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合成DNA用途所需的伦理边界

2019-03-14 09:49:30 • 来源：

上周发表的一项研究通过引入人工核苷酸扩展了将4亿年前遗传密码从4个核苷酸的碱基对字母表重新设计为8个碱基对的字母表。由佛罗里达州应用分子进化和火鸟生物分子科学基金会的Steven Benner领导的科学家们也发现了一种噬菌体RNA聚合酶变体，它将合成DNA转录成合成RNA。

合成DNA用途所需的伦理边界

此前，斯克里普斯研究所的Floyd Romesberg领导的一个科学团队使用自己的合成碱基对来创造复制人工DNA的细菌，将DNA翻译成mRNA，并创造新型氨基酸。

这些是技术上令人印象深刻的成就，这些发现的翻译应用可能是革命性的。在他们的论文中，Benner及其同事讨论了以对数方式增强生物计算机功能以编码视频或创建RNA作为催化生物制剂的潜力。Romesberg写了关于将他的六碱基合成DNA纳入功能性PCR测定或用它来创建血液中病毒的新的敏感测试的可能性。他创办了一家名为Synthorx的公司，开发这种和其他产品来治疗自身免疫性疾病和癌症。该公司的技术也可能为创造新的疫苗或用于生物修复的新型生物提供独特的机会。

要认识到这些技术成就的复杂性，需要承认其用途可能存在的道德界限。核酸生物学的一个显着特征是每个生物体能够纠正正常种系DNA复制中的大多数但不是所有错误。剩余的错误是自然选择依赖于物种的某些成员的生存的新颖性的来源，当环境可能需要新颖性作为持续突变时。

DNA复制的准确性非常高，因为复制DNA聚合酶通过使用核苷酸切除，碱基切除和错配修复过程的预复制和后复制方法有效地为聚合反应选择正确的核苷酸并进行DNA修复。甚至细菌也具有有效的DNA修复过程。据估计，每聚合10 8 -10 10个核苷酸，一个错误的核苷酸仅被掺入一次。在没有DNA修复的情况下，每个细胞分裂每个人类基因组会发生超过6,000个错误，如果不加以控制，这可能是灾难性的。在我们知道细胞可以扫描和修复合成DNA中的突变之前，使用合成DNA创造生物体还为时过早。

事实证明，DNA修复的自然选择可以选择性地利用我们的四碱基核苷酸系统产生遗传多样性以维持地球上的生命。通过允许自然选择通过使用修改的遗传密码在当前生命形式和新生命形式之间的竞争进行，在生命系统内引入结构上深度化学变化的DNA可能产生不可预测且可能致命的结果。

第二个问题是该技术有可能产生可用作生物恐怖武器的生物。具有合法科学目标的两用研究 - 生物实验可能被滥用以对公共卫生或国家安全构成威胁 - 是一个严重的问题。虽然这种道德问题不仅限于合成DNA，但我们希望现在监测群体是否正在购买可用于制造生物恐怖武器的潜在病毒序列的政府将认识到将合成DNA纳入毒性病原体的能力是新的来源。潜在的两用武器。

我们敦促召集一个科学家委员会和为其研究提供资金的机构，讨论是否应暂停使用改良遗传密码的新工作线，直到在严格控制条件下分析其长期安全性为止。这样的委员会可以对使用新技术进行的最终研究产生积极影响，1975年的Asilomar会议证明了这一点，当时第一次也是迄今为止科学家唯一一次自我调节他们的研究，检查细菌中的基因转移。(我们其中一人，RP，发起了召集Asilomar会议的呼吁，这导致了自我监管的指导方针。)

鉴于大部分医学科学的私有化和全球化，现在沿着Asilomar的自我调节可能不会有效，可以迅速采取的明显步骤是要求合成遗传密码生物学家在现政府之下生物危害标准和法规，如果他们正在进行生物有机体的合成生物学实验，并呼吁就此类法规达成国际协议，可能通过联合国。

研究中是否应该有基因防火墙?我们是否希望我们的后代能够看到谁在未来的人工和天然DNA生命形式之间的竞争中获胜?使用基因编辑技术重新编程现有遗传成分与使用合成DNA重新设计生物体之间存在概念上的差异。总之，我们担心合成DNA中不受管制的研究可能会导致无意的灾难，我们坚信，在研究和医学中，您的行为不应该取决于您能做什么，而应该取决于您应该做些什么。

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