合成生物学：文化鸿沟上的拉锯战

尽管两个阵营之间的文化差异仍然很大，但有迹象表明，他们之间已经开始搭建桥梁。

合成生物学正逐步从关注手工制作的生物学转向大规模的标准化组件的集体创造，导致了对专利存在形式的争议。照片来源:托马斯·波罗斯托奇

加拿大未来学家安德鲁·赫塞尔对如何治疗乳腺癌有一个非正统的想法。他问道:如果志愿研究人员一起工作，他们能与价值数十亿美元的制药公司竞争吗？

他的粉红军团合作社正试图通过引入合成生物学的开源工具来做到这一点。合成生物学是一个新领域，它使用工程原理和模块化方法来设计生物产品。自2009年合作社成立以来，已有近600人投资。加入的费用是多少？只有20美元。

赫塞尔的计划依赖于*软件和生物组件，这些组件可以整合到癌症治疗的创新方法中，并且不需要大量前期投资或专利保护。他戏称自己为“合成生物学开源的催化剂”

这种开放性是合成生物学的未来愿景之一。另一种可能性是，大型制药公司，如辉瑞、默克和罗氏，将把它们从高效药物研究中获得的收入投资到封闭的大型研究项目中。这些企业对新药和其他医学进步的追求在很大程度上取决于专利保护和限制性许可协议。

主导该行业的华盛顿生物技术产业组织(BIO)表示，对知识产权的严格限制对于鼓励有前途的医学发展是必要的。

合成生物学家如何解决开放资源和专利保护之间的矛盾，将决定该领域能否通过精密工程实现其改造医药、农业、能源、环境恢复和其他产业的宏伟目标。"这不仅仅是投资回报的问题."马萨诸塞州非营利组织“生物砖基金会”法律项目主任琳达·卡尔说。生物砖基金会倡导能实现公共利益的生物工程。"这不仅是一个商业应用，也对世界有益."

两种文化

2003年，在Esvel的Scopes数据库中，只有3篇同行评议的文章使用了术语“合成生物学”；到2013年，将会有800篇相关论文。去年，这一领域取得了重要进展。根据加州大学伯克利分校生化工程师杰伊·卡斯林的发现，总部位于巴黎的制药公司赛诺菲已经开始大规模生产抗疟疾药物青蒿素的一些合成形式。此外，更多的进展正在酝酿之中。例如，太平洋西北国家实验室的研究人员正在制造合成真菌酶，这种酶可以将受损植物中的糖转化为燃料和其他工业上有用的化学物质。

从一开始，这个领域就是各种知识产权的混合体。一方面，软件工程师带来了开放的工作方式。他们有公共注册中心或许可证协议，只有很小的限制。另一方面，分子生物学和生物技术带来了基因、分子和技术过程的专利实践。例如，1997年至1999年间发表在《自然生物技术》杂志上的论文中有一半与专利相关。"他们有不同的观点、目标，在某些情况下，还有不同的期望."堪萨斯大学的法学教授安德鲁·托兰斯专注于合成生物学。

尚不清楚哪种知识产权文化将主导合成生物学。去年6月，在分子病理学协会和Myriad Genetics之间的一个对峙案件中，美国最高法院裁定基因和遗传标记等“天然产品”不具备专利资格。托兰斯说，合成生物学本质上产生不能自然产生的DNA，所以法院的裁决明确允许人工DNA获得专利。

因此，至少在美国，合成生物学测序和技术可以获得专利。然而，研究人员、企业、律师和伦理学家正在积极讨论这种行为的道德和伦理问题。

专利所有者表示，保护知识产权对于刺激创新是必要的。克雷格·文特尔，加州合成基因组公司的创始人和首席执行官，赞扬了法院对自然发生的和人工的DNA片段的区分。"这些人工基因结构已被用于制造新疫苗、生物燃料和营养产品."他说，“保护知识产权的能力是健康的科学和生物技术产业的重要组成部分。”

但是开源倡导者认为专利会扼杀创新。这一观点在与初创公司、非营利组织、研究生项目和受欢迎的年度基因工程机械(iGEM)的竞争中被广泛接受。这些研究人员表示，如果企业和大学申请关键合成生物工具和构建模块的专利，他们将对其他人的使用收取高额费用，基于这些发现创造新产品的成本将非常高，尤其是对资源匮乏的初创企业和组织而言。

多重生态

国家*合成生物学运动正在通过建立一个类似开源软件注册的公共注册中心来推进其目标。该领域最古老和最大的标准生物成分iGEM注册组织拥有参加iGEM竞赛的团队提交的样本。托兰斯说，通过在公众访问的存储库中建立一个关键组件，共享倡导者建立的资源可以使未来的创新者依靠它来开发合成生物学的构建模块(称为“生物砖”)。

Biobricks基金会开发了一个名为Biobricks公共协议的法律工具:一份基于开放资源获取标准化生物部件的合同。贡献者同意不保护任何现有或未来的知识产权，从而获得用户的承诺，即用户将给予开发者适当的信用评分并遵守安全法规。

支持者表示，iGEM注册机构近年来取得了巨大进步，并开始发展成为一个强调质量控制的新机构。

双方的合成生物学家都说，在这个领域很少有人对专利问题持有极端观点。相反，许多人支持“多生态”的想法，这包括保护知识产权和公共共享协议。结果，问题变得复杂了:如果合成生物学的积木比快乐的积木高，在这种情况下，乐高积木是免费的，而由数百个乐高积木组成的复杂火箭船可以申请专利。

为了向合成生物学家解释一个健康友好的开源结构意味着什么，海塞尔指出了非常流行的Linux计算机操作系统，它现在在计算机工业中被广泛使用。尽管它的基本操作系统是免费的，但开发者已经在此基础上建立了私人企业，就像生物技术公司可以将免费的合成生物学构建模块整合到更复杂的专利系统中一样。

尽管生物砖和其他开源系统已经在研究项目中显示出它们的潜力，但支持者表示，现在预测它们将在多大程度上被纳入商业研发还为时过早。汤姆·奈特，银杏生物工作室的联合创始人，是麻省理工学院的计算机工程师。他被称为“合成生物学之父”。他说，该领域正逐步从关注手工生物学转向大规模制造标准化组件。如果这种转变持续下去，企业将希望实现无需复杂专利协议的部件交换。奈特说，专利不会完全消失，但它们的作用在工业背景下是有限的。

今年3月，在2014年伦敦制药公司峰会上，赫塞尔向制药公司的高级管理人员和顾问们讲述了粉红军团合作组织的癌症治疗工作。今年6月，BIO邀请他参加BIO生物技术新趋势国际会议。尽管两个阵营之间的文化差异仍然很大，但有迹象表明，他们之间已经开始搭建桥梁。(张冬冬)

中国科学新闻(2014-05-14第三版国际版)