文章號召通過論壇的方式展開公眾討論。文章提出“需要強調的一個問題是：一個基因組應當達到什么程度？應當以什么方式不同于先前已經知道的基因組？這在察覺到安全與倫理風險的存在之前，就應該得到特別注意”。Cho早在1999年就在《科學》發表過與致力于創造合成基因組和合成生命相關的生物倫理文章。Relman是當天《科學》播客電話連線的被采訪人，他對相關問題進行了詳細闡述。

　　2010年7月，《自然》出版集團的幾個刊物，分別在它們的第7期就文特爾團隊的工作發表了文章。Nature Reviews Microbiology發表了英國劍橋Sanger基因組研究所Adam J. Reid的文章，題目是《它是活的》（It’s alive）。作者在介紹了文特爾等的工作過程之后，特別強調了基因組測序技術可以產生充分高質量的序列數據，用于計算機設計基因組。文章提到，雖然該技術的應用可能還很遙遠，但是JCVI的研究人員已經在計劃創建一個光合成細菌，用水產生氫氣作為燃料。Nature Methods發表了題為《合成生命的到來》的文章，指出在取得第一個功能性合成基因組之后，要用不同細菌重復這一壯舉將需要開發不同的方法。

　　Nature Biotechnology期刊發表了日本慶應義塾大學基因組設計實驗室Mitsuhiro Itaya教授的文章，題目是《一種合成DNA移植》。文章指出，文特爾等人創造的JCVI-syn1.0是10多年來努力工作的累積。雖然用計算機作為出發點創造能自我復制的細胞代表了合成生物學的重要突破，但是移植程序的一些關鍵細節仍需要建立。此外，由于我們在基因組知識方面仍有很多未知，再加上合成法生產整個基因組的花費，這將限制該方法在可預見將來的應用。Itaya 的文章將文特爾等的方法非常清晰地歸納為三個主要部分：寫出基因組序列；組裝由從頭合成提供的DNA片段；將組裝的基因組植入到底盤中進行選擇。文章指出，合成一個功能基因組并把它移植到一個支原體細胞，需要一整套完整的工具,這些工具開拓了將天然的與合成的DNA混合和匹配，以制造具有新功能基因組的可能性。近期可能的應用包括：設計和創造在序列中含有附加基因或基因簇的支原體基因組。在這樣的基因組內，這些附加基因的組合立即可以檢測，從而了解所插入基因的功能。因此，JCVI的工作應當會促進理解支原體生物學和遺傳學的發展。在遠期，如果這種合成生物學方法最終可以擴展到其他生物，即使存在能被合成和組裝的基因組大小的限制，這種方法也可促進其他可交換系統的遺傳分析。目前還不清楚，基于支原體的底盤是否也適用于作為其他合成的、與支原體物種無關的基因組的受體。因此，雖然文特爾等的工作提供了概念的證明，但很多問題仍然存在。例如：該方法能夠擴大到更為健壯的具有較大基因組和更復雜限制酶系的細菌物種嗎？最終有可能省去細菌底盤而直接使用基于膜囊的合成底盤嗎？一個值得使用的直接方法是，用文特爾所用的系統，研究具有最少基因的最小基因組。

　　2010年7月7日，Nature News 在“問和答”專欄以《生物倫理開始廣開言路》（Bioethics gets an airing）為題在線發表了對美國生物倫理研究總統委員會主席Amy Gutman的采訪，所提的9個問題是：什么導致你接受委員會主席的工作？委員會里有哪些人，你如何發揮他們的不同背景為委員會的工作作出貢獻？你為何認為生物倫理委員會的工作是必要的，在如何進行科學研究工作中生物倫理委員會應起什么作用？在今后6個月中你預料會有哪些挑戰？鑒于文特爾等人取得的成果性質，現在才開始有關的生物倫理研究討論太遲了嗎？在先前的總統生物倫理研究委員會中你看到了什么樣的工作模式？你們的委員會最終只是顧問性質的，你認為這在影響政策方面有何差別？在今后幾個月委員會將做些什么？如果公眾中有人不能出席研討會，其能夠進行評論嗎？Amy Gutman對所提的9個問題進行了回答。她談道，作為一名政治哲學家、倫理和公共政策方面的學者，長期以來一直對謹慎考慮衛生健康、科學、技術等方面復雜問題的重要性有興趣。在充分民主的時代，需要認識到慎重民主的重要性。慎重的民主就要聽不同的觀點，考慮對方的論點，最好找到共同點，至少要尊重不同觀點，然后做出決定。面對復雜問題各方觀點不一致時，最好的辦法是要有對公眾透明的專家審議。例如，因為合成生物學發展得太快，公眾的評論可能也會隨之迅速增多，這只有在爭論不會發展成責難、不會由于極端和夸大而進行影射的情況下，才會作出建設性的、依據充分的正確決策。

　　2010年7月8日～9日，美國生物倫理研究總統委員會召開第一次會議。會議圍繞合成生物學分以下幾節進行。

　　科學和技術的概述及背景介紹(發言人：斯坦福大學生物工程系助理教授Drew Endy 博士，美國微生物學會主席、普林斯頓大學分子生物學教授Bonnie L. Bassler 博士，Biodesic公司總裁Robert Carlson博士)。

　　應用（發言人：JCVI所長文特爾博士，哈佛醫學院遺傳學教授George Church博士，MIT化學工程助理教授Kristala L. J. Prather博士）。

　　利益與風險（發言人：俄亥俄州立大學進化生態系教授Allison Snow博士,加拿大ETC集團項目經理Jim Thomas，威克森林大學社會科學與衛生政策教授Nancy M.P. King 法學博士）。

　　倫理1（發言人：黑斯廷斯中心《黑斯廷斯報告》總編輯Gregory E. Kaebnick博士，杜克大學哲學教授Allen Buchanan博士）。

　　倫理2（發言人：伍德羅威爾遜國際學者中心科技創新項目主任David Rejeski，奧地利維也納國際對話與沖突管理組織Markus Schmidt博士，埃默里大學生物倫理教授Paul Root Wolpe博士）。

　　聯邦監督（發言人：NIH生物技術活動辦公室主任Amy Patterson醫學博士，弗吉尼亞大學科學技術與社會學系講師Michael Rodemeyer法學博士，美國聯邦調查局大規模殺傷性武器署生物恐怖主義預防項目Edward H. You）。

　　此外，會議還安排了圓桌討論會，生物倫理委員會的委員與發言者進行對話討論，會議現場的其他聽眾也進行了提問。整個會議采取現場電視直播形式，有關錄像及文字材料已經放在委員會的網站上。委員會的第二次、第三次會議將于9月和11月舉行。