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科學期刊該描述科學家是如何製造致命感冒病毒嗎?

陸子鈞
・2011/12/24 ・2718字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 544 ・八年級

史無前例地,美國政府要求科學期刊不要發表有關致命病毒H5N1的實驗細節,避免惡意份子使用那些資訊。這樣的管制是否明智?

H5N1禽流感病毒鮮少感染人類,不過若感染了,將是一發不可收拾的結果。這支病毒在1997年香港,首次感染人類,將近600名患者,其中約60%的人死亡。

雖然禽流感病毒不具有高感染性,但長期以來,科學家當心它可能突變,或許和人類感冒病毒融合,得到在人群間容易傳播的特性,像是在2009年引起A型流行性感冒的H1N1/A病毒一樣。這場惡夢從禽流感首次感染人類之後十幾年,至今尚未成真。目前,H5N1只會感染那些頻繁接觸得到H5N1的鳥類的人。

假如H5N1具高傳染性,我們將面臨另一場改變世界的疫情,像是1918年的流行感冒。好在,到目前為止我們都算幸運。

那只是因為自然界還沒有途徑讓H5N1變得高感染性。但並不表示科學家沒有辦法。由威斯康辛大學及伊萊茲馬斯大學主導的研究中,科學家製造出能在雪貂間輕易傳播的H5N1病毒株。雪貂是用來研究人類感冒病毒的實驗動物-這也表示,病毒也能輕易在人類間傳播。

無法得知科學家確切如何辦到的,大多的資料從九月之後,就在科學發表及會議中化整為零。合理的推斷,研究團隊下一步就是將成果發表在重要的科學期刊中,除了描述新的病毒株,也包括它的遺傳組成。這也表示,任何有受過足夠科學訓練的人-可能是另一名科學家或恐怖分子,都能讀到這篇報告,並自己製成這支新的H5N1病毒株。

意識到這個風險,美國政府在本週二作了一個史無前例的決定:要求科學期刊不能發表H5N1實驗的細節,避免相關資訊會落入惡棍手中,製成生化武器。看來就兩本期刊會面臨這問題-ScienceNature,他們決定先保留製成「超級H5N1」的相關成分,只發佈研究及結論。不過也許只要這些內容,也就足以讓讀者自己推敲出相關配方了。

週二Foreign Policy的專欄作者Laurie Garrett發表一篇評論,深入「人造H5N1」爭議,推測監管此類研究的國家生物安全委員會(National Science Advisory Board for Biosecurity, NSABB),有幾項可能動作:

一、建議所有可信的科學期刊,減少釋出相關研究報告,特別是針對這份研究;

二、同意發表全篇文章,並免費開放;

三、建議出版,不過刪除重要的段落。

委員會原先採第三個選項,建議ScienceNature和其他可能發表相關研究的期刊,刪除部分的實驗材料與方法,讓其他科學家知道這個研究團隊作了什麼,但無從得知是如何做的。

NSABB委員會的決定是:

根據多方考量,NSABB決定建議美國衛生福利部(Department of Health and Human Services, HHS)要求研究報告作者及科學期刊編輯,為了科學發現的重要性對公共衛生和科學社群,考慮修改這篇報告。NSABB建議發表大概的研究結論,及顯著的成果,但不包含研究方法及其他可能使有心人士重複該實驗的細節。

或許看起來很瘋狂,即使科學家也曾進行過類似可能帶來風險的實驗-很小的實驗。致命的H5N1病毒也許會從實驗室中外洩,引發大流行,就像史蒂芬金的小說《末日逼近》(The Stand)情節一樣。不過,NSABB認為諸類研究有助於科學家了解病毒,進而知道如何對抗它。

科學期刊出版社修改研究報告的作法可能有些疑問。隱藏部分資訊或許讓其他科學家難以重複該實驗,但卻未必能阻止生化恐怖分子推敲出製備超級流感的詳細配方。Science的編輯Bruce Alberts於週二發表一則聲明:

NASBB強調必須確保研究細節不會落入邪惡的手裡。我們強烈支持NASBB的職份,還有他們促使科學的社會責任之重要性。

然而,同時科學家也曾考慮過,隱瞞可能和公共衛生有關的訊息,表示對流行感冒研究負責。許多研究流行感冒的科學社群,尤其那些研究相關病毒株的科學家,出於善意地必須知道研究細節,以保護大眾。

釐清這史無前例的現況非常重要。科學期刊-尤其是科學家本身,致力於藉由同儕評論,推動免費及公開的研究發表制度。這是現代科學發展的基石,尤其對高標準的期刊-像是ScienceNature,是學術界的拱心石。沒有期刊會沒有好理由就同意審稿,就像Garrett在她發表於Foreign Policy的評論中所提及:

如果科學家必須使用文字描述(即使尚未發表)的技術,製成高傳染性、高致病性的禽流感,研究成果理論上能被低科技的邪惡份子利用。或許,更危險地,自然演化會藉由病雞、豬、甚至人類出現這株病毒。科學家已捲入恐怖分子及大流行疫情之中。此外,以往科學家也在大眾的信任下,進行合法的研究,在天花及小兒痲痺的實驗中,利用放射線,讓病毒變得更具致命性。

 Garrett在這還指出另一爭議,即使期刊決定保留研究細節,但無疑地,對病毒的研究已經在世界各地的實驗室中完成。而且並非全都在絕對安全的實驗室中進行。以疾病管制局(Centers for Disease Control and Prevention)的BSL-4等級實驗室為例,設有像電影《全境擴散》(Contagion)中的氣密裝置,科學家在裡頭穿著太空裝,操作像是天花或伊波拉病毒的致命微生物。而新H5N1病毒株,目前僅在BSL-3等級實驗室中操作;配有高效空氣濾過裝置,及淋浴設備,進出實驗室的操作員必須更換衣物……換句話說,安全,但或許不夠安全。壞消息是,安全往往被高估,而且離每位研究員很遠。

就像Bruce Alberts在Nature中所提到,即使是相對安全的實驗室,病毒溢出的風險遠大於零:

過去十年來,嚴重急性呼吸道症候群(severe acute respiratory syndrome, SARS)在中國大陸、台灣、新加坡的四間等級為BSL-3或BSL-4的高封閉實驗室中,意外感染研究人員。九月一份美國國家科學研究委員會(US National Research Council )的報告指出,在2003至2009年間,在操作列管藥劑時有395起案件違反安全規定,包括七起感染事件,這也讓危險的病毒從高密閉性的實驗室中溢出。

比其他病原體更危險的是,溢出的感冒病毒會快速傳染。明尼蘇達大學「傳染病研究及政策中心」主任Michael Osterholm表示:「當SARS或其他BSL-4實驗室中的藥劑溢出,造成全球感染的程度有限。不過當溢出的是會快速在全球傳染的感冒病毒,將帶來嚴苛的考驗。」

另一方面,如果H5N1必須限制在BSL-4實驗室中研究,將減緩對疫苗研發及制定相關預防政策的進度,因為世界上只有少數實驗室有如此高規格的設備。此外,我們隱瞞越多有關H5N1人工病毒株的細節,就讓相關研究領域的科學家,越少資訊能為未來自然爆發的禽流感疫情作準備。這是一把雙面刃-無論決定公開,或不公開這項研究。

拜科技所賜,科學變得更學科分化。不同領域的專家,可以進行更深入的研究,並彼此分享成果,使得發展比以往更快速,也有更多的新發現。以兩支高感染性疾病為例-2009年的SARS和2009年的A型流感,全球各地的實驗室,即時找出病毒,挽救性命。不過分工合作也有另外的風險,生物操作防護,會受到研究網絡的分散-一旦有一名研究員操作失誤,就可能會引發不可想像的災難。

資料來源:TIME: Should Journals Describe How Scientists Made a Killer Flu? [December 21, 2011]

相關報導:ScienceInsider: U.S. Biosecurity Panel Calls for Asilomar-Style Moratorium on H5N1 Papers [23 December 2011]

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陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》