傳統的基因工程技術讓我們得以研究與修改基因，合成生物學則賦予我們系統性地設計和構建全新生物系統的潛力。從消滅疾病、解決糧食供應問題到拯救地球環境，合成生物學可能帶來何種機遇與希望，又將面臨哪些風險與道德難題？

作者/艾美．韋伯、安德魯．海瑟    譯者/朱崇旻    責任編輯/劉馨香

請想像一個與現在不同的世界，在那個世界，蝦子都是在實驗室生產出來的，不須由船隻拖著巨網在海底打撈後帶到市場上販售，因此，其他容易被巨網撈上來的魚與海洋生物將不必受捕蝦船影響。

或者，請想像在那個未來世界，健康生活的重點並不是種種限制，而是人體的升級與最佳化。那個世界裡沒有人會宿醉，因為在出門喝酒前你可以吃下特別的益生菌保健食品，預防喝酒所造成的不適。

現在，請回想你過去不小心撞裂的螢幕、撞斷的指甲，還有摔破的各種鏡片與鏡頭——請想像一個這些表面都加上了生物塗層的未來，東西不論以何種方式撞破了都能自動癒合。

這些「異世界」的基礎現在就已經存在了，甚至隨大眾目光逐漸聚焦在生物經濟的潛力上，一些創新技術開始從邊緣轉而變為主流了。

操縱、設計生物  人類進入新紀元

人類進步的許多關鍵階段，都與我們用以改變人造環境的材料息息相關。

在石器、青銅器與鐵器時代，人類創造了日常生活、農業、建設與戰爭用的基礎科技，後來我們學會製作玻璃器具，造出瓶罐、窗戶、鏡片與醫療器材。我們用鋼鐵興建摩天大樓，用塑膠大規模製作拋棄式容器，造就了全球性食物、藥品與水等產品的供應鏈。

而在此時此刻，我們正學習操縱分子、設計微生物及建造生物電腦系統，這就是文明演進的新紀元——我們來到了生物學時代的開端。人類在這個新時代建造的事物，將會解鎖新的商機、改善甚至是逆轉環境損傷，並在無數層面上改善人類的生命。

在醫藥方面，接下來20年內，人類將利用合成生物科技消滅致命疾病，並依照每個人特定的遺傳狀況開發個人化藥品。研究者將用遺傳工程改造病毒來治療癌症，還會在實驗室裡培養人類組織做器官移植之用，或者用以測試新療法。

更重要的是，我們還能設計出更加健康的人，在嬰兒出生前先行預測與排除遺傳疾病，或許還能額外進行一些強化。

實驗室培養人體組織 新藥測試更快速、安全

臨床試驗成本相當高，也須經過漫長的管制審查，因此，在沒有COVID-19等緊急事件的情況下，新藥或疫苗通過所有審查之前可能得等上十年甚至更久。

此外，科學家要研究人類活體組織對病毒與藥物的反應，不僅困難還十分危險。舉例而言，我們不能取用活人的大腦或心臟組織，所以得設法開發輕鬆測試新療法、降低時間成本的方法。

對此，我們可以從合成生物學著手。例如，以合成生物學方法設計並培養「類器官」(Organoid)——用人類幹細胞培育出的小團組織。

此時此刻，已經有人用實驗室培養的肺臟與大腦組織，研究新冠病毒(SARS-CoV-2)造成的長期影響；也有人培養迷你消化系統與肝臟，在高度安全的實驗室用病毒感染組織，來進行病毒的研究。

威克森林再生醫學研究所(Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)主導了聯邦政府的2400萬美元研究計畫，旨在開發「人體晶片」(body on a chip)，做出組合多種類器官的晶片。你可以把它想像成電腦晶片，不過這是一片透明的電路板，連接到能為它注入血液的幫浦系統。

有了人體晶片，研究者就能用新型病毒、致命化學物質或其他毒物，損害模擬版的呼吸系統，觀察人體可能的反應，然後用活生生的人體組織測試潛在療法，過程中完全不對人類或其他動物造成傷害。

類器官、類組裝體研究 破解腦神經之謎

我們可以用神經系統的微小部分，製作出一團團迷你腦組織。在2008年，研究者創造出了最早期的大腦類器官，有助於瞭解特定的大腦功能。自此之後，研究者利用大腦類器官進行了自閉症與茲卡病毒等研究。

如果將實驗室培養的肌肉與大腦類器官相連，還能建立神經路徑，用以處理資訊。史丹佛大學的研究者在進行自組裝組織(Self-Assembling Tissue)的研究，這種稱為「類組裝體」(Assembloid)的組織能夠在被刺激時產生反應。

研究者先是讓人類幹細胞在培養皿裡自行組裝起來，做成能夠代表大腦皮質、脊髓與骨骼肌的神經細胞迴路，以此為進一步研究的原型。在皮質細胞遭受刺激時，訊息一路傳送到了肌肉部分，培養皿中的肌肉抽搐了一下。

另一篇研究中，研究者製作出人類前腦類器官——前腦是大腦當中負責思考、感知與評估周遭環境的區域。

在別處也有人進行類似的大腦研究，試圖將小塊的人腦類器官移植到大鼠體內，不過這會引發複雜的倫理爭議，也有人擔心他們做出資訊處理能力媲美人類的超級老鼠。

書名           未來的造物者：從消滅癌症、設計嬰兒到製造猛瑪象肉排，合成生物學將如何改寫我們與全球生物的未來？
作者           艾美．韋伯(Amy Webb)、安德魯．海瑟(Andrew Hessel)
譯者           朱崇旻
出版社       臉譜出版
出版日期    2023年11月02日
定價           550元
頁數           416頁
ISBN          9786263153912

>>本文刊登於《環球生技月刊》Vol. 111