人類基因組編輯，3D打印替代器官和人工光合作用 - 生物工程領(lǐng)域?yàn)閼?yīng)對我們社會(huì)面臨的主要挑戰(zhàn)提供了巨大希望。但正如今天發(fā)表的一篇新文章所強(qiáng)調(diào)的那樣，這些發(fā)展在短期和長期都提供了機(jī)遇和風(fēng)險(xiǎn)。

合成生物學(xué)及其相關(guān)工具和方法領(lǐng)域的快速發(fā)展，包括更廣泛的基因編輯技術(shù)，大大提高了我們的生物工程能力 - 從工程學(xué)到生物系統(tǒng)的原理和技術(shù)的應(yīng)用，往往是為了解決'現(xiàn)實(shí)世界'的問題。

在開放獲取期刊eLife發(fā)表的一份報(bào)告中，由劍橋大學(xué)存在風(fēng)險(xiǎn)研究中心的Bonnie Wintle博士和Christian R. Boehm博士領(lǐng)導(dǎo)的國際專家團(tuán)隊(duì)捕捉了行業(yè)，創(chuàng)新者，學(xué)者的觀點(diǎn)以及英國和美國的安全社區(qū)，他們認(rèn)為這是該領(lǐng)域的主要新興問題。

溫特爾博士說：“生物經(jīng)濟(jì)的增長帶來了應(yīng)對全球環(huán)境和社會(huì)挑戰(zhàn)的希望，但正如我們的論文所示，它也可能帶來新的挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)。該行業(yè)需要謹(jǐn)慎行事以確保我們可以安全可靠地獲得收益。“

該報(bào)告旨在作為各部門決策者的總結(jié)和啟動(dòng)點(diǎn)，以進(jìn)一步探討可能與他們相關(guān)的問題。

報(bào)告強(qiáng)調(diào)的在未來五年內(nèi)最相關(guān)的問題包括：

用于生產(chǎn)生物燃料的人工光合作用和碳捕獲 - 如果可以克服技術(shù)障礙，這些發(fā)展可能有助于未來采用碳捕獲系統(tǒng)，并提供可持續(xù)的商品化學(xué)品和燃料來源。

提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的光合作用 - 合成生物學(xué)可能是提高當(dāng)前養(yǎng)殖土地產(chǎn)量的關(guān)鍵 - 從而有助于解決糧食安全問題 - 通過增強(qiáng)光合作用和減少收獲前損失，以及減少收獲后和后期消費(fèi)者浪費(fèi)。

合成基因驅(qū)動(dòng) - 基因驅(qū)動(dòng)促進(jìn)整個(gè)物種的優(yōu)選遺傳性狀的遺傳，例如防止瘧疾傳播的蚊子繁殖。然而，這項(xiàng)技術(shù)提出了一個(gè)問題，即它是否可能改變生態(tài)系統(tǒng)，甚至可能創(chuàng)造一個(gè)新的攜帶疾病的物種或新的疾病有機(jī)體可能占據(jù)的利基。

人類基因組編輯 - CRISPR / Cas9等基因組工程技術(shù)提供了改善人類壽命和健康的可能性。但是，它們的實(shí)施帶來了重大的道德困境。擁有金融和技術(shù)手段的個(gè)人或國家可以選擇為子孫后代提供戰(zhàn)略優(yōu)勢。

防衛(wèi)機(jī)構(gòu)在生物工程方面的研究 - 一些國防機(jī)構(gòu)投資的合成生物學(xué)領(lǐng)域增加了“雙重用途”的風(fēng)險(xiǎn)。例如，一個(gè)計(jì)劃打算利用昆蟲傳播工程化植物病毒，為其飼養(yǎng)的目標(biāo)植物提供特性，目的是保護(hù)作物免受潛在植物病原體的侵害 - 但這些技術(shù)也可能被其他人用于傷害目標(biāo)。

在接下來的五到十年中，作者確定了感興趣的領(lǐng)域，包括：

再生醫(yī)學(xué)：3D打印身體部位和組織工程 - 雖然這項(xiàng)技術(shù)無疑將減輕由創(chuàng)傷和多種疾病引起的痛苦，但扭轉(zhuǎn)與年齡相關(guān)的衰退仍然充滿道德，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問題。隨著年齡的增長，公民身體部位的補(bǔ)充成本會(huì)增加醫(yī)療保健系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，并可能引領(lǐng)新的社會(huì)經(jīng)濟(jì)階層，因?yàn)橹挥心切┠軌蜃约褐Ц哆@種醫(yī)療費(fèi)用的人才能延長他們的健康年齡。

基于微生物組的療法 - 人類微生物組涉及大量人類疾病，從帕金森病到結(jié)腸癌，以及肥胖和2型糖尿病等代謝疾病。合成生物學(xué)方法可以大大加速更有效的基于微生物群的療法的開發(fā)。然而，基因工程微生物的DNA可能會(huì)擴(kuò)散到人類微生物組中的其他微生物群或更廣泛的環(huán)境中。

信息安全與生物自動(dòng)化的交叉 - 自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步與更快，更可靠的工程技術(shù)相結(jié)合，導(dǎo)致機(jī)器人“云實(shí)驗(yàn)室”的出現(xiàn)，其中數(shù)字信息被轉(zhuǎn)化為DNA，然后在一些目標(biāo)生物體中表達(dá)。這開啟了新型信息安全威脅的可能性，其中可能包括篡改導(dǎo)致有害生物生成的數(shù)字DNA序列，以及通過攻擊關(guān)鍵DNA序列數(shù)據(jù)庫或設(shè)備來破壞疫苗和藥物生產(chǎn)。

從長遠(yuǎn)來看，確定的問題包括：

新制造商擾亂了醫(yī)藥市場 - 社區(qū)生物實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)業(yè)型初創(chuàng)公司正在定制和分享生物實(shí)驗(yàn)和工程的方法和工具。結(jié)合開放的商業(yè)模式和開源技術(shù)，這可能預(yù)示著針對跨國制藥公司可能無法盈利的區(qū)域性疾病量身定制的制造療法的機(jī)會(huì)。但這引發(fā)了人們對現(xiàn)有制造市場和原材料供應(yīng)鏈可能受到破壞的擔(dān)憂，以及對監(jiān)管不力，產(chǎn)品質(zhì)量控制不嚴(yán)格和誤用的擔(dān)憂。

應(yīng)對新出現(xiàn)的疾病大流行的平臺技術(shù) - 新出現(xiàn)的傳染病 - 例如最近的埃博拉病毒和寨卡病毒病爆發(fā) - 以及潛在的生物武器攻擊需要可擴(kuò)展，靈活的診斷和治療。新技術(shù)可以快速鑒定和開發(fā)候選疫苗和基于植物的抗體生產(chǎn)系統(tǒng)。

改變生物技術(shù)的所有權(quán)模式 - 非專利，通用工具的興起和工程生物學(xué)技術(shù)壁壘的降低有可能幫助那些資源匱乏的人，從基于當(dāng)?shù)匦枨蠛蛢?yōu)先事項(xiàng)開發(fā)可持續(xù)生物經(jīng)濟(jì)中受益，特別是在為其他人提供新的進(jìn)步的基礎(chǔ)上。

Jenny Molloy博士評論道：“反復(fù)出現(xiàn)的一個(gè)主題是獲取技術(shù)及其益處的不平等。開源，非專利工具的興起可以促進(jìn)生物工程領(lǐng)域內(nèi)知識的廣泛共享，并增加獲益的機(jī)會(huì)對于那些在發(fā)展中國家的人。“

Rothamsted Research的Johnathan Napier教授補(bǔ)充說：“可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)所體現(xiàn)的挑戰(zhàn)將需要各種各樣的想法和創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)重大成果。在農(nóng)業(yè)方面，我們正處于我們成長的方式和方式的新范例的尖端，以及證明這些方法的公平性和實(shí)用性對于確保公眾接受以及以有意義的方式提供影響至關(guān)重要。“

Christian R. Boehm博士總結(jié)道：“隨著這些技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，我們必須確保公眾的信任和接受。人們可能愿意接受一些好處，例如所有權(quán)從大企業(yè)轉(zhuǎn)向更開放的科學(xué)，以及解決對發(fā)展中國家造成不成比例影響的問題的能力，例如糧食安全和疾病。但如果沒有適當(dāng)?shù)陌踩A(yù)防措施和社會(huì)共識 - 無論公共衛(wèi)生方面的好處 - 可能會(huì)在未來許多年內(nèi)損害這一領(lǐng)域。“