十余个项目齐头并进:美国打造“攻防兼备”的生物战能力?

新冠病毒仍在全球流行,其来源仍未有定论。巡天鼠根据美国防高级研究计划局(DARPA)文件,梳理了一下其正在开展的、可能与大流行病或生物战相关的十余个项目。尽管其中绝大部分项目以防御目的为主,然而随着各个项目的技术陆续成熟,美国有望形成“攻防兼备”的生物战能力。梳理的项目并不完备,也不包含美国其他机构的项目,仅供读者们参考。

巡天鼠强调:与核技术类似,基因编辑技术属于两用技术。即使具备生物战能力,也不代表会发动生物战。毕竟核武器的实战经验还是寥寥可数,而核电站却遍布全球;但打破核讹诈,需要自身也具备对应能力,这点生物领域也可借鉴。

一、具有进攻性潜力的项目

“安全基因”项目有望实现对基因的可控编辑,“昆虫联盟”有望解决运载工具问题,若被恶意组合有被用于进攻性行动的风险。

①“安全基因”项目,旨在设计并开发遗传电路与基因编辑机制,实现针对生命系统的可控基因编辑;开发分子级策略,提供阻止或限制基因编辑的解决方案,保护生物种群的基因组完整性;从复杂生物体种群和环境背景中敲除特定工程基因,将系统修复到基线状态。

十余个项目齐头并进:美国打造“攻防兼备”的生物战能力?

“安全基因”项目(图源:美国DARPA网站)

②“昆虫联盟”项目,旨在利用昆虫携带被称为“水平环境遗传改变剂”(HEGAA)的转基因病毒,直接在田间感染农作物并对其进行染色体编辑,从而在一个生长季节内将经修饰的保护性基因转移至农作物,使其更好地应对旱涝、病害、盐碱化等常规农业问题,以及其他国家或非国家行为体引入的生物恐怖威胁。

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“昆虫联盟”项目(图源:美国DARPA网站)

二、可探测生物威胁的项目

下述项目能够以不同原理探测生物威胁,如行为或表型、基因组数据、生物威胁暴露历史。未来,美国可能基于相关技术,组建应对核、生、化威胁的探测网。

①“生物安全”(BIOSEC)项目将开发新方法,以快速探测来自国家行为体或暴力极端组织的未知及新兴生物威胁。该项目将研究基于具体行为或表型识别病原体的方法,如生态位现象或细胞毒性等。该项目方法旨在应对特性未知的工程化或未发现的细菌性病原体。该项目最终目标是开发集成系统,以应对新生物威胁或大流行病。

②“基于基因编辑的诊断与生物监测”项目旨在开发可部署、低成本基于基因编辑的诊断能力,用于探测军事和公共卫生领域的生物威胁。该项目将开发能够扫描基因组数据的计算与机器学习算法,获得广谱探测能力。该项目还将开发分析架构、试剂及检测平台,使现场诊断具有与实验室诊断相同的灵敏度。

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基因编辑(图源:美国原子能科学家公报社交媒体账号)

③ “威胁暴露鉴定指标”项目旨在开发可现场部署的系统,以显示个体暴露于大规模杀伤性武器及其前体的历史。该项目将探索表征因特定暴露所致个体基因组表观遗传特征的能力。该项目将创建模块化技术框架,以使用表观遗传信息进行鉴定或诊断分析,以获得个体暴露类型与时间。该项目有望协助美国防部探测并应对化、生、放及核威胁。

④“预防大规模恐怖威胁”项目旨在识别并开发可显著降低大规模恐怖武器(如生物、化学等武器)袭击后大规模人员伤亡的技术。该项目主要开发可提供早期预警的新传感器与系统,以在人口密集区域阻断大规模恐怖武器的伤害。

三、关注传染病传播的项目

有两个项目关注传染病传播,“预防新兴疾病”项目关注病毒从动物宿主传播给人类,而“增强卫生与疾病监测”项目关注传染病从个人传播给群体。

①“预防新兴疾病”(PED)项目正在探索动物病原体如何传播给人类,并寻求预防相关传播的新方法。该项目将利用详细分子分析和生物信息学等工具。该项目将开发模型来量化动物病原体传播给人类的可能性,并开发干预方法以阻止病毒从动物宿主传播给人类。

②“增强卫生与疾病监测”项目通过利用先进的数据收集方法与预测能力,加强对卫生与疾病监测,以预测从个人到群体的传染病传播。项目将研究收集与探测多路生物标记的新方法,并将海量个人数据集成到临床信息系统中。项目还将开发集成多源数据的新方法,以构建预测疾病爆发与传播的有效模型。

十余个项目齐头并进:美国打造“攻防兼备”的生物战能力?

寨卡病毒传播(图源:美国CDC网站)

该类项目涵盖范围较广,涉及潜伏期检测、核酸疫苗、核酸药物制造平台、调节人体保护性基因活性、基因组保护、农作物防护及单兵防护等领域。

①“预防大流行病”项目关注可加速研发大流行病应对措施、潜伏期检测等的新方法。该项目寻求推进并集成最近开发的方法,包括基因测序的生物信息学评估、核酸疫苗等,以及提高新疗法生产及交付的新方法。该项目将创建集成疗法开发平台,以利用最先进技术预防大流行病爆发。

十余个项目齐头并进:美国打造“攻防兼备”的生物战能力?

埃博拉病毒(图源:美国CDC网站)

②“可部署医疗对策”项目旨在开发按需可部署平台,能够短时间大规模生产核酸药物。该平台可独立部署于战场医疗点,并快速制造医疗级核酸药物。该平台能够使小规模部队有效应对生化威胁,避免演变为全球紧急状态。

③“保护性等位基因和响应元件的预表达”(PREPARE)项目旨在开发普遍适用的医疗对策,能够安全地暂时性调节人体的保护性基因活性。项目最终目标是开发一种可应对各种威胁的模块化平台解决方案,平台的通用组件和架构可适应多样化的新兴威胁。项目将重点关注四种威胁:流感病毒感染、阿片类药物过量、有机磷中毒和伽马辐射暴露。

④“基因组保护技术”项目将开发生物防御能力,以控制、对抗并逆转意外误用或恶意滥用基因编辑技术的影响。该项目将探索可调控制机制,实现合成基因的安全可预测应用;还将开发预防或限制意外基因组编辑或工程化的措施,并开发恢复或逆转工程化改变的新工具。

⑤“防御作物系统攻击”项目旨在开发能够快速应对该威胁的平台技术。项目将利用分子学与合成生物学的最近进展,使基因疗法能快速传递给作物系统实现大规模性状修饰,提高对行为体攻击或自然威胁的适应能力。项目将研发应对行为体威胁以保护美国粮食安全的能力。

十余个项目齐头并进:美国打造“攻防兼备”的生物战能力?

昆虫与作物(图源:美国华盛顿邮报网站)

⑥“减轻生化防御负担”项目旨在通过开发可应对生化袭击的单兵防护装备,以提高作战人员生存能力。项目将探索并设计新的生物与材料方法,为作战人员提供快速防护应对多种生化制剂。项目将设计能够捕获、中和或排斥生化制剂的轻量级耐用系统,以革新单兵防护装备。

五、结束语

近年来,生物技术发展如火如荼,更多群体可能掌握相关技术。例如,2019年底,“基因编辑婴儿”案一审宣判,贺建奎等人因共同非法实施以生殖为目的的人类胚胎基因编辑和生殖医疗活动,构成非法行医罪,分别被依法追究刑事责任。如何用好生物技术这把“双刃剑”是各国即将面临的重大挑战。

最后,讲点题外话:

最近国内疫情基本平息,但是广东、黑龙江等省份压力渐增。相信最终能够有效平息!若对照过于巧合的“201事件”推演,目前已经到了“严防输入”的关键阶段,而中国必将是打破该推演预测结果的中流砥柱。


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