本文最初刊载于 Undark。
2016 年 11 月，病毒学家 David Evans 前往日内瓦参加世界卫生组织关于天花研究的一个委员会会议。这种致命的病毒在 36 年前已被宣布根除；已知仅存的天花活体样本由美国和俄罗斯政府保管。
然而，Evans 却带来了一个惊人的消息：在会议前数月，他和一名同事已经在加拿大的实验室里，几乎是从零开始，成功制造出了一种与天花病毒极其相似的病毒。在其后续的 报告 中，世界卫生组织写道，该团队的方法“不需要非凡的生物化学知识或技能，也不需要大量资金或时间。”
Evans 并不同意这种说法：他告诉 Undark，这个过程“需要大量的技术技能”。但某些技术确实使实验变得更容易。特别是，Evans 和他的同事能够直接从 GeneArt（一家 Thermo Fisher Scientific 的子公司）订购病毒 DNA 的长链。
如果说 DNA 是生命的密码，那么像 GeneArt 这样的公司就是印刷店——它们合成定制的 DNA 链并将其运送给科学家，科学家可以 利用 这些 DNA 使酵母细胞在黑暗中发光，或者创造出一种能分解塑料的细菌，或者从零开始构建病毒。如今，有几十家，甚至可能上百家公司销售基因，DNA 的价格也越来越低。（如果将 DNA 比作一段长文本，今天的价格通常低于每字母 10 美分；按此价格，构建一种流感病毒所需的遗传物质成本将低于 1500 美元。）而新的台式技术——本质上是便携式基因打印机——有望使合成 DNA 的普及度更高。
但是，自 21 世纪初以来，该领域一直笼罩着担忧，即有人会利用这些服务造成危害——特别是制造致命病毒并用其进行生物恐怖袭击。
与此同时，美国对合成 DNA 供应商施加的安保规定很少。合法地制造一批埃博拉或天花基因并将其运送到美国地址是完全合法的，无需经过询问——尽管根据控制某些病原体拥有的法律，用该遗传物质实际制造病毒可能是非法的。
这是否是正当的担忧，目前仍在辩论中。一些专家表示，从合成 DNA 制造病毒对大多数科学家来说仍然极其困难，而且对袭击的担忧常常被夸大。同时，一些由硅谷慈善家资助的新的非营利性倡议，有时会呼吁最坏的情况，并推动对合成 DNA 滥用进行更严格的保护。然而，实施有效的安全措施仍然很困难——就像在庞大、跨国的行业中执行任何一种规范一样困难。
“并不是我担心明天就会发生什么。但现实是，这种能力越来越强大，体现在 DNA 片段的长度、你能用它们创造什么，以及接收者最终能够将 DNA 片段组装成新病毒的能力。”乔治梅森大学的生物防御研究员 Gregory Koblentz 说。“这是我们真正应该更积极主动地去做的事情——并努力走在前面。”
P或许最突出地发出关于不受控制的 DNA 合成危险警报的科学家是麻省理工学院的生物技术专家 Kevin Esvelt。在交谈中，Esvelt 在技术细节和类似卡桑德拉式的警报之间快速切换。他经常谈到 Seiichi Endo，一位日本病毒学家，他于 1987 年加入了末日邪教奥姆真理教。Endo 曾协助实施了东京地铁毒气袭击，该组织曾试图——但似乎未能——获得埃博拉病毒。
此后，制造病原体变得更容易了，部分原因在于合成 DNA 的更广泛可用。“我很难想象今天来自京都大学的具有研究生水平的病毒学家无法组装一种流感病毒，”Esvelt 说。
正如 Esvelt 所描述的，合成生物学的问题在于权力：新技术已经给了科学家群体制造难以想象的危险病原体的钥匙。很少有人——也许没有——希望行使这种可怕的超能力。但是，Esvelt 认为，下一个 Endo 出现只是时间问题。
“这是我们真正应该更积极主动地去做的事情——并努力走在前面，”
Koblentz 说。.
根据 Esvelt 大致的估算，全球可能有大约 30,000 名科学家具备制造一种大流行性流感的能力，前提是他们能找到人来为他们合成 DNA。释放这种病原体的后果可能是灾难性的。
“没有一个人能制造核弹，”Esvelt 说。“但病毒呢？不幸的是，这非常容易做到。”
并非所有人都相信这些数字。“有数千名病毒学家，但具备这些技能的要少得多，”病毒学家 Angela Rasmussen 11 月在 Twitter 上 写道，她在该帖子中暗示 Esvelt 的工作夸大了生物恐怖袭击的风险。“即使拥有全套 DNA，传染性克隆也不是你能在车库里凭空制造出来的东西，”她继续说道。
研究德州农工大学疾病媒介的生物学家 Zach Adelman 呼应了这些观点，并质疑 Esvelt 的整体方法。“这听起来像是他惯用的恐吓策略，”他写信给 Undark。“一个单独的、专注的、恶意的个人仍然有可能在不被发现的情况下制造自己的流感毒株吗？也许吧，但即使在理想情况下，这些实验也需要大量的资源。”
马里兰大学国际安全研究中心的生物安全专家 Milton Leitenberg 表示，即使有人设法非法制造病毒，进行生物恐怖袭击仍然困难。“这一切都被难以置信地夸大了，”他在审阅了 Esvelt 于 2021 年向美国众议院一个小组委员会提交的关于故意造成大流行风险的 证词 后说道。
尽管如此，专家们可能对风险程度存在分歧，但许多人同意，对合成 DNA 实行 *某种* 安全措施是必要的——并且目前的系统可能需要升级。“我认为，有必要对人们可以订购的合成 DNA 进行筛选，以确保人们能够实际重构出受管制病原体或其他危险病原体，”Rasmussen 告诉 Undark。
多年来，一些政策制定者和行业领导者一直在推动加强 DNA 合成的安全性。
在 21 世纪初，基因合成行业尚处于起步阶段，政策制定者们对该行业服务可能被滥用感到担忧。2010 年，美国政府发布了一套 指导方针，要求合成 DNA 供应商对其订单进行审查，寻找危险信号。
这些指导方针不具有法律约束力。公司可以随意忽视它们，并且至少在美国境内，它们可以向任何人运送几乎任何基因（根据联邦贸易法规，出口某些基因需要许可证）。不过，即使在政府发布指导方针之前，主要的合成 DNA 供应商已经在加强安全性。2009 年，五家公司成立了国际基因合成联合会（IGSC）。“基因合成行业的增长依赖于无可挑剔的安全记录，”GeneArt 时任首席执行官在标记该联合会成立的 声明 中写道。
联合会成员同意审查他们的客户。（例如，他们不会发货到邮政信箱。）并且他们同意审查订单，遵循 Koblentz 认为比联邦指导方针更严格的标准。
但是，有些公司从未加入。根据一项常被引用的估计，非 IGSC 成员约占全球 DNA 合成市场的 20%。这不过是一种有根据的猜测。“说实话，我们真的不知道，”华盛顿特区智库“核威胁倡议”（Nuclear Threat Initiative）生物政策团队负责人 Jaime Yassif 说。她和其他分析人士表示，一些公司似乎根本没有进行筛选。
“一个单独的、专注的、恶意的个人仍然有可能在不被发现的情况下制造自己的流感毒株吗？也许吧，但即使在理想情况下，这些实验也需要大量的资源，”
Adelman 说。
事实上，花几分钟时间在谷歌上搜索合成 DNA，很容易找到非 IGSC 公司宣传他们的服务。很难确定这些公司（如果他们有的话）采取了什么样的安全措施。
在一通简短的电话中，一家在特拉华州注册的公司 Gene Universal 的客户经理 Lulu Wang 表示，该公司确实会筛选订单。她没有提供细节，而是将更多问题转给了电子邮件地址；该公司拒绝回答这些问题。一家在新泽西州注册的公司 KareBay Biochem 没有回复电子邮件提问。一位接听了该公司电话的男士在得知对方是记者后说：“抱歉，我没有什么可评论的”，然后挂断了电话。
在收购了合成 DNA 供应商 Genewiz 后，纳斯达克上市公司 Azenta Life Sciences 根据其网站的说法，提供“完整的基因合成解决方案”。但其网站上并未提及生物安全。在一封电子邮件中，Azenta 的投资者关系总监 Sara Silverman 写道，该公司“会进行生物安全筛选”，但拒绝提供详细信息。她没有回答关于 Azenta 未加入 IGSC 的问题。
整个行业安全措施参差不齐。“没有标准化流程，没有认证，也没有外部机构来检查你的系统做得有多好，”Twist Bioscience 的生物安全主管 James Diggans 说，他目前担任 IGSC 的董事会主席。因此，他说，“公司在投入这项工作上的力度差异很大。”
T还有削减成本的经济激励。现有的 DNA 筛选系统会提取订单中的一段 DNA，并将其与所谓的“关注序列”数据库进行比较。如果匹配，则由生物信息学专家审查订单——这个过程既昂贵又耗时。“如果你决定不投资安全，或者决定只做最少量的安全投入，这肯定是不公平的竞争优势，”Diggans 说。
一些专家表示，一种解决方案是使用免费、简单、高质量的筛选软件。在接下来的几个月里，有两项这样的倡议计划启动。
其中一个系统名为 SecureDNA，本月以有限访问的试点形式推出，并计划在 2023 年底前广泛可用。其核心是一个包含数十亿个极短基因信息的数据库，其确切内容是一个严格保密的秘密。一小群科学家——Esvelt，他是 SecureDNA 团队的成员，称他们为“策展人”——将最终维护和更新该工具，该工具位于瑞士。订单会被加密并路由到 SecureDNA 服务器。在那里，一个自动化系统会查找订单与数据库之间的匹配项。SecureDNA 团队在一篇 最近的论文 中报告说，从初步测试来看，该模型很难被欺骗，研究人员预测它很少会产生误报。（该团队计划在对更多真实订单进行 SecureDNA 测试后，将论文提交给同行评审。）
公司是否会真正采用尚不清楚。Esvelt 说，为了最大化安全性，该系统有点像一个黑盒子。到目前为止，还没有公司承诺将他们的筛选过程交给 SecureDNA，尽管一些公司同意对其进行测试。
视觉：Twist Bioscience/YouTube
2020 年，核威胁倡议组织的 Yassif 开始与世界经济论坛和一个专家 咨询小组 合作开发另一种筛选工具。该工具名为“DNA 合成筛选通用机制”，计划于 2023 年在新成立的 国际组织 的主持下推出，并将分发给公司，以便他们使用该软件搜索订单中潜在的危险信号。
“基本想法是，如果我们给公司一个工具，让他们更容易、更便宜地做正确的事情，那么他们就会非常乐意接受它，”Yassif 说。
政府官员也在努力鼓励更强有力的筛选。两年前，美国卫生及公共服务部开始更新其 2010 年的指导方针，专家表示这些指导方针已经过时。新的指导方针预计将于 2023 年出台。除其他变化外，它们可能会要求公司开始筛选较短的 DNA 片段订单，而不仅仅是关注较长基因片段的订单。（目的是阻止人们购买许多短 DNA 片段，然后将它们拼接成高风险的物质。）
2022 年 8 月，加州州长 Gavin Newsom 签署了一项法案，要求加州州立大学系统只能从对其订单进行筛选的公司购买合成 DNA，并要求加州大学系统也这样做。
“这是美国首次要求合成 DNA 用户关注其订购产品的安全保障措施的法律规定，”George Mason University 的专家 Koblentz 说，他曾就该法案提供咨询。
最终，Koblentz 表示，联邦政府应该做更多来激励良好的筛选。例如，主要的联邦科学资助者可以附带条件地授予赠款，要求机构从更安全的公司购买 DNA，并利用他们的市场影响力，“要求研究人员使用生物安全措施”。
到目前为止，似乎没有计划应用这类激励措施。“与遵守 2010 年的指导方针一样，遵守修订后的指导方针是自愿的，”参与制定新指导方针的联邦科学家 Matthew Sharkey 在一封电子邮件中写道。他还补充说，“目前没有联邦机构要求将其作为研究资助的条件。”
A在其他紧迫的全球关切中，生物安全专家有时难以引起人们对这一问题的关注。Koblentz 于 2020 年为《原子科学家公报》（The Bulletin of the Atomic Scientists）撰写的一篇文章题为《一家生物技术公司故意制造了类似天花的病毒。似乎没人关心》.
最近，合成 DNA 安全方面的紧迫性很大程度上来自于“有效利他主义”社区：一个以硅谷为中心、非正式的运动，旨在以理性方法最大化地做好事。支持者们常常将精力投入到紧迫的公共卫生问题上，如疟疾治疗，以及更冷门的担忧，如失控的人工智能或外层空间治理。
该运动在过去十年中越来越出名，成为预防人类导致的大流行病倡议的主要资助者。两个有效利他主义团体 Effective Giving 和 Open Philanthropy 正在资助 Yassif 的项目。Yassif 曾是 Open Philanthropy 的员工，Open Philanthropy 也支持 SecureDNA。（8 月份，Esvelt 告诉 Undark，该团体正在洽谈获得与加密货币交易所 FTX 相关的有效利他主义基金 FTX Future Fund 的资助。据 Esvelt 称，他们没有最终达成协议，并且 FTX 在 11 月份因涉嫌挪用客户资金而 惨然崩溃。）
尽管存在这些对生物恐怖主义的担忧，但风险在很大程度上仍然是理论性的。马里兰州的生物安全学者 Leitenberg 从 20 世纪 60 年代就开始研究生物武器问题。他在 2005 年的一篇 论文 中认为，该领域的从业者常常夸大生物恐怖主义者造成的风险。
正如 Leitenberg 所说，在过去二十年里，美国花费了数十亿美元来防范生物恐怖袭击——但迄今为止，威胁并未出现。“真正的生物恐怖分子，”他说，“还没有制造出任何东西。”他认为，实验室事故造成的风险比恶意行为者 大得多。
显而易见的是，监管合成 DNA 行业面临的挑战只会加剧——特别是因为制造 DNA 变得越来越容易。如果说 DNA 合成公司是印刷店，那么新一代的初创公司现在正在制造家用打印机：所谓的台式设备，有些零售价不到 10 万美元，使得在实验室里定制打印 DNA 成为可能。
SecureDNA 和 Common Mechanism 都希望有一天能让公司将安全工具直接集成到台式设备中，以便它们能够远程阻止某些序列的生产。
Yassif 说，新的台式技术有可能极大地扩大能够接触到定制 DNA 的人群范围。她谨慎地表示，这项技术仍处于起步阶段。“我认为今天天 hasn't 塌下来，”Yassif 说。但她补充道，“我认为这是一个警钟，我们现在需要开始考虑这个问题，并从现在开始建立安全性。”
