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車庫科學家 瘋狂基改的雙面刃

2021-10-13
作者: 英國《金融時報 》精選

▲住在澳洲的達博瓦,從YouTube上習得物理、生物學知識,並向麻省理工學院和哈佛大學的教授請益。(圖/ 取自paul dabrowawjo 推特)

41歲的達博瓦(Paul Dabrowa)喜歡在自家廚房做生物實驗,有時為了找方法自我治療,更多的時候只是為了好玩。現在,他在家裡進行基因改造啤酒的實驗,他從水母取得DNA,再運用酵母細胞以傳統發酵法將之轉化為酒精;這樣,啤酒就會發光。

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近年,容易取得的基因編輯工具(如Crispr),使得像達博瓦這樣的業餘科學家大感振奮,他們在自己的「車庫實驗室」裡土法煉鋼,各式實驗數目激增,也觸及了法律的邊緣。

儘管缺乏正規的微生物學訓練,達博瓦曾為了減肥,利用糞便微生物移植技術,成功基改自己的腸道細菌。經此鼓舞,他在天使投資者資助下有意將過程商業化,希望有一天能從捐贈者採集到3000樣本的糞便,並公開發現成果。

上網看影片 把細菌變減肥藥

達博瓦的許多知識—包括複雜的基因編輯,大多是直接從網上蒐集的,要不就是問來的。住在澳洲墨爾本的達博瓦說:「每當感到無聊,我就上YouTube看麻省理工學院的物理和生物學講座;如果實驗時需要協助,就向麻省理工學院和哈佛大學的教授請益,他們都很樂意幫忙。」

業餘科學家社群中,最激進的是實驗家,如美國太空總署前生物科學家扎伊納(Josiah Zayner),他曾在觀眾面前對自己進行基因治療而惡名遠播。扎伊納的新創公司The Odin,聘請了Crispr先驅、哈佛大學醫學院遺傳學教授邱奇(George Church)擔任顧問。這家公司以「人人都有權管理自己的DNA」為由,全然無視規範網上銷售基因編輯工具的呼籲。

這些「車庫科學家」也許看起來只是一種古怪的新次文化,但對他們不甩外界的態度,卻讓政府與國際機構中專管生物威脅的主事者心生恐慌。他們擔心,如今這種科技可能提高意外,或被蓄意濫用,包括研製生物武器以發動大規模或有針對性的攻擊。2018年,《禁止生物武器公約》(BWC)簽署國確定基因編輯、基因合成、基因驅動和代謝通路工程為「雙重用途」的研究,意味著這些科技被拿來從事有害用途與有益用途一樣容易。

達博瓦同意監管的必要,他說業餘科學家的能力與日俱增,例如DNA定序技術,業餘科學家輕易就可取得,並用以製造致命病原體。他說:「生物恐怖分子用2000美元可買到2手DNA合成器,整個過程只要10000美元便可在家裡的廚房生產完成。」

過去,大多數政府官員並未正視這類警訊;如今,新冠病毒的爆發,凸顯了非國家(如個人或組織)引發致命生物連鎖反應的能力。英國前首相布萊爾曾在一次演講中警告:「生物恐怖主義看起來像是科幻小說的內容,但現在就做好準備才是明智之舉。」

致命病原體 在廚房就能做

根據《禁止生物武器公約》,簽約國承諾採取一切可能措施,禁止和防止研發兩用功能的生物武器。理論上,這表示各國有責任監控達博瓦從事的這類活動。然而,《禁止生物武器公約》的設計初衷,並不是為了應對生物恐怖主義流氓的挑戰,許多現行的行為準則模糊不明,什麼可以什麼不可以,不同的司法管轄領域有不同的說法,特別是對於業餘愛好者這一塊。

iGem基金會安保副主席米利特(Piers Millett)表示,他們發現全球各學習中心對生物安全問題多缺乏系統性理解;多達71%的受訪業內人員不清楚「受關注的兩用研究」的定義,另有61%的人不知道雙重用途的定義。

▲基因編輯工具愈來愈容易取得,使得業餘科學家一不小心就觸及法律邊緣。(圖/達志)

聯合國裁軍研究所下屬的生物安全專家雷維爾(James Revill)說:「這些現象說明了國際社會應該規範DIY生物社群的重要性,但又不能扼殺旨在和平用途的在地創新,以及人們學習生物學的熱忱。」

達博瓦希望防止一顆老鼠屎壞了一鍋粥—無論是偶然還是惡意,進而搞壞了整個業餘科學家社群的名聲,搞得每個人都有志難伸。他認為,這件事重要,因為最偉大的科學突破往往來自無人監督、跳脫框架的思維。他說:「生物駭客就是我們過去所謂的科學家,現在學術界沒有真正的科學或達文西的發明出現,真正的科學家正在他們的車庫裡搞東搞西。」他指微生物學開山祖巴斯德(Louis Pasteur)生在今天可能會被視為危險的實驗家。

部分科學家 贊同創新實驗

部分頂尖科學家贊同此一觀點,他們對官僚機構過問研究計畫,以及爭取經費充滿挫折感。加州大學柏克萊分校物理學名譽教授穆勒(Richard Muller)說:「如果真想做出重要的發現,就得知道如何與體制周旋。」1980年穆勒在《科學》雜誌上爆料說,他曾私下將核准的專案資金,轉用在被拒絕的風險較高的研究計畫。雖然坦白帶來了麻煩,但他覺得有義務說明自己使用獲獎經費的真相。他說:「我認為這種作法行之已久,我自己也像個車庫科學家。」

在達博瓦看來,在這樣的壓力下,生物駭客的研發場景與上世紀1970和1980年代矽谷輟學生在車庫裡催生個人計算機革命的景況可以類比;不同的是,這次不是駭客入侵主機,而是操弄遺傳學。達博瓦說:「這一次,他們的發現是在治癒疾病、延長每個人的壽命方面,而不是網路。」

一些矽谷投資者對自力更生的微生物創新表示歡迎,認為這是定製基因治療的民主化發展中的一個重要部分;他們同意,有關資金提供和贈款問題上的官僚爭論,可能會阻礙創新或使其陷入錯誤的風險之中。Mithril Capital風險資本家羅揚(Ajay Royan)說:「無論是生物學還是融合,最有趣的工作都是體制外的…數學家勒芙蕾絲(Ada Lovelace)、物理學家戴森(Freeman Dyson)、展頻發明人海蒂.拉瑪(Hedy Lamarr)、數學家拉瑪努金(Srinivasan Ramanujan)與達文西等都體現了一個高度獨立、具有顛覆性的才華,這絕非偶然。」

實驗如何在鼓勵創新及防範風險之間取得平衡,在微生物領域從來都不是易事。諮詢機構Ergo的艾迪(RP Eddy)指出,在正規學術機構從事具有兩用潛力的高風險研究已經行之有年,大部分並不依賴現代基因技術的進步,其中的環境控制也未如人想像的那麼嚴格。他說:「目前對BSL3和BSL4實驗室生物安全規格,並沒有一套約定俗成的標準。」但其中最危險的過程包括一種稱為功能增益的研究方法,這種研究涉及有目的地操弄病毒,使其更具傳染性,以便在開發疫苗與治療上進度領先。

2011年11月荷蘭病毒學家福奇爾(Ron Fouchier)成功使用該法使H5N1流感更具傳染性和傳染給人。他為製造高度致命性病原採集流感樣本,用它們多次感染雪貂,再從病貂身上採選樣本,繼續感染下一批雪貂,過程的簡單和價廉引起多人關切。不過,以研究愛滋病毒定序而出名的退休病毒學家霍布森(Simon Wain-Hobson)則認為這種作法的成果效益遠不及所涉風險;因此,他與同儕推動暫停這類公共資金的法規,已在2014年10月起生效。

在前述停止令生效後,武漢病毒學研究所功能增益的實驗活動,以及其與Sars-Cov-2疫情起源的關聯,受到關注。美國總統拜登下令調查該病毒是自然出現還是可能從實驗室流出,雖然未得出結論,但再度引發了功能增益作法的安全性和有用性的爭議,以及是否應該由政府資助。

官方若資助 或可順勢監督

霍布森對這種模稜兩可的結論是:科學裡驅使業餘科學愛好者,在車庫裡操弄潛在致命病原的力量無處不在,也常可找到創新的方法或藉口來規避限制,即使在最嚴格的控制下,人們也總會找到解決的作法。

他用幻想小說家普拉切特(Terry Pratchett)的觀察來形容科學家操弄基因的強迫症:「如果你把一個大開關放在某個山洞裡,上面寫著『世界末日開關,勿碰』;結果是,油漆未乾時就有人動了。」

功能增益作法的捍衛者認為,最好是在官方環境提供經費資助,如此可以監督和影響研究,避免因為禁止而導致研究流入無人監督的領域。不過,倫敦國王學院的社會科學家倫佐斯(Filippa Lentzos)說:「這真的要由各個機構、國家、地區和專業協會攜手制定相關準則,並認真執行。」不過,他指出,《禁止生物武器公約》仍不具核查的公權力。

達博瓦認為這些措施不夠周延,他寧可看見國際生物領域比照核武領域的管制作法,並找出供應鏈上具有力監測的咽喉點。例如,他主張管制核苷氨基磷酸酯DNA合成過程中的一種關鍵物質,他說:「這就等同阿富汗有人上網訂購了武器級鈾原料。」

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