第4章生物伦理学基础

伦理学领域可以为个人提供工具来决定以道德和社会价值的方式行事意味着什么。通过从道德的角度看待行为，道德可以帮助我们在相互冲突的选择之间做出决定。在本章中，我们描述了一些最近的说明性例子，其中伦理问题已经对合成生物学领域产生影响，然后我们将这些问题提出的主题与一些 BioBuilder 活动联系起来。

什么是“好工作”？

想象一个研究人员在实验室工作台上努力工作。在你的想象中，那个研究人员可能穿着一件亮白色的实验室外套，手里拿着一个吸管。实验室本身可能装满了玻璃器皿和设备，用于混合、分离、生长或测量东西。也许有一群人在这个想象中的实验室里一起交谈，或者也许一位研究人员正独自一人在明亮的窗户前工作。

从这个想象中的实验室环境中，你能看出研究人员是否在做“好工作”吗？尽管在这个想象的环境中你可能已经想到了令人印象深刻的细节水平，但表面的线索并不能告诉你很多关于努力的无形品质。你不能仅仅因为想象中的研究人员在微笑，或者因为实验室的墙上挂着奖品，桌子上放着一堆已发表的文章，就判断它是好工作。这些线索可能表明一个快乐的、被认可的、知情的人正在做这项工作，但仅凭这些线索并不能反映工作本身的价值。那么，什么能保证工作就是好工作呢？这个问题出人意料地复杂且难以回答。

麻省理工学院语言学名誉教授诺姆乔姆斯基说，追求个人承诺和关注的机会是生活中最令人满意的事情之一。他建议令人满意的工作是在创造你重视的东西和解决难题中找到，并且这个公式对于研究科学家和木匠一样适用。那么，“好工作”的一个方面可能是拥有一份令人满意的工作，提供资源和机会来为重要的问题寻求具有挑战性和创造性的解决方案。但是，即使你找到了一份创造性的工作，可以让你独立思考一个具有挑战性的问题，你也可能无法保证自己完全满意。对于大多数人来说，好的工作包括为他们面临的挑战提出高质量的答案。我们中很少有人会发现为优秀的问题找到糟糕的解决方案是非常令人满意的——即使我们这样做的报酬很高。

因此，好的工作必须引人入胜且出色——它还必须符合道德规范。 道德指导我们确定什么是对什么是错，作为决定如何采取行动的基础，但并不是每个人都同意什么构成道德行为。更重要的是，一个人对道德行为的定义会随着时间而改变。由于这些原因，社会以持续和动态的方式与道德作斗争。生物伦理学领域有着悠久而丰富的历史，为当前的生物伦理学问题提供了概念基础。技术会发生变化，但生物伦理学的某些核心原则往往会保持相关性。例如，道德决策体现了对个人的尊重和负责任的管理，最大限度地减少伤害，同时最大限度地提高利益，并考虑自由、公平和正义的问题。在本章后面，我们将在几个真实世界的例子中探讨这些核心原则。正如您将看到的那样，道德是定义科学和工程中良好工作的基本要素，其结果不会在实验室工作台上结束。

合成生物学利用科学和工程来应对现实世界的挑战。不可避免地，这些技术解决方案将被一个充满相互冲突的想法和优先事项的社会考虑。进行合成生物学研究的个人也将面临复杂的，有时是相互矛盾的义务。例如，工程师对社会、对客户和对他们的职业负有义务。

今天出现的许多关于合成生物学的问题也出现在 1970 年代，随着重组 DNA (rDNA) 技术的出现。为了为我们讨论合成生物学伦理提供背景，我们将首先考虑 1976 年的一个历史例子，当时 rDNA 技术首次在马萨诸塞州剑桥的哈佛大学和麻省理工学院的实验室中使用。剑桥居民和当地民选官员举行了听证会，讨论与这种新基因工程技术相关的风险。他们最终在评估风险时暂停了半年的研究。当暂停解除后，研究被允许在包括大学官员和当地公民在内的监管委员会的指导下继续进行。这些听证会上提出的担忧在许多关于新兴技术的现代讨论中得到了回应，并继续提供有价值的见解。

在本章中，我们还考虑了在合成生物学这一年轻领域的特定项目中出现的一些伦理问题。毫无疑问，在不久的将来会有新的例子需要考虑。尽管如此，这里列出的例子为该领域的一些伦理复杂性提供了一个起点。它们反映了常见的道德问题，并揭示了广泛适用于新兴技术的指导道德原则。最后，我们重点介绍了 BioBuilder 活动和资源可用于直接解决这些问题的一些方法。

规范伦理研究

合成生物学有可能对人们的生活和整个地球产生持久的影响。然而，与任何新兴技术一样，将承诺与危险区分开来并不总是那么容易。每个合成生物学项目构想都必须考虑其优点和风险。在一定程度上，科学家可以根据个人喜好选择从事哪些项目，但科学研究从来不存在于真空中。资金、政府法规和企业利益都指导着研究的方向——它的目标、应用和局限。

合成生物学的未来取决于研究人员、政府和所有生活将受到影响的人之间的有意义的对话。

这次谈话的一个里程碑发生在 2010 年，当时美国总统巴拉克·奥巴马 (Barack Obama) 委托他的一个咨询小组，即总统生物伦理问题研究委员会，研究和报告合成生物学。这个请求是为了回应发表的声明，即他们通过将合成衍生的基因组插入宿主细胞来“创造生命”——我们稍后会更详细地详细介绍这个例子。尽管当时的一些新闻报道将文特尔的科学进步等同于科学怪人式的复活，但委员会更广泛地研究了合成生物学领域，并得出结论认为，从零开始制造新生命形式的能力并不在手。他们对该领域的分析导致了 18 项政策建议，但没有针对合成生物学研究的新规定。该委员会指出，合成生物学的潜在好处在很大程度上超过了主要风险。然而，他们确实警告说，未来可能会出现危险，并建议通过持续的联邦监督“保持警惕”。

合成生物学并不是第一个接受政府审查的生物技术领域。随着分子生物学的出现，类似的讨论发生在 1970 年代。当时的讨论产生了至今仍适用于合成和 rDNA 工作的指导方针。制定这些指南的一个重要方面是进行研究的科学家发起了对话。对他们来说，做好和合乎道德的工作意味着公开询问有关他们实验室和同事实验室正在进行的研究的难题。

科学进步引发伦理问题

在 1970 年代，几个实验室发现了人工组合来自不同生物体的 DNA 并在活细胞中表达这些组合的方法。例如，斯坦福大学的 Paul Berg 博士发现了使用改良猴肿瘤病毒将新基因整合到细菌中的方法。然而，他的成功给他自己和其他人带来了一些重要的担忧。如果科学家使用这些技术改造细菌，然后不小心摄入了一些转化细胞怎么办？ rDNA 能否从一个细菌细胞转移到人肠道中的其他细菌？如果 DNA 功能齐全，猴肿瘤病毒会引起感染吗？

在评估这些风险和问题之前，在 1970 年代从事 rDNA 研究的科学家采取了预防措施，并自愿决定暂停任何涉及 rDNA 和动物病毒的进一步工作，直到风险得到更好的了解。暂停研究活动是通过一组科学家写给美国国家科学院的一封关注信发起的，其中包括美国国立卫生研究院 (NIH) 的研究员 Maxine Singer 博士。有关科学家要求学院成立一个委员会来考虑该技术的安全性。 Berg 是 rDNA 技术的早期先驱，他担任委员会主席，负责考虑 rDNA 技术支持的正在进行的研究活动的安全性。委员会得出的结论是，该技术的“潜在风险而非已证明的风险”足以促使人们自愿暂停 rDNA 实验。他们停止了使用新型抗生素抗性基因、毒素编码基因或动物病毒 DNA 制造质粒的实验。尽管暂停是自愿的，但由于委员会成员的权威，该请求在科学界具有重要意义，其中包括与伯格共同获得诺贝尔化学奖的赫伯特·博耶和斯坦利·科恩，以及与伯格共同获得诺贝尔化学奖的詹姆斯·沃森。 DNA双螺旋结构的发现者。

在暂停期间，科学家和政策制定者共同确定风险并制定安全开展研究的策略。著名的科学家们在加利福尼亚州蒙特雷郊外的 Asilomar 会议场地召开会议，为 NIH 准备建议，这些指导方针演变成当前的生物安全水平，至今仍用于描述和包含最危险的实验。

公众回应

许多研究人员将 Asilomar 会议的成果视为一项重大成功，这将有助于确保安全和负责任的研究。然而，暂停引起的关注也有一些意想不到的副作用，包括引发科学界内外对这项研究的担忧。当时，公众对科学研究的大部分注意力都集中在军事实验和引领原子时代的物理学进步上。在 Asilomar 之前，与生物学相关的风险并没有受到太多公众的关注。 通过阐明他们对 rDNA 研究的具体担忧并主张暂停这项工作，生物学家引起了相当多的关注并引发了一场公开辩论。

1976 年马萨诸塞州剑桥市议会听证会生动地说明了公众对 rDNA 研究的反应。当时的剑桥市长阿尔弗雷德·维卢奇（Alfred Velluci）得知哈佛大学正计划在美国国立卫生研究院（NIH）发布此类研究的指导方针后立即为高风险 rDNA 研究建立一个特殊实验室而感到沮丧。质疑这个实验室对他的城市及其选民意味着什么，市长 Velluci 召集了剑桥市议会的公开听证会，要求科学家们就 rDNA 及其相关风险作证。公职人员和科学家之间的交流引起了相关人员的担忧和愤怒。 许多问题都与处于起步阶段的任何技术相关，包括合成生物学。本章稍后将探讨三个具体问题——风险评估、自我监管和忧虑，听证会的完整视频记录了科学能力发生变化时出现的其他复杂的公民问题。

风险评估：最大限度地减少伤害，同时最大限度地提高利益

伦理指导我们权衡一项行动的风险与利益，但在剑桥市议会听证会上出现的最复杂的问题之一是评估与 rDNA 研究相关的风险。科学家和市政府官员都倾向于保守立场，但目的不同。市政府官员希望尽量减少对剑桥市民的潜在伤害，这意味着，至少对韦卢奇市长而言，消除所有风险。 “你能绝对 100% 地保证这个实验不会产生任何可能的风险吗？”他问科学家。 “危险风险为零吗？”

另一方面，作证的科学家通过承认他们不能对风险做出如此绝对的主张，传达了他们对新技术的保守观点。由于科学家受过训练以概率而非绝对的方式说话，因此他们很难以韦卢奇市长所寻求的语言类型向市议会传达一定程度的确定性。例如，哈佛大学教授 Mark Ptashne 说：“我相信绝大多数微生物学家的意见是，实际上授权进行的实验没有重大风险……” Ptashne 教授可能有意图的短语像“压倒性多数”和“没有重大风险”这样的强烈同意声明，但市长和市议会成员似乎认为它们没有定论。

“现在我知道你不喜欢听到科学家告诉你存在风险，但它们非常低，”Ptashne 教授继续说道。 “这些风险比你每天在街对面所面临的典型风险要少。”事实上，我们在生活中所做的几乎所有事情都涉及某种风险，在做出决定时，我们会权衡风险与潜在利益，同时尽我们所能将潜在危险降至最低。在我们上街之前看两眼是在进行危险活动时保护自己的一个例子。通过应用 Velluci 市长最初的问题，“你能绝对 100% 确定地保证不会因此而产生任何可能的风险……吗？”对于上班或吃饭等日常活动，答案绝不是明确的“是”。 然而，诚实的风险评估在面对一组新的和未知的潜在危险时可能不会提供太多安慰，例如科学家和公众在 rDNA 实验早期所面临的危险。

自律与政府立法：自由、公平和正义

在剑桥市议会听证会上，并非所有科学家都同意 rDNA 研究风险低。对一些人来说，阿西洛玛会议的指导方针是有问题的。麻省理工学院教授乔纳森·金和其他人不相信美国国立卫生研究院 (NIH) 等机构可以客观地评估其资助的科学。 “我个人对一个代表美国国立卫生研究院 (National Institutes of Health) 的人来到这里并在继续进行的情况下发表他们的演讲感到非常沮丧，”他说。 “我不认为这些指导方针是由一群代表公众及其所有利益的人编写的……他们是做实验的人。没有任何理由相信它是人民的民主代表。这些指南就像让烟草业编写烟草安全指南一样。”

市议会议员大卫克莱姆回应了他的担忧：“这个国家有一个重要原则，即在某些类型的活动中拥有既得利益的人不应该是不仅负责颁布它，而且负责监管它的人。这个国家错过了核研究和原子能委员会的机会，我们将发现自己陷入困境，因为我们允许自己允许一个既得利益机构发起、资助和鼓励研究，但我们假设他们是无偏见的，并且有能力对此进行监管，更重要的是，执行他们的监管。”

然而，对于其他人来说，这些指导方针足以减轻他们的担忧。“我一直很担心，我会继续担心，”Maxine Singer 博士说，他是致美国国家科学院的原始信的作者之一，该信促使了暂停。但是，她继续说道，“我觉得这些 [用于 rDNA 研究的] 指南是对这种担忧的非常负责任的回应。NIH 内部的整个审议过程是一个非常开放的过程。”

自从这些关于 rDNA 研究的对话在 1970 年代举行以来，对话平台发生了巨大变化，但自治与立法之间的紧张关系依然存在。社区健康、个人安全和增强知识等核心价值观仍然必不可少，但通过互联网快速广泛地获取信息已经影响了此类对话的动态。除了类似 Asilomar 的会议和类似剑桥市议会的公开听证会之外，现在还可以通过网站（包括博客和 Twitter 提要）广泛交流想法和信息。然而，无论场地如何，在审慎的监督和扼杀的监督之间找到平衡仍然是围绕新兴技术的道德讨论和每个社区对“好工作”的定义的核心。

忧虑：尊重个人

许多人对新技术的反应，尤其是那些涉及生命科学的技术，内心的不安情绪是不容忽视的。修补 DNA 和构建新的生物体可能会质疑关于生命本质的基本信念。剑桥市议会的成员没有明确表达这种担忧，但有几条评论暗示了哲学上的反对。“我在过去一周提到了科学怪人，有些人认为这完全是一个大笑话，”维卢奇市长说。“这是我描述当众生以一种新的方式组合在一起时会发生什么的方式。这是一个致命的严重问题……如果最坏的情况发生，我们可能会面临一场重大灾难。”议员大卫克莱姆也表达了他对 rDNA 的感受：“无论如何，我认为你没有任何业务要做。但这是我个人的看法。”

这种对当时 rDNA 研究以及现在的合成生物学研究基础的根深蒂固的担忧不容忽视。进行这项工作的科学家可能已经得出结论，修改自然发生的遗传物质本身并没有错，但他们必须承认，他们的工作受到周围社会的影响并影响着他们。在某个领域拥有独特的专业知识会带来独特的责任，包括持续的风险评估和沟通。即使科学家对他们的风险评估有合理的信心，新的数据或环境也可能随着时间的推移改变这种评估。在社会背景下关注科学的部分中介绍了合成生物学案例研究。

三个合成生物学案例研究

开展安全 rDNA 研究的实验室政策不再在公共论坛上进行激烈辩论，但围绕合成生物学研究的现代对话与过去提出的一些担忧相呼应。此处详细介绍了与合成生物学研究相关的三个项目。每一个都引起了公众的关注和审查。这些例子突出了不同的生物伦理问题。每个例子都非常适合本章稍后描述的生物伦理学活动。

种植你自己的发光植物

“如果我们用树木而不是电动路灯来照亮街道会怎样？”在 2013 年将 Glowing Plant 项目的介绍视频发布到 Kickstarter 网站时，该项目的开发者提议对植物进行基因工程以产生光。他们的项目受到了其他自然产生光的生物的启发，例如萤火虫、水母和某些细菌。Glowing Plant 的开发人员选择使用编码荧光素酶的基因，这是一种来自萤火虫的酶，可从其化学底物荧光素中产生可见的光芒。他们还选择与拟南芥植物合作，这是一种广泛用于学术和工业研究的常见实验室生物。开发人员制作的关于该项目的介绍视频将他们将荧光素酶插入拟南芥中描述为“未来的象征，可持续性的象征”。许多人一致认为该项目是一项值得努力的项目：Glowing Plant 开发团队通过 Kickstarter 网站上的筹款活动从 8,433 名支持者那里获得了 484,013 美元的众包资金。

尽管高调的言辞和该项目的众多支持者，批评者表达了他们对该项目的安全和道德的担忧，公开询问它是否受到适当的监管。几十年来，转基因作物一直存在争议，人们担心食用此类产品的安全性、潜在的环境和生态影响以及有时围绕使用此类作物的限制性商业行为。抗议者询问如果发光植物种子“逃逸”到野外，可能会成为入侵物种或破坏自然发生的生态系统，会发生什么情况。值得称赞的是，领导该项目的研究人员甚至在项目的早期阶段就预料到了这些问题。例如，其中一位研究人员告诉《自然》杂志，他们可能会使用需要营养补充剂的植物版本，这将减少不受控制的传播的可能性。然而，这种保证并不足以减轻对该项目的所有担忧。What a Colorful World 一章更广泛地考虑了基盘安全性。

围绕该项目的“自己动手”精神产生了第二个担忧。这种发光的植物是由不隶属于大学的个人开发的。该组织隶属于“生物黑客”空间，而不是传统且高度监管的学术或工业研究实验室。尽管至少有一个项目负责人是训练有素的科学家，但至少来自 Glowing Plant 团队的部分外卖信息似乎是，“任何人都可以做到这一点。”确实该项目的一个既定目标是展示合成生物学的前景如何触手可及，这引发了关于应如何决定应开发和部署哪些技术的问题。他们的介绍视频将他们的作品称为“激励他人创造新生物的象征”。尽管合成生物学在新生物的广泛工程中的潜力被一些人认为是赋权且充满机会，但其他人认为合成生物学提供了一些基本工具来造成相当大的伤害，而发光植物项目为新能力提供了早期测试案例在公民科学中。

因为像发光植物项目这样的生物工程项目处于大多数已建立的监管机构的夹缝中，生物黑客的努力已经引发了关于如何保持该领域的邀请和民主性质，同时确保适当的预防措施和监管的重要讨论。保持监督。现有的法律法规没有预料到很多人有能力实践生物技术。尽管可能很难想象发光植物会造成任何严重伤害，但合成生物学的工具和目标仍在不断突破可能的界限。因此，对于合成生物学研究人员而言，重要的是要考虑早期测试案例（例如发光植物）所带来的伦理问题，以预测未来的监管需求，并确保该领域继续朝着促进“良好工作”的方向发展。

“创造”基因组

由于改进了 DNA 操作工具，合成生物学实验室可以致力于构建新的生命系统，例如前面提到的发光植物或产生特定药物化合物或生物燃料的特殊微生物。改进的工具还开辟了其他可能性，包括新的努力从头开始编写整个基因组。随着越来越容易和速度越来越快，合成生物学家可以使用数字序列数据而不是物理模板来合成实验室中任何生物体的基因组 DNA。合成生物学基础章节提供了有关测序和合成技术的更多详细信息。

随着研究人员开始收集大量基因组测序数据，开放共享 DNA 序列数据在 1990 年代后期变得司空见惯。很明显，研究人员囤积他们的序列信息效率低下，而且浪费时间和资源。解决方案是创建公开可用的数据库来存储信息。这样，任何有互联网连接的人都可以访问各种生物的序列数据。 DNA 序列信息可公开用于许多植物和动物物种、常用的耐药基因和人类病原体。

基于所有这些可用的遗传数据，理论上，研究人员可以构建可以从头开始编码新生物的合成基因组。但是，尽管好莱坞的侏罗纪公园可能会提出什么建议，但目前成功重建生物体所需的远不止遗传物质。尽管如此，从基因数据中召唤生命的可能性既令人兴奋又令人担忧。许多生物体和病原体的 DNA 序列信息是公开的，基本的 DNA 合成技术使任何负担得起的人都可以编写遗传密码。将这项技术用于善恶的潜力是显而易见的。一些人担心恐怖分子会通过合成一种已被根除或高度遏制的病原体来释放毁灭性的生物武器。其他人则看到了复活灭绝物种和增强地球生物多样性的潜力。所有这些可能的应用都提出了许多额外的伦理、生态和社会学问题。例如，是否应该以任何方式规范对基因组合成器的数字序列信息的访问？对于某些涉及 DNA 合成的实验，是否应该要求研究人员获得额外的安全和伦理批准？复活已灭绝的物种可能带来什么生态后果？

尽管研究人员目前还远远不能仅从遗传信息中生成复杂的生物体——或者，就此而言，甚至无法将这些生物体的基因组 DNA 拼接在一起——有几个成功合成病毒基因组的实例，这些微观病原体相对于那些自由生活的生物体更简单的遗传学和结构使之成为可能。病毒本质上是被蛋白质外壳包围的遗传物质包。病毒基因组通过劫持宿主细胞的合成机器来运作，指示它产生更多的病毒 DNA 和蛋白质拷贝。换句话说，研究人员可以通过化学合成 DNA 并将合成的病毒基因组通过宿主细胞来产生功能性病毒。

这种应用的一个早期例子出现在 2002 年，当时纽约州立大学石溪分校的科学家从合成产生的短 DNA 片段重组了脊髓灰质炎病毒的基因组，并表明它们可以产生活性病毒。拼凑从 DNA 合成公司购买的短片段需要大量专业知识，但在该项目完成后的几年中，合成技术得到了改进，能够生产更长的 DNA 片段并减少完成所需的技能和工作量这种工作。2002 年的脊髓灰质炎病毒工作是在受监管的安全实验室环境中安全进行的，但相对容易想象，在不同环境中工作的其他人如何以不同的目标危险地应用该技术。

基因组合成项目也已经从病毒扩展到更复杂的、自由生活的细菌细胞。2010 年，J. Craig Venter 研究所的研究人员表明，他们可以合成细菌基因组，就像病毒基因组一样，可以劫持细菌宿主细胞的活动。Venter 小组通过从一家 DNA 合成公司订购 DNA 短片段，然后在实验室将这些片段组装成完整的基因组，化学合成了蕈状支原体基因组。他们添加了一些可检测的“水印”，以便将合成的 DNA 与山羊支原体宿主的基因组区分开来。合成的蕈状支原体基因组成功构建并插入山羊支原体宿主细胞，最终用合成基因组编码的蛋白质和宿主物种的独特蛋白质和其他成分取代。重要的是，供体和宿主物种都来自同一个属，支原体。这种对供体和宿主之间密切关系的要求说明了对这类工作的一个限制。尽管如此，**研究人员基本上将 M. capricolum 转化为不同的物种，M. mycoides，只靠 DNA **。

甚至在文特尔的工作之前，研究人员和公众就一直关注许多生物体 DNA 序列数据的公开可用性以及 DNA 合成技术的日益普及。2011 年，两个实验室开发了 H5N1 禽流感的突变株，公共遗传信息库的开放性也受到了审查。他们独立发现的突变使病毒比天然菌株更容易在哺乳动物之间传播。当研究结果公布时，专家们对是否应该公布突变病毒的序列存在分歧。一些人认为，遗传数据可以为病毒传播提供有价值的见解，因此应该共享。其他人担心生物恐怖分子或其他不良行为者可能会利用这些信息来制造一种高毒性、高传染性的人类流感。经过多次辩论和出版延迟，世界卫生组织得出结论认为应该公布这些序列。这种困境无疑将再次浮出水面，因为可以更容易地从数字和公开可用的信息而不是任何有形的起始材料开始制作物理 DNA 序列。

另一种限制病原体合成的方法是监管 DNA 合成公司本身。然而，这些公司分散在全球各地，这使得法规的授权和执行成为一项挑战。相反，许多 DNA 合成公司自愿参与安全协议，以筛选所有订单并质疑合成与已知病原体相似的 DNA 的任何请求，然后再决定是否履行它们。

DNA 合成公司遵循的自愿行为准则可能会阻止一些恶毒的人，但它并非万无一失。2006 年，英国报纸《卫报》通过为高度管制的天花病毒订购略微修改的 DNA 序列，说明了系统中的一个漏洞。《卫报》的记者在保存基因序列信息的众多公共存储库之一中发现了该病毒的完整 DNA 序列，他们下令合成 DNA 片段并将其交付给他们的新闻编辑室。因此，尽管除了两个已知且高度控制的实验室外，其他所有实验室都已根除物理病毒，但记者们还是能够获得编码致命天花病毒的遗传物质。这个新闻报道提高了人们对 DNA 合成行业的认识，但并未在生物安全问题上取得显着进展。保持适当的平衡以确保合成技术和序列信息足够安全以阻止作恶者，但出于正当的研究原因也可以访问，例如学术和工业研究人员从剧毒病原体中订购序列以开发疫苗，这仍然具有挑战性或其他针对他们的治疗。

生物合成药物与公共利益经济学

合成生物学最早的成功之一是由合成生物学公司 Amyris 微生物生产青蒿酸——抗疟药青蒿素的一种有价值的前体。自从发现其抗疟特性以来，青蒿素的需求量一直很大，但生产起来也有些困难。历史上，它是从天然产生青蒿素的中国艾草植物青蒿中提取的，但农民一直难以为这一过程提供稳定的叶子供应，导致供应和价格大幅波动。相信可靠的青蒿素来源可以稳定药物的市场价格并更好地满足需求，加州大学伯克利分校的 Jay Keasling 教授和他的实验室致力于合成青蒿素。使用合成生物学中的许多基础技术以及代谢工程领域的成熟工具，该实验室能够设计出能够产生药物前体的细菌和酵母菌株。终于，在生产公司 Amyris 成立十年后的 2013 年，合成青蒿素的大规模工业化生产开始了。

一些人称赞这一成功是合成生物学可以做的好事的一个例子。不过，其他人表达了对这项工作的社会和经济影响的担忧，主要是关于它将如何影响迄今为止生产全球青蒿素供应的农民。尽管该合成物经历了过山车式的供应周期，但一些人认为，近年来生产环境可能已经稳定，农民实际上可能有能力适当应对日益增长的药物需求。如果属实，农民可以在不引起药物价格大幅波动的情况下应对供需变化，而合成青蒿素可以被认为是对他们生计的不必要威胁。

还讨论了其他考虑因素。例如，一些人建议，可以腾出不用于种植艾草的农民和土地来种植急需的粮食作物。其他问题仍然存在，即哪种青蒿素生产过程最终会产生最便宜的治疗，或者费用是否甚至是最重要的问题。具体而言，获得治疗可能与其成本一样重要，甚至更重要，除了生产必要的化合物之外，还必须通过基础设施和政策工具来解决获得障碍。

尽管它取得了成功和崇高的使命，但抗疟药物的合成生产并不是一个公开的案例。关于哪种供应来源可以更好地为需要负担得起的稳定治疗的患者和需要谋生的农民提供服务一直存在争议。之前的案例研究主要关注健康、安全和环境健康问题，而这个青蒿素案例说明了合成生物学的应用如何超越科学和医学，进入复杂的世界问题，包括文化和经济。追求或支持任何项目的决定是一个复杂的决定，研究人员、资助机构和消费者都承担着确定什么是“好工作”的责任。

团体生物伦理活动

生物伦理学和生物设计活动有许多相同的挑战和机遇。两者都没有明确的“正确”或“错误”方法，两者都是过程驱动而不是答案驱动。在教授生物伦理学时，我们希望个人：

认识到新进展引起的道德困境。
练习如何倾听和评估不同的观点。
提出解决我们政策或思想差距的行动方案并证明其合理性。有些解决方案对每个人来说都是显而易见的，而其他解决方案将永远存在争议，但教学的最佳点就在那个广阔的中间区域。

在这里，我们提供了一种使用合成生物学来介绍生物伦理学的方法。BioBuilder 内容首先使用 1976 年剑桥市议会关于 rRNA 研究的听证会视频对决策制定的困难过程进行建模。不过，该活动可以适用于本章中介绍的任何案例研究或其他真实的案例研究。您可能会在新闻中找到世界上的例子。您可以通过 BioBuilder Bioethics 在线材料找到更详细的其他活动，其中包括学习目标和评估指南。另一个极好的资源是 NIH 的课程补充“探索生物伦理学”。无论您如何处理这个过程，我们希望这些活动可以鼓励个人提出一些复杂的问题，并接受他们作为专业人士和公民的多重角色。

生物伦理学涉及决策过程

新生物技术的出现，例如 1970 年代的 rDNA 能力和这个时代的合成生物学工具，使我们能够以前所未有的方式改变生命系统。虽然大多数 BioBuilder 活动都涉及如何进行合成生物学，但本节重点关注我们应该如何处理合成生物学。为了回答“应该”而不是“如何”的问题，我们转向伦理领域，它提供了一个就道德复杂问题做出决定的过程。在下一节中，我们将概述一种提出“我们应该”问题的方法。

识别道德问题

伦理为我们提供了一个通过从多个角度仔细考虑问题来解决难题的过程。此过程的第一步是确定特定场景的道德组成部分。“应该”问题是一个标志。例如，“科学家应该建立新的生物吗？”显然是一个生物伦理问题，而“建造新生物安全吗？”是一个科学的。其他类型的问题可能是合法的（“如果我制造了新的生物，我会被罚款或监禁吗？”）或个人喜好问题（“我应该做什么样的研究？”）。区分个人偏好问题和道德问题可能会变得非常棘手，因为它们都可能包含“应该”问题。一个关键区别是决策如何影响其他人。当其他人对结果有利害关系时，问题就变成了道德问题，而不仅仅是偏好问题。

识别利益相关者

在确定问题的核心伦理问题后，下一步涉及确定谁或什么可能受到结果的影响。这些“利益相关者”可以包括政府、学术界、公司、公民或环境等非个人。从多个角度考虑问题是道德决策的一个关键方面。并非总是能够满足所有利益相关者，因此确定谁的利益受到保护是该过程的主要部分。

将事实与指导道德原则联系起来

该过程的下一阶段涉及概述相关事实和指导道德考虑。科学和社会事实对于做出生物伦理决策都很重要。在决定科学家是否应该建造新生物时，重要的是要考虑有关安全的科学事实以及有关特定人群是否可能面临不成比例的风险的社会事实。当有关问题的信息不完整时，可能需要进行额外的研究才能做出明智的决定。或者，决策是基于最佳可用知识做出的，但在新信息出现时具有足够的灵活性以进行更改。相关事实对于特定情况是相当具体的，但指导性的道德考虑往往更广泛适用。它们反映了我们生活的社会类型，或者至少反映了我们向往的社会。指导道德决策的一些共同核心原则包括尊重个人、在最大限度地提高利益的同时最大限度地减少伤害以及公平。我们可能会选择以不同的方式优先考虑这些核心原则或包括其他相关原则，但许多道德决策包含了这些想法中的一个或多个。

最后，是时候根据您考虑的观点做出决定了。在现实世界中，道德不仅仅是思想练习。决策会影响公共政策和法律。毕竟，这些后果是伦理审议的重点。尽管我们很少在社会伦理问题上达成一致，但我们可以使用这个过程来证明我们自己的推理是正确的。

剑桥市议会听证会：行动中的生物伦理学

前马萨诸塞州剑桥市市长 Alfred Velluci 在 1976 年剑桥市议会听证会上告诉召集的科学家小组“不要使用字母表”时，他要求科学家们避免使用行话，但他也提供了一个标语来区分两者。科学与社会。您可以从 MIT 150 网站观看 30 分钟的听证会视频，“假设风险，剑桥市议会关于剑桥 DNA 实验的听证会”。视频中的交流突出了任何新兴技术的许多相关方面，而不仅仅是 rDNA。

在观看视频之前，先回顾一下“重组 DNA”的含义，这是有帮助的，它是从不同的天然或合成来源拼接在一起的 DNA（有关详细解释，请参阅合成生物学基础和 DNA 工程基础章节）和“生物安全水平”，它们是描述包含危险生物材料所需程序的实验室名称（有关此的更多信息，请阅读以下侧边栏以及 NIH 和 BioBuilder 网站上的其他资源）。

生物安全水平

BL4 实验室含有引起危及生命的疾病的最高风险的传染源。BL2 实验室也适用于人体细胞和细胞系。例如，BL1 实验室仅使用经过充分研究的生物体，这些生物体已知不会在健康成人中引起疾病。BL4 实验室是对世界上最危险的病原体（如埃博拉病毒）进行研究的地方。这些实验室拥有专门的设备来物理控制实验并防止病原体扩散到“清洁”区域。美国国立卫生研究院 (NIH) 使用四个生物安全级别对含有危险生物材料的实验室进行分类。当科学家研究可治疗但危险的病原体（例如引起鼠疫、SARS 和西尼罗河脑炎的病毒）时，需要 BL3 实验室。BL1 实验室包括典型的高中和本科教学实验室。BL4 实验室很少见，通常设在孤立的建筑物中以保护邻近社区。在 1970 年代被称为生物危害水平 P1、P2、P3 和 P4 的水平现在被称为生物安全水平 (BSL) 1、2、3、4。BSL1（或 BL1，历史上为 P1）表示包含危险性最低的生物体的实验室和 BL3 实验室的科学家需要使用高度专业化的防护设备和程序。在这些实验室中，科学家根据需要戴上手套、实验室外套和护目镜。材料，而 BL4 实验室包含最危险的试剂。例如，实验室的空气在排放到室外之前会经过过滤，并且对实验室的整体访问受到严格限制。BL2 实验室适用于研究导致非致命疾病的细菌和病毒，例如莱姆病或沙门氏菌感染。每个级别都指定了将该设置的风险降至最低所需的预防措施和程序。

为了为这里描述的活动奠定基础，想象科学界对重组 DNA 实验的安全性提出担忧三年后。在 NIH 发布规范重组 DNA 工作的指导方针之后一个月。剑桥市议会正在与附近机构的科学家会面，讨论这些指南对实验室周围社区的影响，并考虑该市可能采取的其他决议和行动，以确保其公民的安全。听证会于 1976 年在剑桥市政厅录制，尽管音频和视频质量有所下降，但它为了解这些辩论的动态提供了一个宝贵的窗口，展示了有时回想起来看起来只是学术性的人性的一面辩论或简化为过度情绪化的公众反应。

看完剑桥市议会的录像带后，分发 BioBuilder 网站和本章末尾提供的成绩单副本。以小组的形式回顾角色的演员阵容。然后，分成更小的小组，每组分配一个主要参与者。每个小组都应该指定一个记录者来记录他们的角色如何回应（或没有回应）以下问题：

rDNA 实验会产生危险的生物吗？
rDNA 实验是否应受 NIH 监管？
rDNA 实验是否应受剑桥市议会监管？
rDNA 的“常规”实验是否会危及进行实验的研究人员？
rDNA 的“常规”实验会危及剑桥市民吗？
rDNA 研究有什么好处吗？
剑桥应该允许 rDNA 研究吗？

记录每个角色是否决定，1) rDNA 是否应按照 NIH 已经制定的指导方针继续进行，或者，2) 是否应暂停剑桥市的所有 rDNA 实验，直到发生进一步的调查。

引入利益相关者的概念，即受决策结果影响的人。视频中介绍了哪些利益相关者？一些例子可能包括科学家、公民、民选政府官员、任命政府官员、环保倡导者、学者、渔民等。

为每个角色分配他/她的主要利益相关者角色，然后报告以下问题：

你的角色的主要利益相关者角色是什么？
你们是否都立即同意为您的角色分配哪个利益相关者角色？
您考虑过哪些次要角色？

作为一个小组，回顾利益相关者的角色如何与角色的决定保持一致。一个群体的利益相关者是否都持有相同的观点？使用以下一个或多个焦点主题可以进一步促进讨论：

风险评估

不同的利益相关者如何处理 rDNA 研究的风险评估？

检测和监视威胁

利益相关者的背景知识和经验如何影响他们检测威胁的方式？直接访问和控制潜在威胁如何影响对该威胁的感知？

紧急情况和准备

对紧急情况的合理准备水平是多少？可以做些什么来就罕见但可怕的可能情况的合理准备水平达成一致？如何确定和讨论此类准备的权衡取舍？

话语和修辞

科学家与市议员使用语言的差异如何反映他们的不同观点？仅仅是语言上的不同，还是真正意义上的不同？

自律与政府立法

对于科学界来说，自律与政府立法的优缺点是什么？他们对当地公民有什么不同吗？

科学的过程

科学过程与法律或公民过程有何不同？它们在哪些方面相似？科学过程的迭代性质，其中证据建立但不“证明”一个想法，如何导致期望的差异？更好地理解科学过程是否有助于讨论？如果可能，如何达成共识？

利益相关者活动

在这项活动中，团体或个人站在利益相关者的角度进行生物伦理决策。它可以伴随此处介绍的任何案例研究或您选择的其他案例研究。尽管该活动可以单独开展，但从第 85 页的“剑桥市议会听证会：行动中的生物伦理学”部分开始，介绍了利益相关者的概念，并模拟了道德决策的过程。

回顾一下生物伦理学是一个可以通过提出以下问题来构建的过程的想法：

什么是伦理问题？

道德问题的一个关键特征是其结果会对个人或群体产生负面影响。

额外阅读和资源

“贝尔蒙特报告”：国家保护生物医学和行为研究人类受试者委员会。(1979) 保护人类研究对象的伦理原则和指南。
Berg, P., Singer M. F. 重组 DNA 争议：二十年后。 Proc Natl Acad Sci 美国。1995；92(20): 9011-3。
Cello, J., Paul, A.V., Wimmer E. 脊髓灰质炎病毒 cDNA 的化学合成：在没有天然模板的情况下产生传染性病毒。科学 2002; 297(5583): 1016-8。
Gibson D. G. 等，创建由化学合成基因组控制的细菌细胞。科学 2010; 329(5987): 52-6。
Randerson J. 有人订购天花吗？卫报，2006 年。（ http://bit.ly/order_smallpox ）。
Rogers, M. 潘多拉魔盒大会。滚石 1975；18: 19。
网站：DIYbio 道德规范 ( http://diybio.org/codes/ )。
网站：发光植物・参考资料 ( http://www.glowingplant.com/ )。
网站：MIT 150 网站：“假设风险：剑桥市议会关于重组 DNA 研究的听证会”（ http://bit.ly/hypothetical_risk ）。
网站：NIH 的“探索生物伦理学”（ http://bit.ly/exploring_bioethics ）。
网站：NIH 生物安全指南 ( http://bit.ly/biosafety_guidelines )。

生物伦理学基础

第4章 生物伦理学基础