如何看待改造新冠病毒的詳細實驗方法發表於學術期刊 Nature Protocols，可能造成風險嗎？
我剛看完了這個論文，感覺還好，沒有特別擔心。
這個論文的核心就是，如何用合成生物學手段，用已有的病毒序列信息，製造出新冠病毒來。
文章的內容屬於一個 Protocol，大概意思就是像一個操作手冊一樣。
因為新冠病毒有點長，有3萬bp。所以論文作者想了一辦法，把病毒基因組分為7個片段，分別克隆和合成。
合成出來在凝膠里提取所有的片段以後，再把這些片段拼接到一起，最後在放到細胞里培養，然後批量培養病毒。
題主的擔心這個會有道德風險，但是我覺得其實就還好，本身說，擁有一個病毒的全基因組測序結果以後，就是可以通過合成生物學的手段來製作出這個病毒。我們可以選的是全合成啊，或者像論文中的這種分片段複製，然後在合成到一起的手段。
這個大部分搞過iGEM的同學應該都深有體會，一個合格的iGEMer應該都可以照著這個Protocol把這個實驗重複出來，當然需要配套儀器，設備，還有P3實驗室。
反過來說，假設你沒有這個Protocol，只要有序列，有儀器設備和實驗室，也一樣能做的出來這個病毒，只是可能需要一段時間的摸索和嘗試。
而且儀器和設備我大體看了下沒有太多難度，是平常的2級生物實驗室里基本都有。前面的階段都可以用普通2級實驗室完成這裡，唯一的門檻就是後邊的操作和培養病毒的實驗需要到P3實驗室了。
所以這個東西大概屬於，對於會的人來說是錦上添花，對於不會的人來說，這就是本天書。
而且，對於現在病毒全球大流行的環境下，想有恐怖分子想要獲取新冠病毒並快速培養，完全沒有必要在實驗室里悶頭合成，去現場採樣不是更方便。
同時這個技術也只是根據現有序列進行合成病毒，並不涉及到改造病毒的技術。
而且我剛才搜了一下發現，去年4月份nature就發過類似的內容，大概從去年1月份開始科學家就在合成病毒了，因為那會中國科學家公布了序列，而其他國家的科學家拿不到病毒毒株，就採用了各種方法來合成病毒，並且發了文章。
這次之所以可能引發大家的爭議，我估計原因就是以前大家發的基本上是一些理論或者實驗操作，沒有詳細到Protocol這個級別。
這次這個Protocol的發布的確實太詳細了。
但我還是那個觀點，能做出這個東西的研究人員或者實驗室，不看這個Protocol一樣能做的出來，最多就是繞點彎路。如果沒這個水平做不出來的選手，給他這個Protocol，一樣會失敗。畢竟要拼接7個片段，還要用電鑽空去轉染細胞，這操作也不是新手就能做的呢。
1、介紹點背景信息吧：文章來自美國得克薩斯大學醫學分部史佩勇教授團隊。史佩勇教授2018年當選美國微生物科學院（American Academy of Microbiology ）院士。以下是詳細介紹：
https://bmb.utmb.edu/bios/shi?bmb.utmb.edu2、對於RNA病毒，感染性克隆技術是研究病毒致病性、免疫逃逸機制等的基本工具。簡單梳理一下新冠病毒感染性克隆技術的發展：
（1）最早是在20年2月12日，Nature已經報道可以利用合成生物技術拯救出新冠病毒，以下是時間路線圖：
（2）2020年5月史佩勇教授在病毒學領域頂刊Cell Host Microbe發表論文構建了新冠病毒感染性cDNA
（3）在2020年9月，mBIo雜誌發表利用細菌人工染色體構建了新冠病毒感染性克隆。這個是單質粒就可以拯救病毒。
（4）20201年1月29日史佩勇教授在Nature Protocols發表詳細的方法。
（4）生物安全風險分析：隱患當然是有的，但是可以加快對新冠病毒的基礎研究，對於相關研究的促進還是利大於弊的。
新冠是全人類的敵人，希望可以早日控制疫情吧。
20210224更新最新的進展
通過反式互補細胞系可以構建出無毒性的新冠病毒，因此可以在P2實驗操作和進行相關的研究。
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00233-6?www.cell.com
首先多說兩段自己的私貨（貽笑大方的段子）：
合成生物學是未來的武器發展的方向之一，在Republic Security 和anti-恐龍方面的重要性不亞於目前的電子對抗和信息戰攻防。 在類似的方向上美帝有早幾年已經有預案和模擬出現在網路上。 以我等對天朝在安全問題的警惕和審慎態度理解，一定是有過演悉和戰略評估的。 在新冠元年，「戰疫情」中的戰字選的是非常精準，而且極具戰略判斷力和預見力的，請大家後面幾年慢慢體會。 未來的戰爭，普通人就做不了什麼事情，甚至很多人都不關心了，但是戰爭更加兇險，隨時威脅普通人生活的方方面面，隨時讓整個社會形態面臨走鋼絲般的危險。作為一名資深神棍，我在這裡先寫一段關於未來戰爭形態的唯心主義神話：第五十六象 己未 坤下坎上 比讖曰： 飛者非鳥 潛者非魚 戰不在兵 造化遊戲頌曰： 海疆萬里盡雲煙，上迄雲霄下及泉，金母木公工幻弄，干戈未接禍連天以下正文：
這文章發在Nature Protocols 上，讓我聯想到的是一段對話：「 早在三體危機出現之初，父親（局座）和我就開始認真思考這場戰爭最基本的問題。漸漸地，父親身邊聚集了一批有著深刻思想的學者，他們包括科學家、政 治家和軍事戰略家，他們稱自己為未來史學派「，「這是一個秘密組織嗎？」，「 不是，他們研究的問題很基礎，討論從來都是公開進行的，甚至還由M方和G府出面，召開了幾次未來史學派的學術研討會。「 （摘自三體2黑暗森林）為什麼寫這段呢？還遠著呢。遠到可以公開討論，公開下載，公開對未來進行科幻想像。
好了，收一下，我們從科研的角度來讀一下這篇文章：這篇文章出自：University of Texas Medical Branch的Shi Pengyong老師團隊。 Shi是一位頂級微生物學家（他的小組為流行病毒如西尼羅河病毒和寨卡病毒開發了第一個反向遺傳系統，並發現了黃病毒N7和2O甲基轉移酶活性。他的團隊還發布了針對SARS-CoV-2的首個經過同行評審的傳染性克隆和報告病毒。/機翻/）。 先注釋一下反向遺傳系統： 病毒學中的反向遺傳系統，通常是指通過克隆病毒的全長基因組cDNA至載體上並在細胞中複製出經過修飾過的子代病毒，從而達到能改造病毒遺傳特性的目的。說白了就是操控病毒基因組，讓其後代變得更加沒有危害（或者，嗯，更加更加沒有危害，嗯，一定是這樣。例子）本文把新冠的RNA基因組給克隆成infectious complementary DNA (cDNA) clone ，有感染能力的互補cDNA的克隆。 （額，皮夾克，反過來穿，還是皮夾克。）為啥這麼做能，好像是因為DNA的操作更方便更穩定一些吧。 該系統還可以用於設計減毒活疫苗的開發以及報告基因工程設計，以促進血清診斷，疫苗評估和抗病毒篩選。（是的，主要是醫學應用）工作難度在於： 冠狀病毒基因組的很大（約30,000個核苷酸長）和含一些有毒的基因組元件。文章採用了6個步驟：（i）製備七個含有SARS-CoV-2 cDNA片段的質粒， （分開）（ii）通過限制性酶切消化這七個質粒來製備高質量的DNA片段， （切碎）（iii）組裝這七個質粒cDNA片段變成基因組長度的cDNA， （裝起來）（iv）從基因組長度的cDNA體外轉錄RNA， （皮夾克再翻回來了./configure 完成）（iv）將基因組長度的RNA電穿孔到細胞中以回收重組病毒， （病毒編譯起來。make完成,）
（vi）表徵被拯救的病毒。 （激活成功, make install 完成）效果怎麼樣呢：1。Our infectious cDNA clone-derived SARS-CoV-2 (icSARS-CoV-2) recapitulates the plaque morphology, viral RNA profile and replication kinetics of the original clinical isolate (strain SARS-CoV-2 WA1) 這個克隆復刻了原始的臨床株的噬菌體形態，病毒RNA輪廓和基因組複製的動力學，（手翻，可能有誤）2。 we have generated a reporter virus that stably expresses a fluorescent reporter protein (mNeonGreen) and nanoluciferase (Nanoluc) to facilitate therapeutics discovery and vaccine evaluation。 本文生成了無間道報告病毒，能穩定的表達熒光報告蛋白mNeonGreen和NanoLuc螢光素酶來協助臨床檢查和疫苗效果評價。3。 The infectious cDNA clone has also been used to study the viral elements important for SARS-CoV-2 pathogenesis。 這個克隆也可以被用來研究病毒致病性的毒性元件。原理如下：圖片來自Nature的官網：
把病毒的基因組設計成較小的片段以用於細菌中的擴增。 （基因組序列是一切遺傳類研究的基礎， 這裡可以看出，中國的科學家和政府第一時間公布了新冠的基因組，是相當負責和敏捷的。）
然後就可以複製出來很多的高質量的DNA的碎片了。（為啥要碎？ 因為細菌也有菌權啊，你塞太多東西到他基因組裡，他會撐死的，罷工不幫你複製了信不信。）
然後連接起來， 只要你有膠水，呸，有DNA連接酶，一點一點摸索吧。你的實驗越穩定，保真度越高，DNA越完整，結果越準確。要是手要是一抖，影響因子就掉下來了。
然後就可以把你得到的DNA給轉錄出來一下，理論上得到的RNA就是病毒的全長的RNA基因組序列。但是你咋證明這玩意到底是李逵還是李鬼呢？
兩個證據，一，要把細胞電開（楊永信說這招我熟悉）讓病毒RNA喵進去細胞，白嫖細胞元件翻譯自己的蛋白並組裝成新的病毒顆粒。二，新繁殖出的一代的病毒經過測序看看是不是序列還是一樣的。
基本上後面的全是實驗具體方法了。如果你做濕實驗，基本上自己能捋下來。如果不做的話，就別看了，看了也沒用，你沒有這個實驗裝備，特別是實驗室的安全等級不夠的。 這種實驗，每個操作的人都要報備，審批，嚴格的提出自己的實驗目的並接受評估。而且裡面用的有些材料比如EB，這種玩意，強致癌。致癌！要經過嚴格的訓練才能使用。 額外說一句，Nature Protocols基本上是生物實驗（含數據分析）界的良心了。這個裡面發出來的基本上實驗的可重複性是業內認可的。而且這個雜誌的目的就是可重複性（我就隨口這麼說一下可重複性，沒有特製任何事情和任何人）。文章不苛求生物學意義上的創新和科研亮點。當然技術上的亮點是相當亮的，基本上手把手的把每一步的要領都詳細的寫了下來，這文章可以直接存PDF。 推薦研究生或者新接觸某個行業的同行靜心學習。 最後回答題主的問題：如何看待？ 正面看待。這文章寫的很紮實，沒有任何越線的地方，目的也是臨床應用，這個克隆體系是人類對抗新冠病毒的新工具，新幫手，好比我們需要挖掘機才能鏟土，我們需要一些工具才能了解病毒的特性，才能更好的對付病毒。建議同志們不要嘩眾取寵，不要杞人憂天，不要聳人聽聞。技術掌握在人的手裡，合成生物學最後必然會影響21世紀的人的生活。越早了解，越早積極掌握，越早建立規範，越早建立安全體系，越有幾率在未來生存下來。 無知和弱小不是生存的障礙，傲慢才是。我話說完，誰支持，誰。。額。。特別支持？逃。。。
其實我第一時間就在推特上看到了相關的報道。雖然已經過去幾天了，但是我個人仍然吃驚於這篇文章能夠在Nature Protocols發表出來。不僅僅是我，我在這裡放幾個合成生物學領域學者對此的反應吧：
Chris Voigt: Build your own SARS-CoV-2 variant? It is striking to read through the detailed recipe provided. (構建自己的SARS-CoV-2變體？這篇文章所提供的詳細方案令人驚訝。)
Tom Ellis：Kind of crazy that @NatureProtocols puts a warning square about using Ethidium Bromide but no warning square about generating infectious new variants of a pandemic-causing virus. (Nature Protocols 這篇文章對於使用溴化乙錠（一種DNA染料，具有致癌性）設置了警告，但對於引起全球大流行的傳染性病毒變體卻沒有設置任何警告框。)
同時，你可以看到在推特上很多學術界的人士都對這篇文章表達了非常大的擔憂。
文章講了什麼內容？—快速的病毒合成和改造平台
這篇文章的具體細節我並不想多講，但是簡單來說，這篇文章已經把合成和改造新冠病毒的所有細節都公布了，使用的試劑、方法、注意步驟等等。我看到有回答中說這是合成的死病毒，答案顯然是否定的。合成的病毒是有傳染性的，這也是為什麼在文章中提到：合成病毒的突變體的最後兩步需要在安全等級為3的實驗室裡面操作。安全等級為3的病毒有哪些？ ——鼠疫桿菌 (黑死病), HIV（艾滋病毒）, SARS病毒以及新冠病毒。
去年，Nature正刊也發表了一篇文章：University of Bern的Joerg Jores和Volker Thiel團隊 在Nature發表文章Rapid reconstruction of SARS-CoV-2 using a synthetic genomics platform，展示了基於酵母的病毒合成平台，可以快速重建不同的RNA病毒，包括Coronaviridae，Flaviviridae和Pneumoviridae等家族。研究人員利用病毒分離物、克隆病毒DNA、臨床樣本或合成DNA生成病毒亞基因組片段，通過重組克隆技術將這些片段在酵母中實現了一步染色體重組，然後使用T7系統產生大量產生RNA病毒。這個平台僅用一周時間，就可以從頭合成SARS-CoV-2病毒。同樣，這篇文章也受到了廣泛的批評。
這篇文章的意義是什麼？——為全球病毒研究、疫苗開發建立快速響應的技術支撐
為什麼科學家需要在實驗室內快速建立病毒突變體？我想這裡面有很多重要的原因：
- 快速的病毒合成能夠全球不同實驗室的研究步伐。只要有序列，就能快速拿到不同的突變毒株進行研究。首先是全球各地比如南非和英國都需要了感染率更高、致死率增加的新冠病毒突變體。我們一般可以很快獲得突變體的基因組測序數據，但是具體的病毒研究仍需要實體病毒。
- 我們需要在實驗室內模擬不同突變毒株的情況，輔助治療手段如疫苗的開發。在病毒Spike蛋白上的突變有可能導致抗體或者疫苗失效。這篇文章的技術可以支撐科研人員在實驗室內快速建立突變庫，然後以「未雨綢繆」的方式模擬病毒和抗體之間的相互作用。我們基於此種策略可以快速開發大量的抗體庫或者疫苗設計，為未來的突變株爆發提供儲備「武器」。合成生物學與蛋白質設計領域的著名學者在2017年在Nature Biotechnology就利用突變庫和蛋白質計算為流感的潛在突變設計了各種抗體，這在預防流感中能起到非常重要的作用[1]。
大家在擔心什麼？——生物恐怖主義的潛在威脅，但是無需過多解讀
安全和威脅是大家最大的擔心。我的觀點是這裡面的危險是潛在的：一是大家對於新冠的了解還不夠，隨便在的實驗室改造可能會造成未知的結果。而來雖然現在合成生物學的門檻沒有那麼低，但是這麼詳細的步驟如果被「壞人」拿到是不是會造成難以估量的生物恐怖主義威脅。這也是諸多學者擔憂的地方。
但我認為也無需有過多的解讀。科學是一把雙刃劍。這篇工作能夠發表在於它本身對於新冠研究的意義。
我們需要做的不是將技術封閉起來，而是採取措施：
- 加強國家層面的監管和審批，建立起全面的監管和安全措施，讓高風險的研究能夠得到有效的管控。
- 建立起完整的追蹤體系，從DNA合成到儀器試劑的購買，都必須保證使用者的資質受到嚴格的審查。同時對於任何的DNA改造，都必須建立可追溯的體系。如通過機器學習來定位某種基因設計來源自哪些國家、機構甚至具體的實驗室，比如Chris Voigt在2018年就發表了一篇利用機器學習來追蹤改造DNA的來源地的文章[2]。
在改造的生命體中，我們需要設置一把「生物安全鎖」
其實在上世紀70年代，我們第一次發現DNA酶切技術之後，大家對於改造DNA或者生命體的擔憂就出現了。但是科學界並沒有因為這些擔憂停下科學腳步，而是積極採取措施保證生物安全。我在2019年曾發表過一篇中文綜述[3]：人工遺傳改造生命體的防逃逸技術研究進展。在這篇綜述，我系統性的總結了目前在遺傳改造生命體中設計「生物安全鎖」的進展。感興趣的同學可以閱讀~
什麼是「生物安全鎖？」——利用生物技術手段將改造的生命與自然生命隔離起來的技術。這樣一來，我們就能夠保證任何改造的生命體都不會以自然的生命體產生關聯，也就能夠保證病毒改造的安全性。
參考
- ^https://www.nature.com/articles/nbt.3907?WT.feed_name=subjects_protein-design
- ^https://www.nature.com/articles/s41467-018-05378-z
- ^https://www.google.com/search?q=%E9%81%97%E4%BC%A0%E6%94%B9%E9%80%A0%E7%94%9F%E5%91%BD%E4%BD%93+%E7%94%9F%E7%89%A9%E5%AE%89%E5%85%A8rlz=1C5CHFA_enGB925GB925oq=%E9%81%97%E4%BC%A0%E6%94%B9%E9%80%A0%E7%94%9F%E5%91%BD%E4%BD%93+%E7%94%9F%E7%89%A9%E5%AE%89%E5%85%A8aqs=chrome..69i57j33i160.15808j0j9sourceid=chromeie=UTF-8
瀉藥。
改造假病毒本來就是常有的事情，為啥要去妖魔化它，前兩年肆虐的zika，那個可比這個嚇人多了，很快的假病就有人做出來了。
改造假病毒，好處多多，可以更方便大家去研究病毒致病的機制，可以更方便做一些改造做藥物的篩選。
不過還是要加強管理，最怕哪個人頭鐵，直接把病毒的整個基因組搞到細胞里，形成具有傳染能力的病毒。
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