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《专家担忧3D打印技术或将增加生物武器扩散风险》

  • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者： huangcui
  • 发布时间：2019-11-22

  • 7月29日，sipri网站发表了一篇评论认为3D打印技术在生物武器的开发、生产和交付方面所拥有的潜力或许会增加生物武器扩散的风险。

    3D打印技术可用于构建几乎任何形状或形式的物体，目前受到特别关注的一种是生物打印。生物打印主要使用生物墨水来沉积生物链以实现细胞及支撑结构的精确分层排列，然后这些材料将基于细胞的生物过程生长成为功能组织。

    这些技术应用前景喜人的同时也存在潜在的风险。文章指出，3D打印技术可用于印刷生产实验室设备组件以及生产生物武器所需的其他物品，降低了具有较少知识经验的生产者生产复杂产品的难度。另外，它还可实现分散生产，从而减少对货物实际跨境运输的需求，进而更有可能规避出口管制所施加的障碍，这些都增加了出口管制的难度和生物武器扩散的风险。

    文章认为，虽然出口管制目前是3D打印技术内部监管讨论的重点，但应对其在生物武器方面所带来的挑战需要采取更全面的方法，包括制定更强的行业合规和尽职调查标准等。文章呼吁各国与所有利益攸关方合作，认真监测目前面临的微妙风险情况，以防止3D打印技术成为生物武器扩散的推动者。

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  • 《基因技术应用乱象及潜在风险》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：huangcui
    • 发布时间：2019-01-18
    • 基因技术是生物工程中一种基于基因的技术，在人口健康、农业育种和工业生产等方面发挥了重大作用。基因技术的发展历史可以追溯到1953年，沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构，开启了分子生物学的大门，奠定了基因技术的基础。此后，由基因工程衍生出的基因技术包括基因检测、基因修复、基因编辑、转基因技术等，其中基因编辑技术是当前发展最为迅速的一项新兴基因技术。目前主要的基因编辑技术有锌指核酸酶技术（ZFN）、转录激活因子样效应物核酸酶（TALEN）、归巢核酸内切酶（Meganucleases）和成簇间隔短回文重复（CRISPR）等，其中CRISPR技术是目前最新也最为通用的基因编辑技术，其成本低廉，简单易用，只需花费60美元就可以购买到CRISPR技术所需的基本材料，网络上甚至有免费获得这些材料的途径。 基因技术广泛应用于微生物基因编辑、植物基因编辑、动物基因编辑和人体基因编辑等领域。目前研究最多的是基因技术在人类疾病治疗中的应用，其最终的目的就是通过改变基因结构来达到疾病的预防和治疗。美国再生医学联盟的统计显示，仅2017年第一季度，全球基因疗法领域投资超过10亿美元。CRISPR已经在人类和其它哺乳动物细胞中成功进行了位点特异性的DNA切割，未来有望解决一些人类相关疾病；在商业上，已经用于多种转基因农作物中，利用该技术可以将转基因作物的相关外源基因，在发挥作用后敲除，有望使转基因食品更加安全。 基因技术存在的风险 由于基因技术能改造出新的生物体，因此存在一定的误用和滥用风险，主要集中在伦理和安全上。2017年8月，英国广播公司在其网站发表文章，列出了2050年前人类将面临的十大挑战，其中基因编辑技术位列首位，认为该技术会给人类带来伦理等诸多方面的挑战。 技术自身存在风险 作为一项技术，基因编辑等新兴技术还存在不完善和不成熟之处。2017年8月，CRISPR发明人之一、华人科学家张锋团队指出，不同个体间存在巨大的遗传变异，这些变异可能会影响CRISPR的精确编辑。此外，基因编辑技术目前走向临床应用面临最大的问题是其脱靶风险，如果基因编辑过程中出现脱靶可能引发其他疾病或健康风险。 可能存在伦理问题 基因技术在临床上的应用引发了人们对伦理问题的担忧，目前伦理上争议较大的是人类胚胎基因编辑，不同国家对人类生殖细胞基因编辑态度不同。根据2014年一项研究显示，在全球39个国家的调查中，有25个国家反对人类生殖细胞基因的修饰，并通过法律来执行这项禁令，其中包括了加拿大、澳大利亚、英国以及法国等。另有4个国家已通过文件禁止这类研究进行，但未立法，这其中包括中国。包括俄罗斯在内的9个国家对人类生殖细胞基因修饰的态度不明确，而美国限制人类生殖细胞基因修饰。 对国家安全造成严重影响 基因技术可以用来发明新的病原体，如果这些病原体发生泄露，或是被用作生物武器，将会造成严重损失。站在国家的立场来看，一种新的技术出现时，它总会想到这种技术不好的一面，可能有什么负面的影响或者潜在的威胁，可能会就此做出一些防御性战略。为此2016年2月，美国情报界年度全球威胁评估报告中，将基因编辑技术列入“大规模杀伤性与扩散性武器”威胁清单。 对基因改造产品监管的争议 基因技术在农业上通常用于植物或动物育种过程的改进。基因改造农产品的潜在风险包括：对病害、虫害、环境胁迫的抗性或敏感性增加，毒性或致敏性的潜在变化，以及非靶标影响等。目前在基因产品的监管等方面还存在不同的争议，下面列举几个具体的例子： 无角的奶牛。与大多数肉牛不同，奶牛通常有角。由于人类每天都与有角的奶牛接触，牛角会带来不小的风险，所以大多数奶牛幼年时要去除牛角。美国加利福尼亚大学戴维斯分校的研究人员利用基因编辑技术关闭了奶牛体内编码角的基因。这种表现型只是将一些自然界本可以发生的事情重复了出来，因为自然界中有一些牛天生就是不长角的，而有人却觉得这是一件了不得的大事。依据美国《联邦食品、药品和化妆品法案》，美国食品药品管理局（FDA）指出，这种基因编辑的动物要像新的兽药一样，必须经受多年的审查，并遵守药物批准的要求。针对这种情况，畜牧业已经开始反抗，要求国会禁止FDA的做法，并将其权力移交给美国农业部（USDA）。 抗褐变的蘑菇。美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员利用基因编辑技术关闭了蘑菇中引起褐变的酶的基因。这种所谓的“失效”突变模仿了自然界中经常发生的过程，这种情况产生的结果是完全无害的。它与自然界存在的金黄色葡萄或是小型葡萄完全一样，都发生了“功能失活”突变，而这两种葡萄已经被人类安全食用了许多年，并未发现致病效应，也不需要事先获得政府的批准。这种蘑菇实际上已经过USDA仔细审查，认为不值得进一步审查——事实上并不像许多媒体报道的那样“逃脱”了监管。 目前，迅猛发展的基因技术正在给我们的生活带来巨大的变化，在享受先进科学技术带来的种种福利的同时，我国在核心技术的创新以及相关的伦理学和法律法规监管等方面还应进一步加强，以确保这一先进技术得到正确而有效的应用。
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  • 《美JHU发布应对全球灾难性生物风险的技术分析报告》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：huangcui
    • 发布时间：2018-11-16
    • 10月9日，美国约翰霍普金斯大学（JHU）健康安全中心发布《应对全球灾难性生物风险的技术》（Technologies to Address Global Catastrophic Biological Risks）报告。该报告的目标包括：（1）明确应对严重传染病和全球灾难性生物事件所需的技术解决方案的领域；（2）确定可能降低全球灾难性生物风险的技术；（3）介绍这些技术的背景，并展示其前景、局限性以及成功开发和使用的条件。 报告指出，传染病突发事件的出现可能悄无声息，但会对健康和社会造成十分不利且持久的影响。在过去的一个世纪里，全球经历了一系列紧急事件，如1918年的大流感造成5000万至1亿人死亡；致命的严重急性呼吸综合症（SARS）和中东呼吸综合征（MERS）冠状病毒的出现；2013年-2016年，西非爆发的埃博拉疫情导致逾2.8万例病例和1.1万人死亡，并对该地区造成了毁灭性的影响。全球灾难性生物风险（global catastrophic biological risk，GCBR）作为一类传染病突发事件，是一类涉及生物制剂的特殊风险，包括自然出现、重新出现、故意创造并释放，或实验室设计和泄露，这些威胁可能导致超出国家和国际组织以及私营部门集体控制能力的突然、非同寻常、广泛的灾难。 由于气候变化、人口增长、城市化以及广泛的全球旅行等因素，严重传染病和全球灾难性生物风险正在增加。此外，生物技术的进展促使可以开展更容易且更有针对性的生物学操作，这就增加了微生物被滥用或引起传染病大流行的可能。尽管生物技术确实会带来一些社会风险，但针对该报告所描述的技术及其他一些技术的投资将有助于保护世界免遭破坏性生物事件威胁。如果应用得当，这些技术可以提高人们识别和解决新出现的生物问题的能力。 框架技术要求 如果出现严重的传染病大流行，响应将需要全球化。但很多国家没有能力有效应对，这将使整个世界变得脆弱。预防和响应这类事件所需技术的属性可能在质量和数量上与常规公共卫生和医疗实践中使用的技术不同。这项研究指出了减少GCBR涉及的变革技术可能具备的特点，包括： •更好的敏感性，以促进预防 •提高更早做出响应决策的能力 •分散的方法，以增大规模并便于获取 •坚固耐用或易于在各种环境中使用 •缩短开发、应用和部署的时间 方法 为确定严重传染病和全球灾难性生物事件相关的潜在技术解决方案，研究团队开展地平线扫描（Horizon Scanning），以了解技术空间、技术发展的突出领域和即将发生的有利于GCBR减少的变化。同时，研究团队还进行了文献综述，并就当前和未来科学研究状况的判断采访了相关领域的专家。 一旦确定了技术，就会将一系列基于Heilmeier问题的评估问题应用于每项技术，如该技术已取得的研究进展、潜在影响和成功实施所需的投资额等。评估问题包括： •这项技术是什么？ •这项技术可以解决什么问题？ •现在已有的相关研究是怎样的？ •这项技术的应用前景如何？ 技术 该报告调研了五大类技术，每一类都包括一系列潜在的重要技术或预防和应对严重传染病紧急情况的技术。 疾病检测、监控和态势感知 广泛应用的全基因组测序：作为一种监测工具，可以接近实时地测定病原体生物学表征，包括毒力、传播性、对药物或疫苗的敏感性或抗性。 用于环境监测的无人机网络：可自主进行环境监测的陆地、海洋和空中无人机网络将有助于填补在监测重要生态系统的生物破坏和生物恐怖事件方面的空白。无人机可以穿越不同的生态系统，利用从光学像机到复杂生物技术的各种传感器和工具收集数据。 农业病原体的遥感：先进的卫星成像和图像处理技术可用于持续的、大范围分布的、系统的农业监测，以判断重要作物和其他植被的健康状况，以便在潜在威胁蔓延之前发现它们。 传染病诊断 微流体装置：微流体装置是“芯片上实验室”的诊断设备，在某些情况下有可能增强或取代传统的实验室检测设备，从而便于在床边和资源受限的环境中进行诊断。 手持式质谱仪：未来的质谱仪将是一种手持式、真正便携的装置，可在现场和护理点提供先进的诊断功能。一些质谱技术甚至可以诊断未知病原体，从而不需要在进行诊断测试之前区分细菌、病毒、真菌或原生动物。 无细胞诊断：无细胞诊断去除细胞膜，使细菌细胞内的构件与人工基因回路结合，以制造用于诊断的蛋白质。这些无细胞诊断方法可以产生肉眼可见的快速比色输出，便于说明。在严峻的环境中，可将细胞提取物冷冻干燥在纸上。 分散的医疗应对措施（Medical Countermeasure，MCM） 化学和生物制品的3D打印：3D制药打印可用于分布制造MCM以及个性化的药物剂量和配方。3D打印机现在几乎可以在任何打印机可使用的地方合成关键的化学制剂和药物，并且有相关工作正在探索利用这种技术打印疫苗。 用于制造MCM的合成生物学：合成生物学不仅可以用来发现和生产治疗药物，还能以分散和定制的方式进行生产。这可能意味着药物和疫苗的发现更快，生产速度和数量也将远超传统制造技术。 MCM的分配、配送和管理 用于疫苗接种的微阵列贴片：微阵列贴片（microarray patch，MAP）是一种新兴的疫苗接种技术，可用于将大规模疫苗接种活动现代化。MAP技术将使人们在紧急情况下可以自己接种疫苗，从而显著缩短群体完成接种的时间。 自传播疫苗：自传播疫苗经过基因工程改造，可以像传染病一样在人群中传播，但不会引发疾病，反而能提供保护。目标人群中的少数个体接种疫苗后，疫苗株就会像病毒一样在人群中传播，从而获得快速、广泛的免疫效应。 用于疫苗接种的可摄入细菌：通过基因工程改造的细菌可以在人体中产生抗原，进而作为疫苗引发对相关病原体的免疫应答。将这些细菌置于温度稳定的胶囊内，可用于流行性疾病大爆发情况下人们自我给药。 自扩增型mRNA（SAM）疫苗：SAM疫苗利用的是可被人体细胞编译系统识别的正链RNA，通常为修饰的病毒基因。一旦在人体细胞内递送，SAM就被编译并产生两种蛋白质：刺激免疫应答的目的抗原和用于细胞内疫苗扩增的病毒复制酶。SAM自复制的能力使其产生较其他疫苗更强、更广泛、更有效的体液和细胞免疫应答。 无人机运送到偏远地区：无人机运输网络可以将临床物资和药品快速运送到难以进入的区域，这些地区可能是由于物理或地形障碍，也可能是存在应急人员感染的风险。 医疗护理和应对病人激增的能力 机器人技术和远程医疗：机器人和远程医疗是与全球灾难性生物事件医学处置相关的两大类医疗保健技术。在此类事件中这些技术的成功使用将有助于在非传统环境（如家庭）中进行医疗护理。 易于使用的便携式呼吸机：呼吸道疾病大爆发时，患者在病情严重时期和身体恢复阶段都需要呼吸机来辅助呼吸。便宜的便携式呼吸机如果兼具直观且基本上自动化的用户界面将使更多患者得到护理，从而获得生存的机会。 该报告重点介绍了15项预防传染病大流行的技术或技术类别，上述技术仍需进一步的科学研究和投资以及解决相关法律、法规、道德、政策和运营等方面的问题才能更好地发挥作用，这些都需要大量精力和资金的投入。尽管疫苗开发和某些监测方面已得到很多关注，但必须同时解决预防和响应传染病的其它需求才能成功应对全球灾难性生物事件威胁。成立一个由技术开发人员、公共卫生从业人员和政策制定者组成的联盟可以更准确地了解应对流行性疾病和GCBR的迫切问题，共同开发技术解决方案，进而填补这些不足。
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