我们应该担心 DIY 生物学家使用尖端基因编辑技术吗?

证据表明,创造致命昆虫或病毒所需的技术和专业知识远远超出了一般公民科学家或社区实验室的能力范围

©iStock.com

2012年最热门的科学新闻之一是关于增强雪貂体内 H5N1 禽流感病毒传播性的智慧的争议。同年,人们越来越担心,业余(DIY)生物学家会利用学术期刊上发表的信息,自行炮制出该病毒的变种。

现在,记者和其他人再次将矛头指向公民科学界——这是一群无论是否受过正规培训,都将研究作为爱好或为了促进社会学习和开放科学的人们——因为人们担心新兴的基因编辑技术 CRISPR-Cas9。今年 1 月,《圣何塞水星报》刊登了一篇报道,标题耸人听闻:“湾区生物学家的基因编辑工具包让业余爱好者在厨房餐桌上扮演上帝”。尽管学者们的态度远没有那么危言耸听,但他们还是建议政策制定者考虑在“传统实验室环境之外”基因编辑技术的潜在用途 (R. A. Charo & H. T. Greely Am. J. Bioeth. 15, 11–17; 2015)。

现实情况是,创造致命昆虫或病毒所需的技术和专业知识远远超出了典型 DIY 生物学家或社区实验室的能力范围。此外,追求这种创造将违背 DIY 生物学家在过去五年中形成的责任文化。事实上,在积极思考生物技术引发的安全问题方面,全球 DIY 生物学界可以说领先于科学界。


关于支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保未来继续刊登关于塑造我们今天世界的发现和思想的具有影响力的报道。


易于获取

使用 CRISPR-Cas9 所需的设备和试剂对于 DIY 生物学家来说已经唾手可得。参加 2015 年国际基因工程机器大赛 (iGEM) 的团队成员(包括高中生和世界各地社区实验室的用户)在其入门套件中收到了 CRISPR-Cas9 质粒。这些套件包含 1000 多个标准生物部件,称为 BioBricks,参赛者需要使用这些基于 DNA 的构建模块来设计生物系统以参加比赛。CRISPR-Cas9 系统的其他组件也可从 iGEM 注册库获得 (http://parts.igem.org/CRISPR)。

然而,似乎很少有 DIY 生物学家在使用这项技术。马里兰州巴尔的摩地下科学空间创始人汤姆·伯克特和纽约布鲁克林社区实验室 Genspace 的执行董事艾伦·乔根森都表示,他们的用户对 CRISPR-Cas9 感兴趣,Genspace 将在 3 月份举办一个关于 CRISPR-Cas9 的研讨会。但是,目前在这些空间中进行的任何项目都不需要它。巴黎 La Paillasse 社区实验室的用户也同样专注于不需要 CRISPR-Cas9 的项目。

材料可能唾手可得,但进行具有预期效果的编辑所需的知识和理解却并非如此。此外,大多数 DIY 生物学家对在细菌或酵母中构建基因回路感兴趣,他们通常可以使用成熟的技术(例如 SLiCE(无缝连接克隆提取物))以及商业供应商合成或从 iGEM 注册库获得的基因来完成这项工作。

CRISPR-Cas9 是一项快速发展的技术,在未来几个月和几年内很可能会在 DIY 生物学家中变得更受欢迎。即使这种情况发生,也没有先验的理由期望这个社区在使用它时会比其他任何人造成更大的危害。

良好行为规范

DIY 生物学界在 2011 年年中制定了行为准则 (https://diybio.org/codes)。当时,该社区由一个共享实验室 (Genspace)(于 2010 年 12 月开放)和来自全球各地的一系列松散结合的团体组成,每个团体都具有不同的专业知识、资源和规程水平。

在在线讨论和面对面聚会中,人们逐渐认识到,如果 DIY 生物学界要发展并开始从事更复杂的项目,就需要制定一套治理原则。我和 Jason Bobe(DIYbio.org 的联合创始人,这是一个面向对 DIY 生物学感兴趣的人们的在线中心)召集了一系列研讨会,汇集了来自英国、丹麦、法国和德国的团体。然后,我们在美国的六个团体中重复了这项工作。我们知道,只有共同制定和商定一套概述适当实践的规则,这些规则才会有效。

今天,Genspace 和世界各地的其他社区实验室都有自己的顾问委员会,或者可以从“向生物安全专业人士提问”门户网站 (http://ask.diybio.org) 寻求建议。该门户网站的专家组审查项目提案并标记潜在的安全问题。在美国,社区实验室甚至与联邦调查局建立了联系,联邦调查局已将成员介绍给当地警察和消防部门,以最大限度地为可能出现的安全问题做好准备。

在许多方面,这种积极主动的责任文化是对科学界内部经常发生的亡羊补牢式补救措施的进步。《关于 H5N1 实验利弊的辩论》大部分发生在工作成果正在接受出版审查期间。

在基因编辑方面,即使是美国国家科学院也措手不及。直到在同行评审期刊上发表了在果蝇中展示该概念的实验后,它才开始认真讨论与使用该方法工程改造可能在野生种群中快速传播的基因(称为基因驱动)相关的风险 (V. M. Gantz & E. Bier Science 348,442–444; 2015)。

当然,社区规范对那些有意制造恶作剧或危害的流氓个人的行为几乎没有影响。但是,这些人可能与在政府、大学或商业实验室工作的科学家一样容易成为 DIY 生物学家。事实上,DIY 生物学家目前的责任文化、他们的协作工作方式以及社区实验室是每个人都可以看到正在发生的事情的开放空间这一事实,即使不能消除,也减少了变异生物从地下室逃脱并造成危害的世界末日情景。

合成生物学家 Josiah Zayner(加利福尼亚州伯林盖姆开放发现研究所的创始人)发起的一项众筹活动,加剧了人们对 DIY 生物学家使用 CRISPR-Cas9 的担忧。去年 11 月,Zayner 在众筹网站 Indiegogo 上发起活动三十天后,已筹集了近 34,000 美元,用于资助 DIY CRISPR 工具包的生产和分发——据称是为了帮助人们“在实践中学习现代科学”。(此后,他已筹集了超过 62,000 美元,是其最初目标的六倍。)

但是,对 Zayner 项目的担忧并非源于它赋予了传统实验室以外的人们比他们原本拥有的更多的能力。DIY 生物学家已经使用各种工具在细菌和酵母中组装 DNA 片段——他工具包中提供的微生物。Zayner 的活动令人担忧,因为它似乎不符合 DIYbio.org 行为准则。他的活动随附的视频放大了培养皿,其中包含的样本与冰箱中的食物存放在一起。Zayner 的活动最重要的是提醒人们,研究人员(无论是传统的还是其他的)现在可以通过多种方式获得工作资金。

随着 CRISPR-Cas9 等工具和众筹的唾手可得,每个人都需要更分散的治理,而不仅仅是 DIY 生物学家。需要制定行为准则,为政府资助和监管机构、在传统研究环境内外工作的人员、社区实验室主任和众筹平台开发人员建立适当的规范。

DIY 生物学界作为一个已经解决了许多潜在问题的利益相关者,应该参与关于 CRISPR-Cas9 的使用以及治理模型如何确保安全、负责任研究的强有力的公共对话。

本文经许可转载,并于 2016 年 3 月 9 日首次发表

First published in 1869, Nature is the world's leading multidisciplinary science journal. Nature publishes the finest peer-reviewed research that drives ground-breaking discovery, and is read by thought-leaders and decision-makers around the world.

More by Nature magazine
© . All rights reserved.