纽约时报:DIY基因编辑越来越受欢迎,因此“有人会受伤害”

在可以邮购更改DNA的腺病毒后,科学家们正在听到青少年在车库和客厅进行基因修改的报道。

作者:Emily Baumgaertner  2018年5月14日 发表于纽约时报 https://www.nytimes.com/2018/05/14/science/biohackers-gene-editing-virus.html

“我只是想用我的自动化实验室智能化克隆DNA,并在家里制造完整的基因组。”

华盛顿——还是个一个青少年,Keoni Gandall已在他位于加利福尼亚州亨廷顿海滩的卧室里经营一家尖端研究实验室。而在他的朋友们购买游戏时候,他购买了十几套生化实验设备——透照器,离心机,两个热循环机……——追求一种,那应该是机构实验室白大褂的博士的爱好。

他说:“我只是想用我的自动化实验室智能化克隆DNA,并在家里制造完整的基因组。”

Gandall远不是一个人。在过去的几年里,全国范围内的所谓的生物黑客们已经将基因编辑工作掌握在自己个人手中。随着设备变得越来越便宜,并且在基因编辑技术方面的专业技术——主要是crisprs – cas9,更广泛地被向大众分享,大众科学爱好者正试图以令人惊讶的方式重新设计DNA。

到目前为止,这一类简单的DIY水准工作的基本都失败了。一年前,一名生物黑客在一次会议上给自己注射了改良的DNA,希望能让他变得更强壮。(到现在为止没有效果)。

今年早些时候,在德克萨斯州奥斯丁的身体黑客大会(Body Hacking Con)上。一位生物技术主管给自己注射了他希望能治疗疱疹的药物。(结果:无效。)他的公司已经在现场直播了一名男子给自己注射了一种DIY的HIV艾滋病治疗方法(他的病毒载量反而增加了)。

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Keoni Gandall在他位于加利福尼亚州帕洛阿尔托的实验室里,他几乎没有获得高中毕业文凭,他说,因为鲁莽的基因工程而被赶出了当地的科学博览会。Erin Brethauer 为纽约时报摄

在最近的一次采访中,现年18岁的Gandall是斯坦福大学的一名研究员。他说,他只想确保开放大众自由获取基因编辑技术,相信未来的生物技术最重大发现可能来自最不受期待人的头脑。

但他很快意识到,有朝一日自己动手DIY的基因编辑革命可能会带来灾难性的后果。

“即使是我也会告诉你,现在DNA合成研究的监管,甚至根本就没有规定,”Gandall说。“当一切都是自由的分散社会,信息随意获取的年代,这些规定不会起作用——当每个人的智能手机上都有一个DNA合成器。”

最紧迫的问题是,某个地方的某个人将利用很容易传播到他的技术创造一个生化武器。

“重建天花病毒”——这项实验努力“不需要特殊的生化知识或技能、大量的资金或很长的时间。”

Alberta 大学已经有一个研究小组,在短短6个月时间里,用大约10万美元的价格,将一种已灭绝的天花病毒——“马痘”的DNA片段拼凑在一起,从零开始重新创建了一个已经灭绝的天花病毒,甚至没有执法官员到那里看一眼。

该团队从一家商业公司购买了重叠的DNA片段。一旦研究人员将完整的基因组粘在一起,并将其导入被另一种痘病毒感染的细胞中,细胞就开始产生感染性天花病毒粒子“马痘”。

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参加布鲁克林Genspace实验室的学生参加“Biohacker训练营”,参与者可以学习本土遗传学项目的基本技能。——纽约时报

对于一些专家来说,这个实验无视了长达数十年的关于是否摧毁世界上剩下的两个天花残留物(分别保存在亚特兰大疾病控制和预防中心和在俄罗斯研究中心)的辩论————因为想要那些病毒做实验的科学家们现在可以自己创建它。

该研究发表在《PLOS One》杂志上,其中包括对所使用方法的深入描述,以及对乔治梅森大学生物防御研究生项目主任格雷戈里·d·科布伦兹(Gregory D. Koblentz)的最令人震惊的描述——一系列绕过障碍的新技巧和技巧!

“当然,我们知道这是可能的,”科布伦茨博士说。“我们也知道朝鲜有一天会制造出热核武器,但当他们真的这么做的时候,我们仍然会感到恐惧。”

专家敦促《PLOS One》杂志取消本篇文章的发表,其中一篇文章称这是“不明智的、不对甚至危险的”。甚至在发表之前,世界卫生组织会议的一份报告指出,这项实验努力“不需要特殊的生化知识或技能、大量的资金或很长的时间。”

但该研究的首席研究员、阿尔伯塔大学(University of Alberta)的病毒学家戴维·埃文斯(David Evans)表示,他已向加拿大几家政府部门通报了他的痘病毒风险,但没有人提出异议。

许多专家一致认为,目前任何水平的业余生物学家都很难自己设计出致命的病毒。但随着越来越多的黑客利用计算机代码来进行基因改造,随着他们的技能变得越来越复杂,卫生安全专家担心滥用的可能性正在增加。

“要释放出一些致命的东西,今天这种情况随时都可能发生,在任何一天,”哈佛大学(Harvard)研究员、首席合成生物学家乔治·丘奇(George Church)博士说。“务实点的坏人会制造抗药性的炭疽菌或高度传染性的流感。网上有很多的在线指引。”

美国当局和FBI一直在犹豫是否采取可能压制创新或侵犯知识产权的行动。

“如果他们愿意给自己注射激素,让肌肉更大,你可以想象他们愿意测试更强大的东西,”他补充道。“任何从事合成生物学的人都应该受到监视,任何没有执照的人都应该受到怀疑。”

美国当局一直在犹豫是否采取可能压制创新或侵犯知识产权的行动。覆盖生物技术的法律几十年来没有得到显著的更新,迫使监管机构依赖过时的框架来管理新技术。

由多个机构监管不同类型研究的“拼凑式”监管体系,留下的差距只会随着技术的进步而扩大。

学术研究人员在寻求联邦资金支持“双重用途研究”时,会受到严格的审查:从理论上讲,这些资金可以用于用于好的或不好的实验。但是,全国一半以上的科学研究和发展都是由非政府组织资助的。

2013年,通过众筹网站Kickstarter,通过基因工程创建一个发光植物的探索吸引了近50万美元。

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在布鲁克林的Genspace实验室工作。类似的设施已经遍布全世界 纽约时报

“对于那些没有联邦政府或政府资助的人来说,确实没有权力监管,”美国联邦调查局(Federal Bureau of Investigation)的生物战争专家威廉姆博士(William So)说。

相反,他说,FBI的该机构依靠生物黑客的自觉来对可疑行为进行举报。

“我相信联邦调查局(FBI)正在尽其所能,”巴尔的摩约翰霍普金斯卫生安全中心主任托马斯·v·英格莱斯比(Thomas V. Inglesby)博士说。

“但如果你真的想这么做,其实也没有什么能阻止你!”

地下实验

FBI已经和许多白帽生物黑客实验室做了朋友,其中包括布鲁克林日落公园的Genspace。在一扇不显眼的钢门后面,在布满涂鸦、崎岖不平的街道上,生物黑客——音乐家、工程师、退休人员——经常聚集在基因工程的速成课程“生物黑客训练营”上。

训练营的参与者学习了一些基本的技术技能后,可以使用在DIY的自制的遗传学项目,比如制造发光的藻类。

“双螺旋是20世纪最具标志性的形象,也许只有蘑菇云才能与之媲美,”训练营的领导人迈克尔·弗拉纳根(Michael Flanagan)在最近的一次课上说。

Genspace的入口就像一个大学宿舍,里面有松弛的沙发、微波炉和迷你冰箱。但实验室本身却是富丽堂皇的:两层白色砖墙,工业厨房的柜台上标有干擦笔记,货架上摆满了玻璃器皿和试剂。

这是Genspace的一次重大升级。联合创始人丹尼尔•格鲁什金(Daniel Grushkin)曾在自己的起居室里用披萨和啤酒做细菌实验。

后来,该集团又搬进了创意人员租赁服务——机器人专家、有机时装设计师、小型蛋糕制造商——并利用旧的天井屏幕门建造了一个临时实验室。是Grushkin主动联系了告知了FBI。

“人们可能会打电话给你,因为我们不是科学家,在一座旧建筑里从事科学研究,”他回忆说。“但我们不是冰毒实验室,也不是生物恐怖分子。”

Grushkin已经成为生物黑客风险管理的先驱者,部分原因是他认识到让新手操纵活的生物“不像一个‘黑客空间’,更像是宠物商店。”

他在实验室里发布了社区指导方针、禁止传染的行为,并接受了近50万美元的拨款,为全国大约40多个类似的实验室设计安全措施。

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著名生物黑客Josiah Zayner博士,前美国宇航局科学家

他们中的大多数人报告没有听到这么多从FBI的问候,违反安全指导方针的后果只是丧失会员资格——孤立他的实验室,但仍在成千上万的爱好者们蜷缩挤在Facebook群组,邮件邮件列表和Reddit页面。

许多人在Josiah Zayner身上找到了他们的灵感,Josiah Zayner曾是美国宇航局的科学家,之后变成了著名的生物黑客,他把GoPro相机戴在前额上,并在自己的车库里进行实验。他就是那个试图改变自己DNA让他的肌肉变大的人。

“这只是普通的透明胶带,”Zayner说。他是一家名为Odin的生物黑客初创公司的首席执行官,在一个夏夜,他一边说着脏话,一边从前臂上剥下表层皮肤,嘴里嘟哝着脏话。“这是我的基因工程师实验的第一天。”

在一次采访中,Zayner承认,在他的生物黑客追随者中,发生了一场意外,而非预谋的。

他说:“我想我能明白他们为什么不让公众接触到埃博拉病毒。”“风险是,如果他们在处理埃博拉病毒时,他们的房子被烧了,埃博拉病毒可能会出来。”

就连Zayner先生也对他帮助开始的运动感到担忧。他计划将活体青蛙加入在Odin的DIY- CIRISPR套件中,鼓励他的追随者去实验动物,而不是他们自己或其他人。

“我毫不怀疑有人会受伤,”他说。“人们都在试图互相吸引攀比,而且它的进步速度比我们任何一个人想象的都要快——几乎是无法控制的。这太可怕了。”

一个生物的军备竞赛,“世界上只有两件事可以消灭3000万人:一种核武器,或者一种生物武器。”

如果邪恶的生物黑客是从头开始创造一个生物武器——一个从宿主到宿主的杀手,能够达到数百万人,不受时间和距离的限制——他们很可能会从网上购物开始。

例如,一个名为“科学交流”(Science Exchange)的网站是一个DNA的分类信息网站,它是一个商业生态系统,几乎所有人都可以通过在线访问和有效的信用卡来销售克隆的DNA片段。

斯坦福大学的甘德尔先生经常买这样的碎片——正当目的的。但他说,对于一个怀有恶意的人来说,解决这个问题可能并不难。

生物黑客很快就能完全放弃这些公司,使用一种全功能的桌面基因组打印机:一种类似于喷墨打印机的设备,它使用AGTC——基因碱基对——而不是颜色模型CMYK。

一个类似的设备已经存在于名为BioXp 3200的机构实验室,售价约6.5万美元。但是,家庭生物黑客可以从AMino Labs的DNA Playground开始,这是一种简单的”烘培”遗传物质机器,价格还低于iPad,或者是Odin的Crispr基因编辑工具包,售价为159美元。

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又是本文主角Gandall小朋友照片 

像这样的工具在不法之徒手上可能会威胁到人们,但是他们也帮助了Gandall开始了一个有前途的职业生涯。

11岁时,他在一个教会书展上拿起一本病毒学教科书。在他还没到驾驶执照的年龄之前,他就在敦促他的母亲把他送到加州大学欧文分校从事一项研究工作。

他开始只穿红色的马球衫,以避免在挑选服装时分心。他在高中时就开始了对生物老师的批改,并被当地的科学学会开除,因为他那被认为是鲁莽的DIY基因的工程。

他说,甘多尔几乎没有获得高中文凭,他申请的几乎每一所大学都拒绝了他,但后来在斯坦福大学获得了生物工程的职位。

“很讽刺的是,他们拒绝了我的学生身份,”他说。

他搬到东帕洛阿尔托(East Palo Alto),带着14件红色马球衫,和三个非生物学家一起住进了一间房子,没人注意他们,但DNA在他卧室的角落里被克隆了。

他在斯坦福大学的任务是建立一套基因材料供公众使用。对他的同行生物黑客来说,这是一项崇高的事业。

对生物安全专家来说,这是把弹药扔给好战的人。

世界卫生组织大流行性流感防备顾问Lawrence O. Gostin说:“世界上只有两件事可以消灭3000万人:一种核武器,或者一种生物武器。不知何故,美国政府害怕并为前者(核武器)做准备,但对后者(生物武器)却没有丝毫的戒备。它把我搞胡涂了。”

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