醫學

合成生物誰能負責?

合成生物學將為人類帶來非比尋常的益處和風險。

撰文/埃斯維特(Kevin M. Esvelt)
翻譯/林雅玲

醫學

合成生物誰能負責?

合成生物學將為人類帶來非比尋常的益處和風險。

撰文/埃斯維特(Kevin M. Esvelt)
翻譯/林雅玲


合成生物學的狂野夢想,是安全改造所有生物以幫助人類並改善環境。這個夢想的核心概念是利用遺傳學來設計活體生物方程式:「如果條件A成立,則執行B動作。」舉例來說,把細菌改造成只在特定疾病標誌存在的狀態才會製造出治療用蛋白質。


為什麼要使用生物系統,而非化學物質呢?因為自然界生物通常能在室溫或體溫狀態下進行複雜的化學反應,而科學家對此只能望洋興嘆,因其通常得依靠有毒化合物或外力協助以產生化學反應。此外,生物工廠也比矽和金屬製成的人工產品更節能。生物反應既快速又環保,我們應該使用這樣的系統,因為人類和生態系統都是活的,修復生命的最好方式就是利用生命本身。為了對抗不斷演化的病原體,我們可以採用持續演化的微生物療法。


但是,要讓自然界生物為我們所用,會遇到一些挑戰。當生物消耗能量替我們工作,意味它將無法進行複製、無法像競爭對手一樣繁殖。演化過程會偏好快速繁殖的突變體,而這些突變體卻不是我們想要的。生物最大優勢正是能繁殖與演化,但這也是最大挑戰。


其中一種可能的解決做法是限制產生變異的能力,特別是針對少數幾種可能在自然界散播的微生物。舉例來說,我們可利用非天然的胺基酸,讓細胞必須依賴自然界不存在的化學物質來製造必需蛋白質。如果沒有這種胺基酸,蛋白質就失去功能,細菌便不會失控繁殖。我們也可以在限制演化範圍裡構建更好的系統:目前已打造出大量釋出複雜分子後便死亡的微生物,大幅減弱生物傾向繁殖的演化趨勢。研究人員也可重建細胞反應途徑來消除有害的副作用。瞄準細菌的基因修飾病毒能殺死入侵的病原體,但只能在入侵病原體存在下繁殖,因此不會產生副作用。


應用微生物療法,我們也必須確保利大於弊。犯錯難以避免,因此,所有計畫必須具有值得研究的價值,特別是早期計畫要能夠向世人證明技術可行。我們當然可以利用細菌做出更便宜的香草風味分子,但這對人類或環境有重大益處嗎?這可能不足以成為新技術的先鋒,也難以判斷其價值。另一方面,打造能專門摧毀腫瘤或治療糖尿病的細菌,則能獲得所有人的認同。


伴隨文明發展的重大生物風險是傳染病大流行。迄今這是無法避免的現象,不過我們可能很快就能利用生物技術加以阻止。通常,人體自身的免疫系統會產生多種抗體來面對入侵的病原體,藉此有效抵抗病原入侵。這個免疫試誤的過程需要時間,這就是為什麼我們通常得生病3~4天才會好轉。有時,人們撐不過這個反應時間而死亡。更優良的策略是讓人體搶得先機:把數種已知的保護性抗體基因置入無害的病毒外殼裡,然後把該病毒注射到人體內。病毒進入人體細胞,開始製造最佳保護性抗體來對抗入侵者,終而結束這場威脅。


最後,身為科學家的我們必須理解並尊重許多人對於基因修飾微生物充滿疑慮,因此我們必須考量社會風險和技術風險。我們不能只解釋我們做了什麼,這種做法只能說服其他科學家;我們必須說明這麼做的原因、哪些人可能受益,以及有哪些風險。最重要的是,我們應該在初始階段就積極考量各種疑慮和批評,因為無論我們的專業知識有多出色,都不能百分之百預測每一步的後果。最好的情況是讓科學成為重要共識,如果我們要改造生命,那麼讓所有人一起決定怎麼做。


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