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由潛在大流行病原體（PPP）引發的病症包括流感病毒、非典（SARS）和中東呼吸綜合徵（MERS），這意味著，這類病原體進化成大流行病的可能性不小。因此，功能獲得性（GOF）實驗的目標是模擬病原體的進化過程，比如獲得毒性、傳染性或傳播能力，以研究潛在大流行病爆發後的情況。

 

但是，進行這樣的研究明智嗎?

 

 

如何進行功能獲得性（GOF）實驗？

 

有兩種方法可以進行GOF研究——基因定點突變和連續傳代。

 

定點突變是指故意改變基因序列的特定位置。從本質上說，這種基因工程技術人為地誘導有機體發生突變。這樣的過程也會在基因組中留下一個“標記”，可以被其他遺傳工具檢測到。因此，可以發現所有人為操作的基因。

 

傳代是指用一種從未遇到過的微生物感染一組細胞或動物，以加速其自然進化和適應新環境。傳代通常是在迭代（即連續傳代）中逐漸改變特定的微生物功能。由於連續傳代是在新環境中模擬自然進化，所以它並不算是基因工程，也不會在生物體基因組中留下任何痕跡。

 

 

GOF研究簡史

 

2011年飽受爭議的出版物

 

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2011年，美國國家生物安全科學顧問委員會（NSABB）停止發表兩項涉及H5N1流感病毒的GOF研究，這一研究在當時飽受爭議。

 

荷蘭和美國的兩個獨立研究團隊分別誘導H5N1流感病毒基因組突變，然後在雪貂體內進行多次傳代，以實現空氣傳播。這類GOF研究提醒道：H5N1流感不會在人類中傳播，但它可能會在哺乳動物中進化出一種氣溶膠傳播能力。其中一項研究總結道：“它有在人類中流行的風險。”

 

《科學》雜誌報導說：“科學家認為，如果病原體在自然界出現或被釋放，將很可能引發一場流感大流行，從而導致數百萬人死亡。也許是人類能製造的最危險的病毒之一”。此外，潛在恐怖分子也可能參照這些研究方法來研製生物武器。

 

然而，經過激烈的討論後，NSABB認為其收益大於風險。故而這兩項研究最終於2012年發表在《科學》和《自然》雜誌上。

 

2014年實驗室事故和GOF研究中止

 

只要GOF實驗能確保安全，那麼一切將萬無一失。但即使在最先進的政府實驗室裡，也有實驗室事故的記錄。所以到底是否應該繼續進行GOF研究？人們對於這一話題的關注度日益上升，但2014年僅在美國就發生了三起實驗室事故：

 

· 在疾病控制和預防中心（CDC）炭疽實驗室事故中，工作人員處理了被認為已經死亡的活炭疽菌，因為科學家們在離開實驗室之前沒有對其進行適當的滅活。大約70名可能接觸炭疽病的工作人體接受了抗生素和疫苗接種，最後無人感染。

 

· 在疾控中心流感實驗室事故中，儘管無人染病，但一種無害的H9N2流感病毒株卻被一種危險的H5N1流感病毒株所汙染。

 

· 在國家衛生研究院（NIH）天花實驗室事故中，在美國食品和藥物管理局（FDA）實驗室發現6瓶致命天花病毒用於NIH低風險研究。這些病毒藥瓶可能從20世紀60年代就在那裡了，並在災難發生之前被立即轉移到位於貝塞斯達的由疾病控制中心註冊的密封實驗室。

 

因此，在2014年，200餘名研究人員簽署了“劍橋工作團隊關於產生潛在大流行病原體（PPP）的共識宣告”，呼籲停止GOF實驗。這一宣告說服了美國總統奧巴馬和國家衛生研究院，他們於2014年停止資助GOF關於潛在大流行病原體的研究。

 

病原體意外洩露屬於生物安全範疇。但相對而言，生物安全更關注利用從GOF研究中獲得的知識或材料進行生物恐怖主義行為的風險。

 

2017年GOF研究獲批

 

經過數年的研究政策修訂，美國國立衛生研究院於2017年12月宣佈，若GOF研究能得到美國衛生與公眾服務部（HHS）審查委員會的批准，則可繼續進行。目前，HHS也在全程監督GOF實驗。

 

HHS如何決定是否批准GOF研究呢？2018年，生物倫理學教授、莫納什大學人類生物倫理學中心主任、世界衛生組織生物倫理學合作中心主任邁克爾·塞爾戈利德（Michael Selgelid）解釋道：“首先要考慮的是：這項研究產生收益的可能性有多大？又能產生多大的收益？其次再考慮：這項研究造成危害的可能性有多大?又能造成多大的危害？”

 

“但是風險/收益評估不是一門精確客觀的科學——很多時候，很難確定是什麼構成了收益大於風險的局面。”但無論如何，科學界已達成共識，認為某些GOF研究值得調查，因為它們帶來的價值抵消了潛在的風險。那麼，這類研究的風險和好處是什麼呢?

 

 

GOF研究的風險

 

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實驗室會發生微生物洩漏。2008-2012年期間，共發生1100多起潛在公共衛生風險的微生物或毒素意外洩漏事件。羅格斯大學（Rutgers University）化學和化學生物學教授、瓦克斯曼微生物研究所負責人理查德·埃布里特（Richard Ebright）說：“美國實驗室每年報告的生物武器製劑丟失或釋放事件超過200起。”他也曾在2014年現身國會，證實美國疾病預防控制中心發生實驗室事故。

 

其他著名的從實驗室洩露的病原體包括1977年的H1N1豬流感病毒、20世紀70年代的天花病毒、1995年委內瑞拉馬腦炎病毒、2003年疫情後的SARS病毒(六起獨立事件)、2007年的口蹄疫病毒。

 

“科學家認為，如果病原體在自然界出現或被釋放，很可能引發大流行性流感，從而導致數百萬人死亡。”

 

病原體意外洩露屬於生物安全範疇。相對而言，生物安全更關注利用從GOF研究中獲得的知識或材料進行生物恐怖主義行為的風險。雖然實驗室事故的風險可以通過歷史記錄來預測，並通過適當的設施和安全措施將其降到最低，但生物恐怖主義並非如此。

 

Arturo Casadevall是約翰霍普金斯大學彭博公共衛生與醫學院的傑出教授，其主要研究領域為分子微生物學、免疫學和傳染病學。

 

他於2014年發表了一篇研究述評，文中說到：“很難進行生物安全評估，因為它們涉及到蓄意邪惡行為的風險計算，而此類資訊有時無法獲取。事實上，進行這些評估困難重重，所以我們已經呼籲成立一個國家級委員會來處理有關兩用研究的問題，”這意味著研究有利有弊。

 

 

GOF研究的收益

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GOF研究可以確定哪種病毒基因或蛋白質負責某一特定功能。它回答了“一組特定的基因變化是否足以產生一種特定的表型”這一問題。

 

哈佛大學公共衛生學院(Harvard T.H. Chan School of Public Health)傳染病動力學中心主任、流行病學教授馬克·利普西奇(Marc Lipsitch)在2018年的一篇研究述評中寫道。“這個問題只能通過GOF實驗來回答，因為如果個體不產生表型，就無法測量它。”（表型是指有機體的一種特殊屬性，如病毒性。）

 

Casadevall教授等人認為：“GOF實驗具有特殊的認識論價值，因為它們直接暗示了因果關係，該實驗的力量在於，它們是一種高效、可靠和有效的工具，可以識別某些表型，而這些表型通常無法通過其他科學方法識別。”

 

因此，早期疾病控制行動，如宰殺動物以及研製疫苗或抗菌藥物，可以應對人類構成威脅的一組基因或蛋白質（或表型）。NIH科學政策辦公室主任Carrie Wolinetz解釋說：“功能獲得性實驗讓我們瞭解大流行病毒的進化過程，這樣我們就可以做出預測，從而制定對策，檢測疾病。”

 

事實上，正是這樣的GOF研究有助於季節性流感疫苗的製備。世衛組織流感研究合作中心的科學家們在2014年的一篇論文中詳述：“選擇用於產生CVV（候選疫苗病毒）的病毒、試驗性批量生產以及最終納入國家或全球儲備的病毒，通常都會考慮到在分子風險評估過程中發現的GOF突變，以便挑選出具有最大流行潛力的病毒。從流感病毒基礎研究（包括GOF研究）中獲得的資訊，在許多方面都有利於公眾健康和疫苗生產過程。”

 

功能獲得性（GOF）研究，特別是針對潛在大流行病原體（PPP）的研究，在2011年引發了爭議，並在2014至2017年間被迫中止。然而，衛生部門的風險效益分析強調，GOF研究的價值仍然大於其可能帶來的風險。

 

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正如Casadevall教授等人總結的那樣，“兼顧風險和收益，採取預防措施，謹慎選擇。隨著生物安全協議的加強和公共衛生應對措施的改善，我們應該用監督代替禁止。”

 

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