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由潜在大流行病原体（PPP）引发的病症包括流感病毒、非典（SARS）和中东呼吸综合征（MERS），这意味着，这类病原体进化成大流行病的可能性不小。因此，功能获得性（GOF）实验的目标是模拟病原体的进化过程，比如获得毒性、传染性或传播能力，以研究潜在大流行病爆发后的情况。

 

但是，进行这样的研究明智吗?

 

 

如何进行功能获得性（GOF）实验？

 

有两种方法可以进行GOF研究——基因定点突变和连续传代。

 

定点突变是指故意改变基因序列的特定位置。从本质上说，这种基因工程技术人为地诱导有机体发生突变。这样的过程也会在基因组中留下一个“标记”，可以被其他遗传工具检测到。因此，可以发现所有人为操作的基因。

 

传代是指用一种从未遇到过的微生物感染一组细胞或动物，以加速其自然进化和适应新环境。传代通常是在迭代（即连续传代）中逐渐改变特定的微生物功能。由于连续传代是在新环境中模拟自然进化，所以它并不算是基因工程，也不会在生物体基因组中留下任何痕迹。

 

 

GOF研究简史

 

2011年饱受争议的出版物

 

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2011年，美国国家生物安全科学顾问委员会（NSABB）停止发表两项涉及H5N1流感病毒的GOF研究，这一研究在当时饱受争议。

 

荷兰和美国的两个独立研究团队分别诱导H5N1流感病毒基因组突变，然后在雪貂体内进行多次传代，以实现空气传播。这类GOF研究提醒道：H5N1流感不会在人类中传播，但它可能会在哺乳动物中进化出一种气溶胶传播能力。其中一项研究总结道：“它有在人类中流行的风险。”

 

《科学》杂志报道说：“科学家认为，如果病原体在自然界出现或被释放，将很可能引发一场流感大流行，从而导致数百万人死亡。也许是人类能制造的最危险的病毒之一”。此外，潜在恐怖分子也可能参照这些研究方法来研制生物武器。

 

然而，经过激烈的讨论后，NSABB认为其收益大于风险。故而这两项研究最终于2012年发表在《科学》和《自然》杂志上。

 

2014年实验室事故和GOF研究中止

 

只要GOF实验能确保安全，那么一切将万无一失。但即使在最先进的政府实验室里，也有实验室事故的记录。所以到底是否应该继续进行GOF研究？人们对于这一话题的关注度日益上升，但2014年仅在美国就发生了三起实验室事故：

 

· 在疾病控制和预防中心（CDC）炭疽实验室事故中，工作人员处理了被认为已经死亡的活炭疽菌，因为科学家们在离开实验室之前没有对其进行适当的灭活。大约70名可能接触炭疽病的工作人体接受了抗生素和疫苗接种，最后无人感染。

 

· 在疾控中心流感实验室事故中，尽管无人染病，但一种无害的H9N2流感病毒株却被一种危险的H5N1流感病毒株所污染。

 

· 在国家卫生研究院（NIH）天花实验室事故中，在美国食品和药物管理局（FDA）实验室发现6瓶致命天花病毒用于NIH低风险研究。这些病毒药瓶可能从20世纪60年代就在那里了，并在灾难发生之前被立即转移到位于贝塞斯达的由疾病控制中心注册的密封实验室。

 

因此，在2014年，200余名研究人员签署了“剑桥工作团队关于产生潜在大流行病原体（PPP）的共识声明”，呼吁停止GOF实验。这一声明说服了美国总统奥巴马和国家卫生研究院，他们于2014年停止资助GOF关于潜在大流行病原体的研究。

 

病原体意外泄露属于生物安全范畴。但相对而言，生物安全更关注利用从GOF研究中获得的知识或材料进行生物恐怖主义行为的风险。

 

2017年GOF研究获批

 

经过数年的研究政策修订，美国国立卫生研究院于2017年12月宣布，若GOF研究能得到美国卫生与公众服务部（HHS）审查委员会的批准，则可继续进行。目前，HHS也在全程监督GOF实验。

 

HHS如何决定是否批准GOF研究呢？2018年，生物伦理学教授、莫纳什大学人类生物伦理学中心主任、世界卫生组织生物伦理学合作中心主任迈克尔·塞尔戈利德（Michael Selgelid）解释道：“首先要考虑的是：这项研究产生收益的可能性有多大？又能产生多大的收益？其次再考虑：这项研究造成危害的可能性有多大?又能造成多大的危害？”

 

“但是风险/收益评估不是一门精确客观的科学——很多时候，很难确定是什么构成了收益大于风险的局面。”但无论如何，科学界已达成共识，认为某些GOF研究值得调查，因为它们带来的价值抵消了潜在的风险。那么，这类研究的风险和好处是什么呢?

 

 

GOF研究的风险

 

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实验室会发生微生物泄漏。2008-2012年期间，共发生1100多起潜在公共卫生风险的微生物或毒素意外泄漏事件。罗格斯大学（Rutgers University）化学和化学生物学教授、瓦克斯曼微生物研究所负责人理查德·埃布里特（Richard Ebright）说：“美国实验室每年报告的生物武器制剂丢失或释放事件超过200起。”他也曾在2014年现身国会，证实美国疾病预防控制中心发生实验室事故。

 

其他著名的从实验室泄露的病原体包括1977年的H1N1猪流感病毒、20世纪70年代的天花病毒、1995年委内瑞拉马脑炎病毒、2003年疫情后的SARS病毒(六起独立事件)、2007年的口蹄疫病毒。

 

“科学家认为，如果病原体在自然界出现或被释放，很可能引发大流行性流感，从而导致数百万人死亡。”

 

病原体意外泄露属于生物安全范畴。相对而言，生物安全更关注利用从GOF研究中获得的知识或材料进行生物恐怖主义行为的风险。虽然实验室事故的风险可以通过历史记录来预测，并通过适当的设施和安全措施将其降到最低，但生物恐怖主义并非如此。

 

Arturo Casadevall是约翰霍普金斯大学彭博公共卫生与医学院的杰出教授，其主要研究领域为分子微生物学、免疫学和传染病学。

 

他于2014年发表了一篇研究述评，文中说到：“很难进行生物安全评估，因为它们涉及到蓄意邪恶行为的风险计算，而此类信息有时无法获取。事实上，进行这些评估困难重重，所以我们已经呼吁成立一个国家级委员会来处理有关两用研究的问题，”这意味着研究有利有弊。

 

 

GOF研究的收益

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GOF研究可以确定哪种病毒基因或蛋白质负责某一特定功能。它回答了“一组特定的基因变化是否足以产生一种特定的表型”这一问题。

 

哈佛大学公共卫生学院(Harvard T.H. Chan School of Public Health)传染病动力学中心主任、流行病学教授马克·利普西奇(Marc Lipsitch)在2018年的一篇研究述评中写道。“这个问题只能通过GOF实验来回答，因为如果个体不产生表型，就无法测量它。”（表型是指有机体的一种特殊属性，如病毒性。）

 

Casadevall教授等人认为：“GOF实验具有特殊的认识论价值，因为它们直接暗示了因果关系，该实验的力量在于，它们是一种高效、可靠和有效的工具，可以识别某些表型，而这些表型通常无法通过其他科学方法识别。”

 

因此，早期疾病控制行动，如宰杀动物以及研制疫苗或抗菌药物，可以应对人类构成威胁的一组基因或蛋白质（或表型）。NIH科学政策办公室主任Carrie Wolinetz解释说：“功能获得性实验让我们了解大流行病毒的进化过程，这样我们就可以做出预测，从而制定对策，检测疾病。”

 

事实上，正是这样的GOF研究有助于季节性流感疫苗的制备。世卫组织流感研究合作中心的科学家们在2014年的一篇论文中详述：“选择用于产生CVV（候选疫苗病毒）的病毒、试验性批量生产以及最终纳入国家或全球储备的病毒，通常都会考虑到在分子风险评估过程中发现的GOF突变，以便挑选出具有最大流行潜力的病毒。从流感病毒基础研究（包括GOF研究）中获得的信息，在许多方面都有利于公众健康和疫苗生产过程。”

 

功能获得性（GOF）研究，特别是针对潜在大流行病原体（PPP）的研究，在2011年引发了争议，并在2014至2017年间被迫中止。然而，卫生部门的风险效益分析强调，GOF研究的价值仍然大于其可能带来的风险。

 

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正如Casadevall教授等人总结的那样，“兼顾风险和收益，采取预防措施，谨慎选择。随着生物安全协议的加强和公共卫生应对措施的改善，我们应该用监督代替禁止。”

 

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