如果一艘油轮船体破裂，将石油倾倒入海中，训练有素的团队会带着专业设备出现，开始阻止泄漏和清理溢出的过程。如今，对于将遗传物质“泄漏”到环境中，还没有相应的团队或工具来解决，但这种情况可能很快就会改变。
在未来四年，五角大楼国防高级研究计划局（DARPA）的一个新项目计划培养，除其他外，一种针对被认为对生态系统有害或不受欢迎的工程基因的清理团队。这项名为“安全基因”的倡议，正值所谓的“基因驱动”系统兴起之际。基因驱动系统会取代基因遗传和自然选择的标准规则，一些科学家希望该技术能够在短短20代内改变或抑制携带疾病的昆虫或其他害虫的种群。
比尔和梅琳达·盖茨基金会看到了基因驱动技术的巨大潜力，计划将其在“靶向疟疾”倡议上的支出增加一倍，达到7000万美元。该倡议旨在为两种疟疾蚊子开发基因驱动系统。然而，如果不采取谨慎的预防措施，释放到野外的基因驱动可能会以意想不到的方式传播或改变。麻省理工学院媒体实验室的“塑造进化”实验室负责人凯文·埃斯维尔特预测，最终，可能在15年左右，一次意外将导致一种可能在全球范围内传播的驱动逃脱实验室控制。“这不会是生物恐怖，”他说，“这将是‘生物错误’。”
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DARPA本身一直是近年来美国合成生物学研究的最大公共资助者之一，其在合成生物学项目上的支出从2010年的零增加到2014年的超过1亿美元，根据一项分析。该机构于2016年9月宣布了其“安全基因”计划，并计划在2017年上半年向多个研究团队提供资金。“如果我们真的对基因组工程充满信心，”DARPA项目经理蕾妮·韦格尔津说，“我们需要以同样的积极态度来开发逆转这些变化的工具。”
通常，具有给定性状的亲本生物会将该遗传密码传递给后代大约一半的时间。最近，结合基因编辑工具CRISPR-Cas9（即，成簇的、规律间隔的、短回文重复序列，以及一种名为Cas9的引导酶）的进展，使得科学家更容易修改基因组，从而使几乎所有后代都继承所需的性状。
韦格尔津的团队目前正在评估来自DARPA外部的研究人员的提案，以开发“截然不同”的方法来移除、替换或抑制不需要的基因变化及其影响，无论罪魁祸首是基因驱动机制还是其他类型的编辑工具。“如果我们做对了，并为这些意外情况做好准备，”韦格尔津说，“我们将有80%的把握来应对恶意情况。”
寻找从各种物种和栖息地消除工程基因的方法只是DARPA新计划的三个重点领域之一。第二个领域挑战从“安全基因”获得资金的团队设计控制和逆转CRISPR-Cas9等基因编辑工具的系统。例如，这可能意味着设计一个仅在一种组织类型中起作用的编辑系统。或者，正如埃斯维尔特的实验室在2016年6月提出的那样，驱动组件可以分散在整个基因组中，从而使驱动机制随着世代的传递而从基因库中消失。最后，研究人员将负责开发小分子、抗体或其他手段来武装生物体，使其在分子水平上抵御基因组编辑器，以及开发新方法将这些最有希望的抑制剂递送到细胞或动物宿主——或许是通过口服，或者通过专门设计的病毒。
要获得“安全基因”的资金，专注于基因驱动技术的团队必须研究控制机制，以及该计划的至少一个其他重点领域——补救或抑制剂。根据DARPA详细的提案指南，“安全基因”期望该计划支持的所有项目都从数学建模和封闭系统中的测试开始，只有在在风险较低的环境中发现并修复问题后，才会增加复杂性和规模。“我不认为让一辆没有刹车或安全带的汽车驶出车库，”韦格尔津说。“你真的需要了解它的每个组成部分如何工作，以及如果出现任何问题，如何修复该系统。”
除了DARPA之外，环保主义者、生物安全专家和主要的基因驱动研究人员表示，该技术要安全发展，需要一种新的缓解和控制方法。根据美国国家科学、工程和医学院组建的15位专家小组的最新报告，传统的遏制工具最终将无法满足硬性连接以传播遗传信息的系统。
“逆转驱动”的想法，即用原始序列覆盖突变基因，
经常被认为是解决失控基因驱动的有希望的解决方案。但美国国家科学院的报告警告说，该技术是不完整的保障措施，可能会产生自身意想不到的影响，并且无法消除原始驱动的生态影响。“逆转驱动，”埃斯维尔特说，“将始终在不受欢迎的驱动在野生种群中传播时起到追赶作用。”
另一种选择是创建所谓的免疫逆转驱动，这是一种以攻为守的举措，它将覆盖基因驱动，并使野生种群免受其侵害。埃斯维尔特说，这“可以解决问题，但当然也会在整个野生种群中传播本身。”原始性状可能会恢复，但在遗传水平上，种群仍然会带有来自修复驱动的成分。
抑制一个物种可能会引发竞争对手的激增，后者同样有能力传播登革热或疟疾等疾病。破坏一个种群也可能在生态系统的其他角落产生连锁反应，例如，从以蚊子幼虫为食的水生捕食者那里夺走食物来源。北卡罗来纳州立大学的科学、政策和社会学教授杰森·德尔伯恩说：“你不可能回到过去。”他是美国国家科学院报告的撰写者之一，也是一个正在为“安全基因”资金准备提案的团队的成员。“我们不应该因[我们可以释放一种新性状并使一切恢复原样]的想法而感到胆怯。”
伦敦帝国学院领导“靶向疟疾”研究的进化遗传学家奥斯汀·伯特表示赞同，他与“安全基因”无关。他说，补救的前景“不应该让我们持轻率的态度。”相反，目标应该是逐步工作以预测和防止问题。“我们有生物防治的先例，”他说，“如果你有一种正在破坏你作物的入侵性害虫，你可以释放一种寄生蜂，”它会杀死它的宿主。“他们会进行非常仔细的评估。他们没有在他们背后留着什么东西”来删除错误。
尽管如此，“靶向疟疾”的研究人员已经在考虑如何阻止基因驱动的传播。在对美国国家科学院报告中的建议的回应中，该组织提出了两种利用自然选择来使正在减少种群的基因驱动失效的可能策略。第一条途径，最早由伯特在2003年提出，是释放一个具有抗性的序列——对在基因驱动中发现DNA切割的引导酶来说实际上是无法识别的。“如果这是功能性的，那么它就会在种群中传播，并且种群将会反弹，”伯特解释说。另一种方法，今年早些时候在《自然生物技术》杂志上提出，涉及一种抑制结构，它基本上会编程一个辅助引导酶来靶向原始驱动的引导成分。
目前，韦格尔津希望为可以跟上基因组编辑进展的新想法保持“大门敞开”。“目前该领域有很多猜测，你可以无限期地继续猜测，”她说。“但是你需要开始收集数据，才能真正了解这些系统将如何工作。”