十餘個項目齊頭並進:美國打造“攻防兼備”的生物戰能力?

新冠病毒仍在全球流行,其來源仍未有定論。巡天鼠根據美國防高級研究計劃局(DARPA)文件,梳理了一下其正在開展的、可能與大流行病或生物戰相關的十餘個項目。儘管其中絕大部分項目以防禦目的為主,然而隨著各個項目的技術陸續成熟,美國有望形成“攻防兼備”的生物戰能力。梳理的項目並不完備,也不包含美國其他機構的項目,僅供讀者們參考。

巡天鼠強調:與核技術類似,基因編輯技術屬於兩用技術。即使具備生物戰能力,也不代表會發動生物戰。畢竟核武器的實戰經驗還是寥寥可數,而核電站卻遍佈全球;但打破核訛詐,需要自身也具備對應能力,這點生物領域也可借鑑。

一、具有進攻性潛力的項目

“安全基因”項目有望實現對基因的可控編輯,“昆蟲聯盟”有望解決運載工具問題,若被惡意組合有被用於進攻性行動的風險。

①“安全基因”項目,旨在設計並開發遺傳電路與基因編輯機制,實現針對生命系統的可控基因編輯;開發分子級策略,提供阻止或限制基因編輯的解決方案,保護生物種群的基因組完整性;從複雜生物體種群和環境背景中敲除特定工程基因,將系統修復到基線狀態。

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“安全基因”項目(圖源:美國DARPA網站)

②“昆蟲聯盟”項目,旨在利用昆蟲攜帶被稱為“水平環境遺傳改變劑”(HEGAA)的轉基因病毒,直接在田間感染農作物並對其進行染色體編輯,從而在一個生長季節內將經修飾的保護性基因轉移至農作物,使其更好地應對旱澇、病害、鹽鹼化等常規農業問題,以及其他國家或非國家行為體引入的生物恐怖威脅。

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“昆蟲聯盟”項目(圖源:美國DARPA網站)

二、可探測生物威脅的項目

下述項目能夠以不同原理探測生物威脅,如行為或表型、基因組數據、生物威脅暴露歷史。未來,美國可能基於相關技術,組建應對核、生、化威脅的探測網。

①“生物安全”(BIOSEC)項目將開發新方法,以快速探測來自國家行為體或暴力極端組織的未知及新興生物威脅。該項目將研究基於具體行為或表型識別病原體的方法,如生態位現象或細胞毒性等。該項目方法旨在應對特性未知的工程化或未發現的細菌性病原體。該項目最終目標是開發集成系統,以應對新生物威脅或大流行病。

②“基於基因編輯的診斷與生物監測”項目旨在開發可部署、低成本基於基因編輯的診斷能力,用於探測軍事和公共衛生領域的生物威脅。該項目將開發能夠掃描基因組數據的計算與機器學習算法,獲得廣譜探測能力。該項目還將開發分析架構、試劑及檢測平臺,使現場診斷具有與實驗室診斷相同的靈敏度。

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基因編輯(圖源:美國原子能科學家公報社交媒體賬號)

③ “威脅暴露鑑定指標”項目旨在開發可現場部署的系統,以顯示個體暴露於大規模殺傷性武器及其前體的歷史。該項目將探索表徵因特定暴露所致個體基因組表觀遺傳特徵的能力。該項目將創建模塊化技術框架,以使用表觀遺傳信息進行鑑定或診斷分析,以獲得個體暴露類型與時間。該項目有望協助美國防部探測並應對化、生、放及核威脅。

④“預防大規模恐怖威脅”項目旨在識別並開發可顯著降低大規模恐怖武器(如生物、化學等武器)襲擊後大規模人員傷亡的技術。該項目主要開發可提供早期預警的新傳感器與系統,以在人口密集區域阻斷大規模恐怖武器的傷害。

三、關注傳染病傳播的項目

有兩個項目關注傳染病傳播,“預防新興疾病”項目關注病毒從動物宿主傳播給人類,而“增強衛生與疾病監測”項目關注傳染病從個人傳播給群體。

①“預防新興疾病”(PED)項目正在探索動物病原體如何傳播給人類,並尋求預防相關傳播的新方法。該項目將利用詳細分子分析和生物信息學等工具。該項目將開發模型來量化動物病原體傳播給人類的可能性,並開發干預方法以阻止病毒從動物宿主傳播給人類。

②“增強衛生與疾病監測”項目通過利用先進的數據收集方法與預測能力,加強對衛生與疾病監測,以預測從個人到群體的傳染病傳播。項目將研究收集與探測多路生物標記的新方法,並將海量個人數據集成到臨床信息系統中。項目還將開發集成多源數據的新方法,以構建預測疾病爆發與傳播的有效模型。

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寨卡病毒傳播(圖源:美國CDC網站)

該類項目涵蓋範圍較廣,涉及潛伏期檢測、核酸疫苗、核酸藥物製造平臺、調節人體保護性基因活性、基因組保護、農作物防護及單兵防護等領域。

①“預防大流行病”項目關注可加速研發大流行病應對措施、潛伏期檢測等的新方法。該項目尋求推進並集成最近開發的方法,包括基因測序的生物信息學評估、核酸疫苗等,以及提高新療法生產及交付的新方法。該項目將創建集成療法開發平臺,以利用最先進技術預防大流行病爆發。

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埃博拉病毒(圖源:美國CDC網站)

②“可部署醫療對策”項目旨在開發按需可部署平臺,能夠短時間大規模生產核酸藥物。該平臺可獨立部署於戰場醫療點,並快速製造醫療級核酸藥物。該平臺能夠使小規模部隊有效應對生化威脅,避免演變為全球緊急狀態。

③“保護性等位基因和響應元件的預表達”(PREPARE)項目旨在開發普遍適用的醫療對策,能夠安全地暫時性調節人體的保護性基因活性。項目最終目標是開發一種可應對各種威脅的模塊化平臺解決方案,平臺的通用組件和架構可適應多樣化的新興威脅。項目將重點關注四種威脅:流感病毒感染、阿片類藥物過量、有機磷中毒和伽馬輻射暴露。

④“基因組保護技術”項目將開發生物防禦能力,以控制、對抗並逆轉意外誤用或惡意濫用基因編輯技術的影響。該項目將探索可調控制機制,實現合成基因的安全可預測應用;還將開發預防或限制意外基因組編輯或工程化的措施,並開發恢復或逆轉工程化改變的新工具。

⑤“防禦作物系統攻擊”項目旨在開發能夠快速應對該威脅的平臺技術。項目將利用分子學與合成生物學的最近進展,使基因療法能快速傳遞給作物系統實現大規模性狀修飾,提高對行為體攻擊或自然威脅的適應能力。項目將研發應對行為體威脅以保護美國糧食安全的能力。

十餘個項目齊頭並進:美國打造“攻防兼備”的生物戰能力?

昆蟲與作物(圖源:美國華盛頓郵報網站)

⑥“減輕生化防禦負擔”項目旨在通過開發可應對生化襲擊的單兵防護裝備,以提高作戰人員生存能力。項目將探索並設計新的生物與材料方法,為作戰人員提供快速防護應對多種生化製劑。項目將設計能夠捕獲、中和或排斥生化製劑的輕量級耐用系統,以革新單兵防護裝備。

五、結束語

近年來,生物技術發展如火如荼,更多群體可能掌握相關技術。例如,2019年底,“基因編輯嬰兒”案一審宣判,賀建奎等人因共同非法實施以生殖為目的的人類胚胎基因編輯和生殖醫療活動,構成非法行醫罪,分別被依法追究刑事責任。如何用好生物技術這把“雙刃劍”是各國即將面臨的重大挑戰。

最後,講點題外話:

最近國內疫情基本平息,但是廣東、黑龍江等省份壓力漸增。相信最終能夠有效平息!若對照過於巧合的“201事件”推演,目前已經到了“嚴防輸入”的關鍵階段,而中國必將是打破該推演預測結果的中流砥柱。


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