袁志明：合成生物学技术发展带来的机遇与挑战

现代意义的合成生物学一般指基于系统生物学的遗传工程，人工设计和合成新的生物元件和生物系统。合成生物学通过工程化的手段，不仅仅为解析生命活动的基本运作原理提供了新的研究方法，同时也为解决人类在能源、环境和健康等领域的挑战提供了一个可能的解决方案。与传统生物学思路相反，它不是通过解剖生物体来研究其内在构造的，而是有目的性地把非天然分子引入生物体内实现某种生物学功能，或对生物的小分子进行替代使其产生新的功能，甚至从头合成生物体来检验关于自然系统的模型。尽管现有的实验技术仅限于改造和合成微生物，但随着更长片断DNA的合成、人工合成蛋白质等技术的不断突破，合成生物学将逐步走向成熟，进而在控制疾病和药物的筛选等诸多领域发挥更重要的作用。

合成生物学具有广阔的发展前景，被称为继DNA双螺旋发现所催生的分子生物学革命和“人类基因组计划”实施所催生的基因组学革命之后的第三次生物技术革命。各国政府十分重视合成生物学，将其作为优先发展的学科和技术，制定和实施了相关的科技计划和管理规范，在合成生物学基础理论和应用技术研究上取得了重大突破。2018年8月1日，Nature在线发表了中国科学院覃重军团队及其合作者的研究成果，创建了第一个具有单个线性染色体的真核生物（SY14 酵母），使得人类距离实现合成生命的目标更近了一步，从而也引发了人们对合成生物学安全与伦理问题的广泛关注。

作为一种快速发展的新型两用生物技术，合成生物学技术将为世界经济和社会可持续发展提供新的动力，为解决全球能源、环境和健康等突出问题提供全新的解决方案，同时该技术被谬用也可能会给国家环境安全、粮食安全、公共卫生安全，甚至国家安全带来潜在和现实的危害。合成生物学设计和创造“人造生命”的宗旨和工程化实践，打破了传统以DNA为遗传基础的自然进化历程，挑战了传统的以生物进化的自然法则为基础的生命伦理，也给不同国家、不同区域、不同信仰、不同群体的人带来了差异化的生物伦理思考。在合成生物学涉及的安全风险方面，可分为生物安全（biosafety）和生物安保（biosecurity）两个方面，两者各有特点又相互交叉。前者主要是指从设计、制备、存储到运输、应用与环境释放等各环节存在的生物安全风险，具有不确定性和复杂性；后者指合成生物学技术和产品被不当使用，可能对人类社会造成潜在或现实的危害，如已知烈性病原体的修饰和合成、未知病原体和人群特异性病原体的合成等都将引起的严重安全问题。

世界各国政府和国际组织意识到了合成生物学研究的两用性，在大力支持合成生物学研究的同时，也高度重视合成生物学可能带来的安全及其社会影响等问题。国际社会对合成生物学的安全性问题给予了高度关注，国际组织要求重视合成生物学的安全性问题，环保组织和部分社会组织对合成生物学持反对意见，而美国和欧盟则在肯定合成生物学巨大潜力的同时，强调了安全和伦理问题的重要性。在合成生物学发展的早期，美国就开始关注其潜在的风险，随后逐步建立了合成生物学的管理规范，已经形成了初步的管理框架。欧盟对合成生物学的监管规则建立在对转基因生物（GMOs）监管框架基础上，欧洲科学院科学咨询理事会指出，只要合成生物学仍属于重组DNA技术范畴，现有的法律法规就能够对其加以管理，他们强调的是科学界的自律和行为准则的重要性。

因此，我国在不断推动合成生物学技术发展和应用的同时，也应该考虑技术发展和应用带来的潜在风险和社会伦理问题，制定安全风险的管理体系和社会伦理评估制度。既要充分考虑学科发展的态势、国际社会的高度重视，也要考虑中国发展的现实需求及未来科学技术、国民经济、生态环保等领域发展的长远战略需要，在有序发展和完善治理体系间取得一致，制定适合中国国家发展的合成生物学治理框架，充分保障合成生物学技术发挥积极作用。

一、合成生物技术首要考量：风险评估与风险控制

随着合成生物学的发展，合成生物学的技术发展和成果应用带来的安全和伦理问题已成为一个热点问题。合成生物学可能存在的安全风险包括：合成生物与环境或与其他有机体之间意外的相互作用可能会对环境生态和公众健康带来的风险；合成生物的释放可能导致预想之外的跨物种杂交、繁衍增生失控、现有物种受到挤压从而给生物多样性造成威胁，影响整个生态系统的平衡和稳定；人工合成致命的病原体进行恐怖主义袭击或恶意使用而引起的严重社会安全和国家安全问题。正是由于合成生物技术、组件、产品的风险的不确定性和复杂性，使得这种风险更加难以评估、难以防控、难以消除。有关合成生物学的伦理争议大多集中在两个方面：一是合成生物学家人工制造自然界中不存在的生命，违背了上帝有关生命法则的旨意以及顺应自然发展规律的伦理；二是合成生物学家人工合成生命违背了尊重生命的伦理原则。

要进行合成生物学技术和产品的风险控制，首先要考量技术、方法、组件、产品的风险评估。建立相应的评估程序、方法和工具，开发与其风险水平相适应的管理措施和策略。建立包括人工细胞安全性与稳定性的评价方法，合成生物底盘和组件的生物安全评价方法，确定不同底盘和组件的安全等级，制定人工细胞生物安全管理规定和指南。针对特定模式系统和应用领域，多尺度考察细胞之间、物种之间、人工生命体系与环境之间的短期与长期相互作用及影响，剖析影响和决定人工细胞稳定性的遗传因素和环境因素及其作用机制，开发高效预测、设计和控制人工细胞安全性和稳定性的创新方法。

研究国际上关于人工细胞的法律法规，制定合成生物学研究的操作指南，利用分子生物学与计算模拟方法，考察人工细胞和生物组件对人体细胞及动植物细胞的影响；建立灵敏的检测方法，研究人工细胞之间及其与同种及其他物种细胞间的基因重组，并研究重组基因的安全性。建立基于分子生物学、计算模拟、模式动物实验相结合的人工细胞安全性评价体系。在此基础上，确定不同技术、方法、组件和产品的关键风险点，明确风险等级，制定风险控制的措施，最终建立完整的合成生物学风险评估和防控体系。

二、生物合成技术监管思考：国际关注与国内需求

中国非常重视合成生物学技术的发展，已将合成生物学作为未来可能的颠覆性技术纳入2021—2035年中长期发展规划，启动了一批专项和重点项目，开展合成生物学平台建设、技术发展和产品开发，旨在促进合成生物学战略性、前瞻性重大科学问题和前沿关键技术的研究。但与科技发达国家的研发水平相比，中国合成生物学研究平台和基础设施部署不足，研究队伍分散，基础积累不够，研究能力有待进一步提高，监管体系还有待进一步加强和完善。

当世界首个人造生命“辛西娅”诞生之后，美国就发布了《新方向：合成生物学和新兴技术的伦理学》报告，提出了包含合成生物学在内的新兴技术的5项基本伦理原则：公众受益、负责任的管理、学术自由和责任、民主评议、公正和公平。美国对合成生物学实行了一种各部门基于其职责的多头监管模式，从实验室和工作场所再到环境和市场都实行了监管，并对接受联邦资金资助的机构和项目设置了特定的安全条件；欧洲科学院科学咨询委员会和英国皇家工程院等机构针对合成生物学的安全或监管展开了讨论或发布了相关报告，欧盟采取统一法律框架下的国家分散监管方式。

我们现在还处于技术的发展阶段，在某些政策的制定上，一方面要考虑国际社会的关注和发达国家的监管经验，同时要考虑目前中国战略新兴产业核心技术发展的现状，处理好监管和发展之间的平衡，而不是简单地把国际社会上有关合成生物学的一些管控措施移植过来，对科研人员开展研究造成政策和其他的障碍，不利于我国合成生物学学科发展和技术进步。所以我国需要依据国家合成生物学发展实际水平和国家相关管理政策的实际需要，提出一条适合我国合成生物学发展和管控的框架。

三、合成生物技术监管要求：理性设计与制度实践

合成生物学监管体系的建立需要有一个理性设计和政策方向。我们需要在风险评估的基础上，结合对合成生物学技术的研究以及政策研究，确定一个理性的方向，既要考虑中国已经颁布的有关DNA操作和生物安全管理的相关法律法规制度现状，以及中国科学研究水平和科研管理水平，同时也要考虑合成生物学学科和技术特点，在做好与现有管理规定相衔接的基础上，进一步规范合成生物学研究，推动该领域的创新发展和技术应用。

中国已经建立覆盖全国的高等级生物安全实验室体系，并建立了与之相适应的病原危害风险和实验活动操作风险评估体系，建立了不同病原危害分级制度，形成了较为完备的实验室能力认可体系和生物安全管理制度体系。在进一步强化强制性生物安全管理的前提下，可以考虑建立合成生物学生物伦理审批制度，倡导良好的科学家行为准则。

合成生物学技术作为一项颠覆性新型技术，一方面我们需要给科研人员创造和提供一个更加自由学术环境，另一方面也要制定严格的管控措施以减少其可能产生的风险和危害。既不过度夸大合成生物学的生物安全问题，也要建立风险管理体系，做好相关的风险评估，制定相关风险防控措施，为合成生物学发展营造良好的环境。在制定和实施合成生物学研究计划时，我们还要充分考虑生命伦理、生物安全、生物安保等核心要素，强化风险评估和风险管理，加强大众伦理教育和科普宣传，推动政府部门、科学家、科研管理人员、社会学家、法律专家等的交流和对话，推动我国科学家行为准则的制定。

（作者：袁志明，中国科学院武汉病毒所研究员。）