為了探討合成生物學給社會安全和人類健康帶來的潛在風險，2014年11月，FBI特工愛德華·尤（Edward You）假設了這樣一個場景：如果經過遺傳改造的酵母能將糖“加工”成鴉片，我們該怎么辦？

曾經的假想現在已經成真。就在2014年iGEM大賽結束一周后，兩位專門研究如何用酵母制造鴉片的科學家找到了我們。那時他們還沒有發表論文，希望聽聽我們作為生物技術政策研究人員的意見。他們想知道，如何能在論文中將研究的益處最大化，并且緩和由此帶來的風險的尖銳性。如今，加利福尼亞大學伯克利分校的約翰·（John Dueber）、肯高迪亞大學的文森特·馬丁（Vincent Martin）和同事已經將這篇論文公諸于眾。經他們改造的酵母具有將葡萄糖轉換成嗎啡的完整生化反應通路（見“‘釀造’鴉片的酵母”）；而卡爾加里大學的研究人員更是給這架“鴉片機器”添上了最后一塊零件。

我們現有的嗎啡都提取自罌粟（Papaver somniferum）。而通過改造酵母，尋找更簡單、更可控的生物合成途徑，可以幫助我們獲得更便宜、成癮性更低、更安全，以及更有效的鎮痛藥物。酵母可以自我復制、容易生長、貌不顯眼，還能輕易地播撒四方。因此，這一研究還會為鴉片制品的違禁交易提供便利。鴉片制品可以由此實現分散化、本地化生產，普通人可以輕而易舉地得到它們。

這些年來，合成生物學家利用改造過的酵母、細菌和真核植物，制造了許多“友好”的物質，例如抗瘧疾藥物、香氛、調味料、工業化學品和燃料。制造嗎啡的酵母菌株，是我們研究出的第一種可以合成管制鎮痛藥的生物系統；然而，它肯定不會是最后一種可能“惹麻煩”的生物合成系統。

合成生物學界應該和監管者合作，積極評估這類具有“兩面性”的技術的風險與收益。本文列出了一些最需要優先討論的問題，它們不僅關乎公共衛生與安全，也與合成生物學的前景密切相關。這些問題包括：只允許持有相關執照的機構、獲得授權的研究人員和技術人員使用能夠合成鴉片制品的酵母菌株；減小這種酵母菌株對鴉片違禁交易市場的吸引力；貫徹靈活、靈敏的監管措施，以應對我們對這一技術在認識上的轉變，以及技術本身的變化。

“釀”鴉片的酵母

葡萄糖需要經過若干個生物化學反應才能變成嗎啡，研究人員花費了7年時間才賦予了酵母合成嗎啡的能力。參與這一研究的3個團隊分別將罌粟、甜菜根，以及土壤中一種細菌的遺傳物質轉移到酵母中，使其獲得發生其中一個或幾個反應的能力。第4個團隊則為這條反應鏈接上了最后一環，在酵母中實現了(S)-網狀番荔枝堿[ (S)-reticuline] 到(R)-網狀番荔枝堿的轉化：一種能夠實現“葡萄糖→嗎啡”全轉化的酵母由此誕生。

理論上，只要懂得一些基本的發酵操作，任何人都能使用家用的啤酒發酵工具養殖這種酵母。如果你用發酵罐“釀”出了10g嗎啡，只需喝下1~2ml發酵液，你就能攝入一個標準的處方劑量。現有的工程酵母菌株并沒有這么高的產能，然而，其他一些相關的商業化發酵產物，已經達到了此種產出率，有些物質的產出率甚至比這還高10倍以上。

盡管研究人員的初衷是制造合法的鎮痛藥，這一新技術還是帶來了不少麻煩。生物合成的嗎啡要么比現有嗎啡具有更高的費-效比（即在成本相等的情況下效果更好）、更為監管者所接受，要么成癮性更小、更安全。然而，現有的嗎啡在制造、管理，以及運輸環節上，成本都不高。

2001到2007年間，高產罌粟的成功培育使得罌粟制品（又叫“罌粟桿濃縮物”，一般以大批量形式銷售）的成本降低了20%（約為每公斤300~500美元）。合成生物學家、神經科學學家、藥物化學家等不同領域從業人員必須通力合作，并且進行曠日持久、所費不貲的臨床試驗，才能設計出更具商業價值的鴉片類鎮痛藥。此外，為了防止更多人對鴉片上癮，全球鴉片制品的供需都處于嚴格的管控之下。

法律保障

為了防止罌粟制品流向非法市場，國際社會、各個國家均制定了多種條約與法律。鴉片制造國往往會采用有安保措施的大型設施生產鴉片制品。為了加強安全性，澳大利亞甚至專門選種了一種含有大量二甲氫嗎啡的罌粟品種。二甲氫嗎啡很難轉變成嗎啡，直接口服還會導致中毒。我們很難預測全球最大的麻醉品管制機構——國際麻醉品管制局（International Narcotics Control Board，INCB)）——會對這種新型嗎啡合成系統作何反應。INCB不大可能因此削減目前鴉片類鎮痛藥的生產定額，也不大可能對目前合法的鴉片交易模式進行調整。這就阻礙了酵母菌株進入鴉片制造市場。

這種新型酵母菌株很可能對鴉片的違禁交易市場產生巨大影響。如今，鴉片有兩個主要的非法交易渠道。首先是藥物處方。非法交易者會竊取氧可酮（oxycodone)或氫可酮（hydrocodone)等鎮痛藥處方、開具不合理處方，或將合法處方非法銷售出去。其次是毒品犯罪網絡。阿富汗、緬甸、老撾、墨西哥等國家非法種植的罌粟制成的海洛因會通過犯罪網絡流入市場，并以幾十上百倍于成本的價格出售。

新型菌株為毒品犯罪網絡（特別是對毒品有高需求的北美和歐洲）提供了一個新“選項”。使用酵母制毒極易掩人耳目。酵母生長迅速、運輸方便，不論犯罪組織還是執法機構都很難對這種酵母的流向進行控制。總之，由此帶來的“分散化”與“本地化”生產，必然會降低非法鴉片制品的生產成本，增加其易得性，對全球的鴉片問題起到持續的惡化作用。目前，全世界有超過1 600萬人正在非法使用鴉片制品。

理論上講，有了這種酵母，你只需家用的啤酒釀造工具，就能制造嗎啡。（How Hwee Young/EPA/Corbis）

四點建議

若要對這一研究進行靈活、合理的監管，我們需要克服兩個主要障礙。首先，目前我們對“工程微生物”的監管，主要集中在病原微生物（例如炭疽桿菌和天花病毒）上；酵母本不在監管的范疇中。其次，要實現有效監管，各國與國際的藥物監管部門、執法機構需要通力合作，然而他們的行為規范與準則各不相同。

公共衛生專家、科學家、監管者和執法機構必須加強溝通與協調。INCB，以及其他研究生物安全與生物安保監管的專業組織，就可以擔負起組織這類國際對話的責任。

以下四點，是為四個亟待解決的問題敲響警鐘。

技術層面  我們在設計酵母菌株時，應該盡可能降低它們對犯罪分子的“吸引力”。例如，我們可以用它制造對毒販無甚價值的麻醉藥（比如二甲氫嗎啡）；另外，我們可以弱化工程菌株，使其只能在既定的實驗室環境內發揮作用，這樣一來，一般人就很難利用它在其他地方生產和收集鴉片制品；最后，我們還可以設計需要特殊的營養成分，才能正常生長的酵母菌株。我們已經將以上“生物遏制手段”（methods of biocontainment）應用在了大腸桿菌（Escherichia coli）上。我們也可以給這種菌株打上DNA水標記（DNA watermark）之類的“烙印”，方便執法機構對其進行識別。

加強審查  鑒于犯罪組織可能利用公開的DNA序列制造自己的菌株（盡管這種可能性不大），那些專門提供DNA片段定制服務的公司，也需要提高警惕。制造此種酵母菌株的基因序列必須被列入DNA片段供應商的審查列表。目前，這一審查列表由兩個自發性組織——國際合成生物學學會（International Association of Synthetic Biology）與國際基因合成聯合會（International Gene Synthesis Consortium）——負責監管， 而審查的對象僅限于病原體的基因片段。

健全安保 我們應該對此種酵母的使用環境進行嚴格管控，只有經監管者許可、受到控制的場所，才能利用它生產麻醉劑。上鎖、安警報、實驗室與實驗原料監控系統等物理性質的生物安保措施可以防止酵母被盜。實驗室的工作人員需要通過安保審查，方能上崗。同樣，研究人員要承擔相應的權責，不能向未經合法授權的單位或個體提供酵母菌種。

法律監管  監管麻醉劑的現有法律，例如《美國管制藥物法案》（US Controlled Substance Act）以及其他國家的類似法律，應該將監管觸角延伸至此類酵母，保證其產物在生產與銷售上的合法性。生物技術的發展日新月異，如果我們能夠對這種具有兩面性的技術采取有力、有效的監管，就能給以后的類似情況樹立榜樣。事實上，參與此項研究的生物學家，已經在最關鍵問題上做出了表率：他們愿意，也正在為他們的“造物”擔負責任。然而，這篇文章的寫作對象并不是他們。 www.sendail.comニューエラキャップ ンラインショップ 通販 薄手ジャージ ウィンドブレーカー