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【李修命專欄】21世紀人類最大威脅可能是這個

2015-12-23 00:00 作者:李修命 桌面版 简体 1
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有人說,世界上最具破壞力的是DNA。現在最流行DIY(即自己動手),年輕人中流行起了自助式人體克隆 (DIY Cloning)。微軟創始人比爾·蓋茨去年接受《連線》月刊採訪時說,如果他現在十三四歲,他「要做生物黑客,用合成DNA的方式創造人造生命」。他說:「如果你想徹底改變世界,就應該從生物分子開始做起。」生物黑客,又稱生物崩客(biohack),自己動手的生物學家,車庫生物學家(garage biologist)等,是為了防止出現技術被少數專業人士所掌握而形成的壟斷操縱而產生的一群團體。他們主要是通過網路及其他手段來普及現代生物學知識。平時他們可能以智庫成員的身份出現在自己的工作單位,業餘時間則按自己的理想或幻想搞生物實驗。美國有許多生物學的網路開放平臺。在平台上,基因專家和愛好者可以親密交流,分享彼此的心得和成就。只要對生物學有想法,並願意自學,任何人都可以利用平台上的資源。

最具革命意義的計算機硬體和軟體創新中,大部分都是來自車庫。比爾·休利特(Bill Hewlett)和戴維·帕卡德(Dave Packard)(比爾·休利特和戴維·帕卡德是惠普公司的創始人。——譯者注) 正是在車庫裡醞釀他們的資訊技術業巨擘。史蒂夫·喬布斯(Steve Jobs)和史蒂夫·沃茲尼亞克(Steve Wozniak)在20世紀70年代時,組裝出了第一臺蘋果電腦,他倆是居家計算機俱樂部裡最早的黑客成員。謝爾蓋·布林(Sergey Brin)和拉里·佩奇(Larry Page)的谷歌公司也是誕生於朋友家的車庫裡。馬克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)則是在自己的宿舍裡搞出了Facebook。這些榜樣給了生物黑客一些底氣,讓他們可以嘲笑專業主義的虛偽和專家崇拜。信息技術領域中的非專業研究者成為變革者,現在由他們來定義自己領域的「專業」了,因為他們的想法成功了。今後最牛的生物技術很有可能就誕生在鄰居家的車庫裡,「車庫傳奇」將在生物界繼續它的旅程。

生物黑客的目標是把生物技術帶出實驗室,打破常規實驗室的限制,在不同環境下創新發展生物技術。生物黑客們在網上教人們如何從菠蘿裡提取基因,還教人們如何以低廉價格從水、酒精中提取基因,甚至告訴人們如何網購低價的實驗儀器,並利用這些儀器進行從簡單到複雜的基因工程。加入「生物黑客」團體很容易,只要你家裡車庫能騰出足夠大的空地方,然後再擺上生物儀器,開始做生物實驗,那麼你就是其中一員了。生物工程成本的日益下降和大眾對生物學自發的喜愛之情,催生了這類特殊的黑客團體。基因克隆和基因排序曾經需要花3年時間,整個過程足以讓研究者獲得博士學位。而隨著研究手段發展,完成這樣的任務縮短至不到3天。如今,網上能買到用於放大DNA的機器以及用於製造、控制和粘合DNA的化學製劑。2001年,讀取100萬個DNA鹼基對的費用大約10萬美元,如今只需約10美分。

生物學家埃倫·約爾延森2010年在哈佛醫學院著名基因學家喬治·丘奇等專業人士支持下,在紐約布魯克林建立「基因空間」生物黑客實驗室。無論是初級愛好者還是資深發燒友,都可以使用這個實驗室的先進設備,並得到專家指導,每月付100美元即可。約爾延森給實驗室擬定的口號是「記住玩科學的時光」。她說,她創立這個實驗室是為了讓生物黑客單純憑興趣研究生物,而不用受經濟條件限制,也不用考慮研究結果是否有醫學價值。「人們懷著對科學的熱情自願來做研究,而不是為了謀生。」一家名為「生物好奇者」的俱樂部2011年在矽谷成立,馬薩諸塞州成立了「波士頓開放資源科學實驗室」,名為BUGSS的生物黑客俱樂部最近在巴爾的摩誕生。許多生物黑客致力於開發價廉物美的實驗用具。「波士頓開放資源科學實驗室」創建人馬克·考埃爾打算推出供初級生物研究愛好者使用的套裝實驗用具。

美國麻省理工學院生物工程畢業生凱·奧爾在美國生物黑客圈小有名氣。她花500美元採購實驗用品和設備,把它們安裝在臥室壁櫥裡,建成一個迷你實驗室。父親被診斷出患血色病後,奧爾決定用基因檢測方法看自己是否會遺傳這種身體無法排出多餘鐵元素的病。一般來說,女性50歲以前不會出現血色病症狀,奧爾自我檢測時22歲。商業檢測一個人是否攜帶血色病基因並不新鮮,但奧爾想DIY(自己動手),證明看似複雜的檢測在簡易實驗室裡也能實施。奧爾的檢測顯示,她從父親那裡遺傳血色病基因,從母親那裡遺傳正常基因,意味著她攜帶患病基因,但不會患病。

31歲的美國計算機工程師梅瑞蒂絲·帕特森,在自家的餐廳裡成功改良了優格菌——酸奶裡的一類菌種。這種經過改良的優格菌,遇到三聚氰胺——毒奶粉中的有害物質就會泛綠光,發出警示。3名德國科普作家在辦公室裡開闢了一塊「生物試驗田」。他們在網上購買了分離DNA的離心分離機、能照亮DNA碎片的燈箱、能給微量物質稱重的儀器和一些消毒儀器等,然後,他們從海鮮店買來生魚片作為研究材料。經過幾個月的努力,他們提取了生魚片中一種名為COX1的基因。之後,他們又成功地發現了一種對運動有益的特殊基因。最牛的是一家農業生物技術公司,它是從一個地下室發展起來的,後來逐步走上正軌。這家公司轉手的時候,賣出了幾個億的價錢。

Sosa是加州San Jose的一個IT顧問,3年前一天他希望培養出一個器官,此後生物黑客成為他的業餘愛好。開始他不知道如何實現自己的想法,只以為就是培養幹細胞就可以辦了。操作細胞的挑戰促使他開始認真閱讀分子生物學教材,參加一些講座,自學一些實驗技術。他參加了加州森尼維耳市的BioCurious社區實驗室。雖然沒有經過系統正規的科學研究訓練,Johan Sosa仍然十年如一日地熱衷於各種最強大的分子生物學技術。他是一個典型的生物黑客,現在他已經開始使用最新最潮的基因編輯工具CRISPR,這個工具面世才3年,能對目標DNA進行編輯。他現在已經掌握到體外編輯基因的程度,他希望用這個技術對酵母基因進行編輯,讓酵母能製作酪蛋白,這種蛋白在牛奶中大量存在,這樣或許能用酵母直接製造出素食乳酪(思路似乎不錯)。這一思路讓他學習並掌握了酵母製造蛋白質需要進行化學修飾的過程。他現在已經掌握了一些大型著名實驗室掌握的實驗技術,每次想到這一點都讓他十分興奮。

CRISPR屬於傻瓜型基因編輯工具,不僅簡單,而且通用。讓科學家第一次擁有隨意編輯特定基因的流行工具。利用這種技術,三年來科學家已經成功對細菌到人類等不同類型的細胞進行基因編輯,甚至都引起了許多擔心人類基因被編輯帶來無法收拾後果的人的強烈擔心,專門搞一些活動抵制這種編輯人類基因的活動。科學家利用這種技術,作為嘗試進行消除遺傳性貧血的基因治療,治療惡性腫瘤和生長人體器官的豬。甚至有人提出修改大象基因組,復原早已滅絕的猛獁像的設想。CRISPR的特徵非常適合生物黑客要求技術能DIY的胃口,越來越多社區業餘生物學家在自己家庭實驗室開始進軍CRISPR。天然的創新精神激發他們利用這種技術編輯酵母基因,尋找能改變啤酒味道的菌種,構建藝術品和更基礎的科學問題。都柏林生物黑客和企業家Andreas Stürmer說,CRISPR是有史以來最了不起的工具,可以在自己的家裡玩。

關於CRISPR技術,最大的擔憂之一是通過基因改造製造出致病能力更強的超級病原體。當今用於讀取和編寫DNA的技術前景最輝煌,同時也讓人們擔心,有人會在廚房裡面合成出微小的超級病菌,並且直到惡果無法挽回,人們都還看不見它們。也許,任何人能從網上查到流感病毒的遺傳密碼就是超級病菌誕生前的序幕。一旦科學家能在最初豬流感爆發後的短時間內分離出病毒,對病原生物進行基因組測序便是小菜一碟。不久之後,通過從零開始編寫代碼創造新病毒會變得非常簡單。把這個代碼給任何有要求的人,一下子就使遙不可及的事情變成了一條同時通向毀滅與革新的路。正如豬流感和接踵而來的恐慌所展示的那樣,生物黑客也許能夠通過利用人群傳播傳染病將惡意最大化。

美國國家生物安全科學諮詢委員會委員邁克爾·奧斯特霍姆擔心,業餘愛好研究生命奧秘的人或許會把自製某種致命病毒看做個人挑戰。美國聯邦調查局同樣有這種擔心,為跟蹤DIY式生物研究進展,成立「生物對策室」,隸屬聯邦調查局防止大規模殺傷性武器擴散司。「生物對策室」密切跟蹤生物黑客動向,2012年6月組織首屆國際生物黑客研討會,邀請來自世界各國的生物黑客(包括三名德國作家)到加利福尼亞州沃爾納特克里克聚會,希望生物黑客們協助「生物對策室」防止生物技術用於恐怖行動。學微生物出身的「生物對策室」主任納撒尼爾·黑德在研討會上說:「我們希望瞭解生物黑客行為,區分好黑客和壞黑客。」聯邦調查局希望生物黑客們相互監督,做抵禦「邪惡人物」的「第一道防線」。聯邦調查局一名女發言人說,眼下尚未監督或調查哪個生物黑客實驗室。

一些學者懷疑是否有必要擔心生物黑客的作用。哈佛大學個人染色體項目主任、「生物DIY」網站創始人之一賈森·博貝說:「有合適的廚具未必能成大廚,認為專業實驗室做的一切都能在家裡做是一種誤解。」威爾遜中心(WilsonCenter,華盛頓特區的一個智囊團)研究科學政策的托德·奎肯(Todd Kuiken)表示,這些擔憂也許是多此一舉。他說,大多數生物黑客是出於善意,例如製造五顏六色的細菌或者釀造獨特的啤酒。奎肯補充道,也有些人高估了一般DIY生物學家的能力。酶和抗體之類的試劑價格昂貴,分子生物學實驗耗費時間,而專業科學家能用的設備往往是個人或社區實驗室所無法企及的。大多數社區實驗室堅持要求其成員操作的有機體只需最低級別的生物安全防護措施,這樣就排除了人體細胞和大多數病原體。在歐洲某些地區,遺傳工程在專業場合之外是非法的。

支持生物技術「車庫化」的人稱,生物技術很重要,決不能被少數人壟斷。他們的觀點是,官僚主義讓最新生物技術的推廣過程變得十分繁瑣,這會延長解決問題的時間,不利於問題的解決。與此同時,那些權力慾望特別強烈的官僚主義者,很可能也會因為利益驅動放棄一些有效解決問題的新技術。實際上,「生物黑客」所具備的危險性是生物技術本身的特點造成的,像所有強大的技術一樣,生物技術也是一把雙刃劍。解決這個問題的關鍵,是看將生物技術交給更多的人(即生物技術「平民化」)之後,得到的更多還是失去的更多。

CRISPR簡史

1987年12月,研究者發現大腸桿菌中的CRISPR序列,但並未鑑定其功能。

1995年7月,研究者在其他微生物中發現CRISPR普遍存在。

2007年3月,丹尼克斯食品公司的科學家證實該重複序列屬於細菌防禦病毒的系統。

2012年6月,研究者利用CRISPR靶向特定的DNA序列,證實其基因編輯的潛力。

2013年1月,CRISPR被用於小鼠和人類細胞,促進了該技術的迅速應用。

2013年3月,加州大學及其他機構為其發現申請了專利。

2014年4月,麻省理工學院以及布羅德研究所通過了CRISPR基因編輯的專利,點燃了激烈的專利大戰。

2015年3月,第一項CRISPR基因驅動發布,可以在一個種群中迅速傳播被編輯的基因。

2015年4月,研究者報導了利用CRISPR對人類胚胎的基因編輯,導致倫理辯論。


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