4月29日，美国国家科学院发布报告《支持合成细胞的负责任创新：生物安全、生物安保和环境考量》^[1]，阐述了合成细胞技术的机遇与当前面临的挑战，探讨了如何在推进这一新兴领域发展的同时，兼顾生物安全、生物安保和环境问题，提出以适应性、循证性和适度治理为基础的发展路径。

一、合成细胞技术的应用机遇

1、环境传感、记录与响应。合成细胞可以被设计用于监测和响应环境条件，包括化学、光学、机械或者热学条件，用于生物医学诊断、农业或环境监测等目的。

2、构建自适应材料系统。将合成细胞与工程材料集成可产生动态、响应性行为。合成细胞可以嵌入3D打印基质、水凝胶或生物塑料中，以响应环境刺激来调节机械、化学或光学性能。

3、在环境中释放的工程微生物（EMERs）的替代品。EMERs正在被开发用于农业、环境修复、生物采矿和治疗递送等应用，但其部署同时引发了生物安全、生态和监管方面的挑战。非复制型合成细胞可以作为更安全、更可预测的替代品，而不会产生与活体系统相关的生态和监管顾虑。

二、限制合成细胞技术的挑战

1、基础科学挑战。主要包括3个挑战：①代谢、能量与生长。合成细胞如何获取和利用能量，使其能运行更长时间或产生维持其运行和生长所需的材料是什么？②复制与细胞分裂。什么机制可以使合成细胞分裂、维持结构，并可能分化成专门的形态？③突变与进化。生物体的一个关键特征是通过进化和选择作为改善功能的机制，这些特征何时以及如何在合成细胞中实现，这一过程会带来哪些治理层面的影响？解决这些问题可能需要涵盖生物物理学、化学、系统生物学和材料科学等领域跨学科的进展。

2、工程科学挑战。主要包括3个挑战：①传感、运输与通信。关于合成细胞如何与环境相互作用，仍存在未解决的问题，例如通过感知环境条件、将材料输入和输出合成细胞，以及在合成细胞之间（或与活体生物之间）进行通信。②调控与逻辑。需要解决在合成细胞内执行计算的挑战，无论是维持内部条件还是指导合成细胞的行动。③运动与黏附。需要解决合成细胞能够相互黏附或黏附于其环境中，或在其环境中移动的挑战。来自合成生物学、微流控技术和材料工程的原理和技术可能有助益，但解决这些问题需要进行适应性调整。

三、对合成细胞技术开展负责任治理的建议。主要包括：制定国家生物技术治理战略，明确将合成细胞指定为需要定制协调、标准和监督方法的优先子领域；投资于系统研究和数据基础设施，以填补关于合成细胞风险和利益评估的实证空白；开展跨机构和跨部门的测量、可追溯性和数据共享标准开发，以支持合成细胞表征、检测和监测；开发和试点决策支持工具包，以指导合成细胞研究和应用的分类管理和监督；支持开发或调整审查机制，以整合对合成细胞相关研究的生物安全、生物安保、环境和相关化学风险的评估；建设负责任合成细胞治理所需的劳动力和基础设施；加强国际合作。           

                （邢颖）