合成生物學(xué)時(shí)代的生物防御

目錄
摘要 1
總體建議 2
用于評(píng)估關(guān)注的框架有助于制定規(guī)劃 2
合成生物學(xué)拓展了可能性 3
需要一系列準(zhǔn)備和響應(yīng)策略 5
1. 引言 8
1.1 認(rèn)識(shí)合成生物學(xué) 10
1.2 評(píng)估潛在的生物防御關(guān)注 11
1.3 消減潛在的生物防御關(guān)注 12
1.4 研究方法 12
1.4.1 術(shù)語(yǔ) 13
1.4.2 報(bào)告的組織 14
2. 合成生物學(xué)時(shí)代的生物技術(shù) 15
2.1 什么是合成生物學(xué)？ 15
2.2 合成生物學(xué)時(shí)代的影響 17
2.2.1 合成生物學(xué)的使能技術(shù) 19
2.2.2 合成生物學(xué)的工程范式 20
2.3 合成生物學(xué)特有的技術(shù)和應(yīng)用 22
3．合成生物學(xué)能力關(guān)注度的評(píng)估框架 24
3.1 框架制定方法 24
3.2 用于評(píng)估關(guān)注度的因素 26
3.2.1 技術(shù)的可用性 26
3.2.2 作為武器的可用性 28
3.2.3 對(duì)行為者的要求 30
3.2.4 消減的可能性 31
3.3 在評(píng)估關(guān)注中應(yīng)用框架 33
3.3.1 確定潛在受關(guān)注領(lǐng)域的方法 33
3.3.2 應(yīng)用框架的步驟 34
3.3.3 指導(dǎo)評(píng)估的關(guān)鍵考慮因素 36
4. 與病原體有關(guān)的關(guān)注度評(píng)估 39
4.1 重構(gòu)已知病原體 40
4.1.1 重構(gòu)已知致病病毒 41
4.1.2 重構(gòu)已知致病細(xì)菌 44
4.2 使現(xiàn)有病原體更加危險(xiǎn) 47
4.2.1 使現(xiàn)有病毒更加危險(xiǎn) 47
4.2.2 使現(xiàn)有細(xì)菌更加危險(xiǎn) 53
4.3 創(chuàng)造新病原體 59
4.3.1 技術(shù)的可用性（低關(guān)注度） 60
4.3.2 作為武器的可用性（中高關(guān)注度） 61
4.3.3 對(duì)行為者的要求（低關(guān)注度） 61
4.3.4 消減的可能性（中高關(guān)注度） 61
4.4 小結(jié) 62
5. 與生產(chǎn)化學(xué)物質(zhì)或生物化學(xué)物質(zhì)有關(guān)的關(guān)注度評(píng)估 64
5.1 利用天然代謝通路制造化學(xué)物質(zhì)或生物化學(xué)物質(zhì) 66
5.1.1 技術(shù)的可用性（高關(guān)注度） 66
5.1.2 作為武器的可用性（高關(guān)注度） 67
5.1.3 對(duì)行為者的要求（中等關(guān)注度） 69
5.1.4 消減的可能性（中高關(guān)注度） 69
5.2 通過(guò)創(chuàng)建新代謝通路制造化學(xué)物質(zhì)或生物化學(xué)物質(zhì) 70
5.2.1 技術(shù)的可用性（中低關(guān)注度） 70
5.2.2 作為武器的可用性（高關(guān)注度） 71
5.2.3 對(duì)行為者的要求（中低關(guān)注度） 71
5.2.4 消減的可能性（中高關(guān)注度） 71
5.3 通過(guò)原位合成制造生物化學(xué)物質(zhì) 71
5.3.1 技術(shù)的可用性（中高關(guān)注度） 72
5.3.2 作為武器的可用性（中等關(guān)注度） 73
5.3.3 對(duì)行為者的要求（中等關(guān)注度） 74
5.3.4 消減的可能性（高關(guān)注度） 74
5.4 小結(jié) 75
6. 與改變?nèi)祟?lèi)宿主的生物武器有關(guān)的關(guān)注度評(píng)估 78
6.1 修飾人體微生物菌群 78
6.1.1 技術(shù)的可用性（中低關(guān)注度） 80
6.1.2 作為武器的可用性（中等關(guān)注度） 80
6.1.3 對(duì)行為者的要求（中等關(guān)注度） 81
6.1.4 消減的可能性（中高關(guān)注度） 81
6.2 修飾人體免疫系統(tǒng) 82
6.2.1 技術(shù)的可用性（中等關(guān)注度） 83
6.2.2 作為武器的可用性（中低關(guān)注度） 84
6.2.3 對(duì)行為者的要求（低關(guān)注度） 84
6.2.4 消減的可能性（高關(guān)注度） 85
6.3 修飾人類(lèi)基因組 85
6.3.1 技術(shù)的可用性（中低關(guān)注度） 88
6.3.2 作為武器的可用性（低關(guān)注度） 89
6.3.3 對(duì)行為者的要求（中低關(guān)注度） 89
6.3.4 消減的可能性（高關(guān)注度） 90
6.4 小結(jié) 90
7. 可能影響合成生物學(xué)武器攻擊能力的相關(guān)進(jìn)展 93
7.1 使用生物武器的障礙 93
7.1.1 生產(chǎn) 93
7.1.2 保真度與測(cè)試 94
7.1.3 遞送 94
7.1.4 靶向 95
7.2 相關(guān)的會(huì)聚技術(shù) 95
7.2.1 基因治療 96
7.2.2 納米技術(shù) 98
7.2.3 自動(dòng)化 99
7.2.4 增材制造 99
7.2.5 健康相關(guān)數(shù)據(jù)和生物信息學(xué) 100
7.3 小結(jié) 102
8. 用于消減關(guān)注的措施 103
8.1 當(dāng)前的消減方法和基礎(chǔ)設(shè)施 103
8.1.1 威懾與預(yù)防能力 103
8.1.2 識(shí)別與歸因攻擊能力 106
8.1.3 后果管理能力 108
8.2 合成生物學(xué)帶來(lái)的消減挑戰(zhàn) 109
8.2.1 威懾與預(yù)防所面臨的挑戰(zhàn) 110
8.2.2 識(shí)別與歸因攻擊所面臨的挑戰(zhàn) 112
8.2.3 后果管理所面臨的挑戰(zhàn) 114
8.3 提高消減能力的潛在機(jī)會(huì) 114
8.3.1 提高威懾與預(yù)防能力的機(jī)會(huì) 114
8.3.2 提高生物劑識(shí)別與歸因能力的機(jī)會(huì) 117
8.3.3 改善后果管理的機(jī)會(huì) 119
8.4 小結(jié) 122
9. 展望：結(jié)論和建議 124
9.1 合成生物學(xué)能力帶來(lái)的關(guān)注 125
9.1.1 對(duì)關(guān)注的總體評(píng)估 126
9.1.2 對(duì)特定類(lèi)型能力的評(píng)估 130
9.1.3 需監(jiān)控的潛在進(jìn)展 132
9.1.4 結(jié)論和建議：合成生物學(xué)拓展了可能性 133
9.2 框架的未來(lái)使用 134
9.2.1 結(jié)論和建議：用于評(píng)估關(guān)注的框架有助于制定規(guī)劃 134
9.3 合成生物學(xué)時(shí)代的生物防御意義 135
9.3.1 結(jié)論和建議：需要一系列準(zhǔn)備和響應(yīng)策略 135
9.3.2 探索領(lǐng)域 136
參考文獻(xiàn) 137
附錄A 合成生物學(xué)特有的概念、方法和工具 161
A.1 設(shè)計(jì) 161
A.1.1 自動(dòng)化生物設(shè)計(jì) 161
A.1.2 代謝工程 163
A.1.3 表型工程 163
A.1.4 水平轉(zhuǎn)移與可傳播性 164
A.1.5 異源生物學(xué) 164
A.1.6 人體調(diào)節(jié) 164
A.2 構(gòu)建 165
A.2.1 DNA 構(gòu)建 165
A.2.2 基因或基因組編輯 167
A.2.3 文庫(kù)構(gòu)建 168
A.2.4 工程化構(gòu)建體的啟動(dòng) 168
A.3 測(cè)試 169
A.3.1 高通量篩選 169
A.3.2 定向進(jìn)化 170
參考文獻(xiàn) 171
附錄B 選定的用于為框架提供信息的前期分析 173
B.1 基于能力的武器開(kāi)發(fā)框架來(lái)自國(guó)防大學(xué) 173
B.2 考慮因素來(lái)自《全球化、生物安全和生命科學(xué)的未來(lái)》 174
B.3 決策框架來(lái)自《創(chuàng)新、兩用性和安全》 174
B.4 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)來(lái)自《恐怖主義時(shí)代的生物技術(shù)研究》 175
B.5 美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院的防護(hù)準(zhǔn)則 175
B.6 DURC 程序所強(qiáng)調(diào)的實(shí)驗(yàn)類(lèi)別 176
B.7 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)劃（SRES） 176
B.8 GRYPHON 分析 177
參考文獻(xiàn) 178
附錄C 促進(jìn)框架因素考量的問(wèn)題 179
附錄D 委員會(huì)成員簡(jiǎn)介 184
附錄E 利益沖突披露 189
附錄F 研究方法 190