DARPA在重大傳染病領(lǐng)域部署顛覆性技術(shù)的特點(diǎn)與啟示

朱 姝 尹志欣

（中國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院，北京 100038）

美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）是美國(guó)國(guó)防部的“首席創(chuàng)新機(jī)構(gòu)”，推動(dòng)國(guó)家安全和國(guó)家利益的前沿方向。作為美國(guó)創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展的引領(lǐng)者，DARPA致力于發(fā)展新型技術(shù)，并將其轉(zhuǎn)化為軍事應(yīng)用，進(jìn)而保障美國(guó)國(guó)家安全。DARPA創(chuàng)造了許多顛覆性技術(shù)，徹底改變了國(guó)防，并產(chǎn)生了廣泛的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響；在防御重大傳染病方面，DARPA試圖利用顛覆性技術(shù)進(jìn)行突破，為未來(lái)可能發(fā)生的重大傳染病疫情提供科學(xué)技術(shù)解決方案。

DARPA一直在部署應(yīng)對(duì)未來(lái)重大傳染病的顛覆性技術(shù)研發(fā)，部分技術(shù)在新冠肺炎疫情中得到了應(yīng)用，本文對(duì)DARPA 2011—2020年在重點(diǎn)傳染病領(lǐng)域部署的相關(guān)項(xiàng)目的目標(biāo)、投入及其主要涉及的顛覆性技術(shù)進(jìn)行梳理，總結(jié)DARPA在重大傳染病領(lǐng)域項(xiàng)目部署的特點(diǎn)，以期對(duì)我國(guó)重大傳染病防控技術(shù)部署有一些啟示。

1 DARPA在重大傳染病領(lǐng)域的顛覆性技術(shù)項(xiàng)目部署

1.1 DARPA將生物技術(shù)提升到新的戰(zhàn)略高度

進(jìn)入21世紀(jì)，DARPA一直在加大對(duì)生物技術(shù)的重視與投入。2005年，應(yīng)用研究中除了“生物戰(zhàn)防御”板塊外，首次出現(xiàn)了與生物技術(shù)相關(guān)的“材料與生物技術(shù)”板塊；2012年，基礎(chǔ)研究中新增“基礎(chǔ)操作醫(yī)學(xué)研究科學(xué)”，應(yīng)用研究中新增獨(dú)立的“生物醫(yī)學(xué)技術(shù)”板塊。

2014年，DARPA成立生物技術(shù)辦公室（Biological Technologies Office，BTO），成為六大技術(shù)辦公室之一，其目標(biāo)是整合生物學(xué)、工程學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科，將生物系統(tǒng)的巨大潛力應(yīng)用到國(guó)家安全領(lǐng)域。這是DARPA生物技術(shù)項(xiàng)目管理的分水嶺，標(biāo)志著美國(guó)已高度認(rèn)識(shí)到生物技術(shù)的巨大應(yīng)用價(jià)值，并將生物技術(shù)提升到新的戰(zhàn)略高度?！氨Ｕ蠂?guó)土安全”是DARPA的首要戰(zhàn)略重點(diǎn)，明確提出在捍衛(wèi)國(guó)土安全戰(zhàn)略領(lǐng)域，要重點(diǎn)關(guān)注對(duì)大規(guī)?？植佬院推茐男晕淦鞯姆烙?、生物監(jiān)視以及生物威脅檢測(cè)與降低等方向［1］。

1.2 DARPA在重大傳染病領(lǐng)域的項(xiàng)目與主要技術(shù)部署情況

為了應(yīng)對(duì)重大傳染病，DARPA試圖從診斷檢測(cè)、預(yù)防、治療和制造等四個(gè)方面進(jìn)行突破，在病原物入侵和傳染病發(fā)展的各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置關(guān)卡，力爭(zhēng)做到第一時(shí)間鑒定病原物，遏制病原物跨物種傳播，病原物感染人類后不發(fā)病，傳染病發(fā)病后不大規(guī)模傳播，疾病大規(guī)模傳播后快速制備疫苗、藥物和防護(hù)產(chǎn)品。2011—2020年間DARPA共部署15個(gè)項(xiàng)目，其中診斷檢測(cè)共部署5個(gè)項(xiàng)目、預(yù)防4個(gè)、治療和制造領(lǐng)域各3個(gè)，涉及基因編輯、RNA疫苗、中和抗體、先進(jìn)材料、傳感器、人工智能輔助藥物開發(fā)等多種顛覆性技術(shù)，總共已投入9.1億美元，2021和2022財(cái)年預(yù)算合計(jì)3.43億美元（表1）。

表1 DARPA應(yīng)對(duì)重大傳染病的系列項(xiàng)目１）Tab.1 DARPA Series of Projectson Major In fectious Diseasesl）

1.2.1 診斷檢測(cè)

DIGET：面對(duì)未知和快速傳播的病毒，需要及時(shí)和全面的威脅檢測(cè)，以遏制疾病的蔓延。目前最先進(jìn)的診斷和生物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)難以跟上疾病暴發(fā)的步伐，無(wú)法及時(shí)為相關(guān)決策制定提供支持。該項(xiàng)目旨在利用基因編輯技術(shù)，開發(fā)實(shí)時(shí)診斷和生物監(jiān)視技術(shù)，以便隨時(shí)隨地檢測(cè)任何威脅。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，DIGET項(xiàng)目將設(shè)計(jì)、開發(fā)、制作原型和部署兩種新型核酸檢測(cè)設(shè)備：1）針對(duì)多達(dá)10種病原體和宿主生物標(biāo)志物的一次性需求點(diǎn)診斷設(shè)備；2）針對(duì)1000個(gè)或更多目標(biāo)的大規(guī)模復(fù)用檢測(cè)（Massively Multiplexed Detection，MMD）設(shè)備。這兩種設(shè)備必須操作簡(jiǎn)單、成本低，并且可以快速重新配置，以提供高影響力、高質(zhì)量和可信的信息，從而增強(qiáng)決策能力［2］。

ECHO：ECHO項(xiàng)目旨在利用表觀遺傳鑒定，進(jìn)而減少使用大規(guī)模毀滅性武器構(gòu)成的威脅。雖然基因組本身不會(huì)改變，但生命事件會(huì)在基因組上留下明顯的痕跡，表觀基因組是所有這些自然修飾的組合。該項(xiàng)目正在建造一種便攜式設(shè)備，能夠在30分鐘或更短的時(shí)間內(nèi)完成多種分子分析和機(jī)載生物信息學(xué)，用于分析個(gè)體的表觀遺傳指標(biāo)變化情況，并創(chuàng)造新的生物信息學(xué)工具來(lái)進(jìn)行更高靈敏度、特異性和時(shí)間分辨率的分析，以潛在地揭示此人接觸大規(guī)模毀滅性武器或其前體的詳細(xì)歷史［3］。

Friend or Foe：該項(xiàng)目是一個(gè)為期四年的基礎(chǔ)研究項(xiàng)目，目標(biāo)是通過(guò)直接識(shí)別致病行為，快速確定未知細(xì)菌是無(wú)害的還是毒性的，避免依賴已知生物標(biāo)志物的傳統(tǒng)策略。該項(xiàng)目旨在研發(fā)一種可快速篩選陌生細(xì)菌的平臺(tái)技術(shù)，以確定其致病性乃至發(fā)現(xiàn)未知的致病特性。隨著全球人口增長(zhǎng)、環(huán)境變化以及基因工程工具的日益普及，新的病原體越來(lái)越多，世界上至少有107～109種未甄別的細(xì)菌，現(xiàn)有的鑒定方法應(yīng)用范圍有限且至少需要36小時(shí)。如果DARPA能夠成功地研制一種快速評(píng)估細(xì)菌表型的工具，將提供一種強(qiáng)大的新型軍隊(duì)防護(hù)能力以及為敵人開展的生物威脅提供強(qiáng)大的威懾力［4］。

Prometheus：該項(xiàng)目的目標(biāo)是開發(fā)一種分子測(cè)試，以確定一個(gè)人在暴露于傳染病原體后是否有可能傳播疾病，并在暴露后24小時(shí)內(nèi)預(yù)測(cè)該個(gè)體是否會(huì)傳染。該技術(shù)通過(guò)監(jiān)測(cè)感染者在不同時(shí)間體內(nèi)生物信號(hào)（遺傳和分子水平的免疫反應(yīng)）等可測(cè)量指標(biāo)，幫助研究人員預(yù)測(cè)傳染病的發(fā)生。該項(xiàng)目重點(diǎn)針對(duì)急性呼吸道感染，若能成功預(yù)測(cè)將幫助受感染的個(gè)人能及早得到治療，或在疾病傳染給他人之前啟動(dòng)其他緩解措施（例如隔離）［5］。

Sigma＋：Sigma＋項(xiàng)目是DARPA于2014年啟動(dòng)的“西格瑪”項(xiàng)目的延伸。目前，“西格瑪”項(xiàng)目已演示驗(yàn)證其具有對(duì)城市規(guī)模的輻射威脅的探測(cè)能力，并已部署于紐約州和新澤西州港務(wù)局。Sigma＋項(xiàng)目則通過(guò)開發(fā)新的傳感器和網(wǎng)絡(luò)來(lái)擴(kuò)展“西格瑪”項(xiàng)目在探測(cè)非法放射性及核材料方面的先進(jìn)能力，為當(dāng)局提供高敏感度的化學(xué)、生物及爆炸物威脅探測(cè)能力。Sigma＋試圖開發(fā)高度敏感的探測(cè)器和先進(jìn)的情報(bào)分析，使用共同的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和移動(dòng)感知策略，以檢測(cè)與大規(guī)模毀滅性武器威脅有關(guān)的各種物質(zhì)的微小痕跡［6］。

1.2.2 預(yù)防

ADEPT：該項(xiàng)目通過(guò)開發(fā)可快速識(shí)別、應(yīng)對(duì)自然和工程疾病和毒素所構(gòu)成的威脅的相關(guān)技術(shù)，以支持單兵以及軍隊(duì)整體的健康保護(hù)，為預(yù)防或減輕不斷變化的傳染病威脅提供選擇。該項(xiàng)目的四個(gè)要點(diǎn)包括：1）簡(jiǎn)單易用的按需診斷，以用于醫(yī)療決策和準(zhǔn)確的威脅跟蹤；2）快速制造效力更強(qiáng)的新型疫苗的新方法；3）設(shè)計(jì)用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞靶向藥物傳遞和體內(nèi)診斷的新工具；4）可賦予使用抗體的個(gè)人近乎即時(shí)免疫的新方法［7］。

PPB：化學(xué)和生物威脅變得越來(lái)越普遍和多樣化。在大流行暴發(fā)的情況下，最先進(jìn)的防護(hù)設(shè)備依然會(huì)嚴(yán)重限制用戶的行動(dòng)能力。PPB旨在減少對(duì)保護(hù)設(shè)備的需求，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)抗現(xiàn)有或未來(lái)化學(xué)和生物威脅的能力。該項(xiàng)目包括兩個(gè)技術(shù)領(lǐng)域：1）能夠阻止生化威脅進(jìn)入人體的材料；2）可移動(dòng)配置的屏障對(duì)抗措施，在易受攻擊的入境點(diǎn)（即皮膚、氣道、眼睛）中和威脅物［8］。

PREPARE：目前的藥物、疫苗和生物制劑等傳統(tǒng)醫(yī)療對(duì)策（Medical Countermeasures，MCMs）的有效性和可用性有很多限制，不能滿足緊急情況。該項(xiàng)目旨在開發(fā)一種新的方法，通過(guò)識(shí)別先天的宿主針對(duì)威脅的防御基因，開發(fā)不改變潛在遺傳密碼的前提下快速激活和調(diào)節(jié)這些基因的新型MCMs，以增強(qiáng)保護(hù)。研究人員將應(yīng)用基因組編輯和體內(nèi)傳遞領(lǐng)域的新見解，開發(fā)安全、可編程和短暫的治療方法，精確調(diào)整保護(hù)性基因的活動(dòng)，預(yù)先激活和加強(qiáng)宿主的內(nèi)在防御能力。該項(xiàng)目的工作包括：1）識(shí)別和驗(yàn)證保護(hù)性基因；2）開發(fā)能夠?qū)?nèi)源性保護(hù)基因進(jìn)行特異性和可復(fù)用控制的新方案；3）創(chuàng)造可編程的MCMs，在健康動(dòng)物模型中進(jìn)行組織特異性的體內(nèi)輸送，以提供持續(xù)性保護(hù)［9］。

PREEMPT：該項(xiàng)目旨在開發(fā)病毒性傳染病的源頭干預(yù)方法，提高病原物溯源能力，防止病原物跨物種傳播。主要研究病毒與昆蟲、動(dòng)物以及人類宿主的相互作用，開發(fā)多尺度模型和試驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證病毒跨物種傳播模型，以及開發(fā)病毒向人類跨物種傳播的干預(yù)措施，包括減少動(dòng)物宿主病毒載量的抗病毒劑、疫苗和干擾顆粒等。DARPA希望通過(guò)該項(xiàng)目使新發(fā)傳染病的研究更具前瞻性，不僅僅是模擬人-人之間傳播的流行病軌跡，而是直接遏制病原體經(jīng)動(dòng)物到人的跨物種傳播，從而抑制動(dòng)物物種疾病進(jìn)入人體［10］。

1.2.3 治療

INTERCEPT：病毒大流行對(duì)國(guó)家安全構(gòu)成持續(xù)且不斷變化的生物威脅，同時(shí)快速變異的病毒往往能夠逃逸有限的疫苗和其他抗病毒藥物。該項(xiàng)目旨在利用病毒進(jìn)化創(chuàng)造一種新的、適應(yīng)性強(qiáng)的醫(yī)療對(duì)策——治療性干擾粒子（Therapeutic Interfering Particles，TIPs）與體內(nèi)病毒競(jìng)爭(zhēng)，以預(yù)防或治療感染。該項(xiàng)目將使用新的分子和基因設(shè)計(jì)工具、高通量基因組技術(shù)和先進(jìn)的計(jì)算方法來(lái)解決TIPs的安全性、有效性、長(zhǎng)期協(xié)同進(jìn)化和通用性問(wèn)題。如果成功的話，INTERCEPT將為埃博拉、非典、登革熱、寨卡等快速發(fā)展的病毒提供新的治療方法，并提供一種可適用于對(duì)抗多種毒株甚至是工程病毒威脅的平臺(tái)技術(shù)［11］。

Panacea：Panacea是一項(xiàng)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目，以尋求快速發(fā)現(xiàn)、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證新的、多目標(biāo)藥物的方法，這些藥物與人體的復(fù)雜性相適應(yīng)，更好地支持生理復(fù)原能力和康復(fù)。Panacea旨在產(chǎn)生一種平臺(tái)能力，使人們能夠迅速發(fā)現(xiàn)新的藥物靶點(diǎn)，并提供合成分子的手段來(lái)有效地接觸這些靶點(diǎn)。在Panacea中產(chǎn)生的化合物與傳統(tǒng)藥物的發(fā)現(xiàn)不同，為生產(chǎn)新藥的方式帶來(lái)范式轉(zhuǎn)變，并增加可以使用藥物治療的疾病數(shù)量［12］。

P3：P3項(xiàng)目重點(diǎn)是快速發(fā)現(xiàn)、鑒定、生產(chǎn)、測(cè)試和交付有效的、DNA和RNA編碼的、針對(duì)傳染病的醫(yī)療對(duì)策，尋求以RNA疫苗技術(shù)研究為基礎(chǔ)，在收集病毒感染幸存者的血液樣本后，于60天之內(nèi)研發(fā)出針對(duì)病毒的抗體，并且使患者接種3天內(nèi)產(chǎn)生防護(hù)作用，從而阻止流行病爆發(fā)。值得注意的是，抗體與疫苗不同，不僅可以用于預(yù)防，還可用于治療病毒感染者。自P3啟動(dòng)以來(lái)，各團(tuán)隊(duì)針對(duì)多種病毒病原體開展試驗(yàn)［13］。

1.2.4 制造

M ake-It：目前的合成化學(xué)不夠高效，不僅限制了已知材料的生產(chǎn)，而且阻礙了更好的合成路線和全新分子的發(fā)現(xiàn)。該項(xiàng)目正在開發(fā)能夠自動(dòng)化發(fā)現(xiàn)和合成小分子的新方法，以推動(dòng)該領(lǐng)域超越傳統(tǒng)方法的批處理能力。它正在開發(fā)基于人工智能的方法來(lái)規(guī)劃和優(yōu)化合成路線，再加上全自動(dòng)合成的方法，包括自動(dòng)化和過(guò)程控制的算法，用于連續(xù)合成的互聯(lián)流控模塊，以及在線特性和凈化。尋求將合成化學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕畔橹行牡目茖W(xué)，加快化學(xué)創(chuàng)新和小分子制造的步伐［14］。

AMD：從應(yīng)對(duì)新出現(xiàn)的威脅所必需的試驗(yàn)品和藥品，到先進(jìn)性能所需的涂料、染料和特種燃料，高效發(fā)現(xiàn)和生產(chǎn)新分子對(duì)于實(shí)現(xiàn)整個(gè)國(guó)防部的能力至關(guān)重要。AMD項(xiàng)目正在開發(fā)新的、系統(tǒng)的方法，以加快發(fā)現(xiàn)、優(yōu)化高性能分子的步伐。具體而言，相關(guān)研究人員正在開發(fā)閉環(huán)系統(tǒng)，開發(fā)、構(gòu)建和集成工具，用于：1）從數(shù)據(jù)庫(kù)和文本中提取現(xiàn)有數(shù)據(jù)；2）執(zhí)行自主的實(shí)驗(yàn)測(cè)量和優(yōu)化；3）結(jié)合計(jì)算方法開發(fā)基于物理學(xué)的表述和預(yù)測(cè)工具。AMD系統(tǒng)將提供一種全面的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)手段來(lái)設(shè)計(jì)、發(fā)現(xiàn)、驗(yàn)證和優(yōu)化新分子，通過(guò)迭代和主動(dòng)學(xué)習(xí)，更有效和更有效地發(fā)現(xiàn)分子［15］。

NOW：該項(xiàng)目旨在研發(fā)可在24小時(shí)內(nèi)快速生產(chǎn)、配制和包裝數(shù)百種核酸治療劑的移動(dòng)醫(yī)療對(duì) 抗措施制造平臺(tái)（Mobile Medical Countermeasure Manufacturing Platform），用于美國(guó)防部部署部隊(duì)的傳染病防控。該平臺(tái)具有彈性、可移動(dòng)、易于訪問(wèn)的核酸醫(yī)療對(duì)策制造的能力。具體技術(shù)包括設(shè)計(jì)新的生物化學(xué)方法提高核酸合成速度、效率和準(zhǔn)確性；設(shè)計(jì)符合監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)的、符合自動(dòng)化生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范的核酸生產(chǎn)管線；開發(fā)新型在線核酸純化和分析工具。此外，NOW平臺(tái)的移動(dòng)特性可在任何地方提供即時(shí)的威脅響應(yīng)，減輕疾病帶來(lái)的威脅，并確保形成一條易于獲取的核酸制造管道［16］。

2 重大傳染病領(lǐng)域DARPA部署顛覆性技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 近五年對(duì)重大傳染病的部署明顯增多

2016年起，DARPA在重大傳染病領(lǐng)域的項(xiàng)目部署開始增多，2011—2015年部署了3個(gè)項(xiàng)目，2016—2020年部署的項(xiàng)目共達(dá)12個(gè)，近5年部署項(xiàng)目是前5年的4倍，其中2016年3個(gè)、2018年6個(gè)、2019年1個(gè)、2020年2個(gè)。這說(shuō)明全球生物安全形勢(shì)愈加嚴(yán)峻，美國(guó)已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到生物威脅對(duì)美國(guó)國(guó)防安全和國(guó)家安全的影響，對(duì)防御重大傳染病和生物威脅的重視程度越來(lái)越高，新冠疫情導(dǎo)致的美國(guó)死亡人數(shù)超過(guò)了第一次世界大戰(zhàn)、朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)、越南戰(zhàn)爭(zhēng)、海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)和伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)的總和，美國(guó)經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)16萬(wàn)億美元［31］，保障生物安全的支出費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于重大傳染病蔓延導(dǎo)致的巨大損失，因此迫切需要加強(qiáng)對(duì)重大傳染病防控技術(shù)的研究。

2.2 試圖將重大傳染病“防患于未然”

在項(xiàng)目設(shè)置上，DARPA更關(guān)注重大傳染病的早期防控，試圖在重大傳染病大規(guī)模蔓延之前控制，做到“早發(fā)現(xiàn)、早阻斷”，部署了快速分離鑒定未知微生物、檢測(cè)環(huán)境微量中病原物、利用基因編輯進(jìn)行病原物檢測(cè)、開發(fā)病毒跨物種傳播模型、表觀遺傳分析、新型防護(hù)裝備和快速制備新型疫苗等技術(shù)。DARPA在診斷檢測(cè)和預(yù)防兩個(gè)方面一共設(shè)立了9個(gè)項(xiàng)目，已投入經(jīng)費(fèi)6.08億美元，占總投入經(jīng)費(fèi)的66.87%。其中ADEPT是15個(gè)項(xiàng)目中持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、投入經(jīng)費(fèi)最多的項(xiàng)目，項(xiàng)目開展8年來(lái)共投入2.91億美元，占重大傳染病領(lǐng)域總投入經(jīng)費(fèi)的32.03%，約1／3的經(jīng)費(fèi)投向了這個(gè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目的重點(diǎn)是病原物跟蹤檢測(cè)、快速制造新型疫苗以及強(qiáng)效新型疫苗、靶向藥物傳遞和體內(nèi)診斷。

2.3 始終支持前沿、原創(chuàng)、顛覆性創(chuàng)新

在DARPA模式中，“項(xiàng)目經(jīng)理制”是項(xiàng)目識(shí)別和選擇的關(guān)鍵。項(xiàng)目經(jīng)理具有高度的自主水平，通常是大學(xué)教授、企業(yè)家和行業(yè)領(lǐng)袖，被視為最接近技術(shù)挑戰(zhàn)和潛在解決方案的人，對(duì)自身領(lǐng)域前沿技術(shù)具有深厚的了解。

DARPA始終支持前沿和顛覆性創(chuàng)新，P3就是尋求顛覆性創(chuàng)新而不是漸進(jìn)式進(jìn)步的一個(gè)典范。2017年，DARPA開始啟動(dòng)P3，支持兩年之后，四家合作機(jī)構(gòu)都能夠在90天內(nèi)快速識(shí)別新冠病毒抗體［32］。加拿大人工智能抗體發(fā)現(xiàn)公司Abcellera于2020年2月收集到美國(guó)第一例新冠肺炎康復(fù)者血清樣本，3月與美國(guó)禮來(lái)公司以及美國(guó)國(guó)立過(guò)敏與傳染病研究所合作，6月開始進(jìn)行臨床試驗(yàn)，11月新冠中和抗體LY-CoV555獲得了美國(guó)食品藥物管理局（U.S.Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）的緊急授權(quán)?？贵w產(chǎn)品在8個(gè)月內(nèi)獲得授權(quán)是一項(xiàng)突破性成就，為未來(lái)應(yīng)對(duì)任何新發(fā)傳染病快速獲取抗體帶來(lái)了希望。

2.4 致力于投資基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)的早期階段

DARPA致力于投資基礎(chǔ)研究和技術(shù)應(yīng)用的早期階段，勇于承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)、容忍失敗，當(dāng)技術(shù)進(jìn)入應(yīng)用的中后期，則由其他機(jī)構(gòu)進(jìn)行投資，例如mRNA疫苗。2011年，在ADEPT項(xiàng)目支持下，DARPA開始投資核酸疫苗，2013年資助莫德納（Moderna）公司2500萬(wàn)美元，用于傳染病mRNA疫苗研發(fā)，而莫德納剛剛成立于2010年。

隨著相關(guān)技術(shù)逐步成熟，多家機(jī)構(gòu)和企業(yè)開始投資莫德納，促進(jìn)mRNA疫苗和藥物逐步進(jìn)入市場(chǎng)。2016年，美國(guó)衛(wèi)生健康部下屬的生物醫(yī)學(xué)高級(jí)研究發(fā)展局（Biomedical Advanced Research and Development Authority，BARDA）資助莫德納最高1.17億美元用于研發(fā)寨卡疫苗。2020年3月莫德納的新冠病毒mRNA疫苗進(jìn)入一期臨床試驗(yàn)，4月美國(guó)政府向其資助4.83億美元，7月又獲得BARDA 4.72億美元的資助。2020年莫德納從聯(lián)邦政府獲得了近25億美元的資金，最終mRNA疫苗于12月獲得緊急授權(quán)使用，僅用8個(gè)月時(shí)間開發(fā)出人類歷史上首獲成功的mRNA疫苗，DARPA的早期資助功不可沒(méi)。

2.5 加速和擴(kuò)大工程學(xué)、信息科學(xué)在生物領(lǐng)域的應(yīng)用

在重大傳染病支持項(xiàng)目中，前沿信息、材料技術(shù)被大量運(yùn)用到傳染病的識(shí)別、預(yù)防和相關(guān)產(chǎn)品制造過(guò)程中。防御大規(guī)?？植劳{（SIGMA）項(xiàng)目已進(jìn)行到第二期，開發(fā)了多種核材料便攜傳感器，在全美和海外多地形成網(wǎng)絡(luò)，用于檢測(cè)建筑物、入境口岸和港口的潛在威脅。巴特爾紀(jì)念研究所使用拉曼光譜技術(shù)設(shè)計(jì)了生物識(shí)別系統(tǒng)，用來(lái)檢測(cè)大氣中是否存在生物戰(zhàn)劑和其他病原體，采樣時(shí)間從30分鐘縮短到幾秒。在INERCEPT項(xiàng)目支持下，美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員將臨床數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)建模相結(jié)合，對(duì)新冠病毒的傳播和感染過(guò)程進(jìn)行定量，得出最佳治療方案，從而限制傳播并降低疾病嚴(yán)重程度。AMD的幾個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，包括美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（National Institutes of Health，NIH）下屬國(guó)家轉(zhuǎn)化科學(xué)中心和麻省理工學(xué)院，正通過(guò)人工智能加速抗病毒藥物的發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證，以解決新型病毒數(shù)據(jù)匱乏問(wèn)題，目前已篩選出一些目標(biāo)分子。

3 啟示與建議

面對(duì)重大、特大、新發(fā)傳染病，我國(guó)還面臨著預(yù)報(bào)難、預(yù)防難、檢測(cè)難、救治難、康復(fù)難等許多難題，最根本的出路在于科技創(chuàng)新，向科技要對(duì)策、要方案。要根據(jù)當(dāng)前我國(guó)的形勢(shì)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外防疫技術(shù)的進(jìn)展，突出科技創(chuàng)新的重點(diǎn)，加強(qiáng)項(xiàng)目部署和投入，力爭(zhēng)在疫情預(yù)測(cè)與預(yù)警、病原物溯源、病原物檢測(cè)與檢測(cè)、臨床救治、疫苗與藥物開發(fā)、新型防護(hù)裝備、防疫建筑等方面取得重大突破［33］。

第一，根據(jù)我國(guó)生物安全面臨的形勢(shì)和任務(wù)，遴選重點(diǎn)領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)，啟動(dòng)一批重大工程，搭建研究平臺(tái)，攻克一批關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)一批國(guó)之重器。完善重大、特大、突發(fā)傳染病的預(yù)防預(yù)報(bào)體系，加強(qiáng)對(duì)主要病原物流行規(guī)律與機(jī)理的研究，完善流行病學(xué)模型，檢測(cè)、跟蹤病毒流行和疫情進(jìn)展，開發(fā)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣、水、建筑物中多種病原物的儀器設(shè)備，力爭(zhēng)像氣象預(yù)報(bào)一樣預(yù)報(bào)和預(yù)警重大、特大疫情；建立健全緊急處置體系，修建重大防疫基礎(chǔ)設(shè)施，開發(fā)負(fù)壓車、船、飛機(jī)等運(yùn)載工具與移動(dòng)負(fù)壓醫(yī)院，組建快速反應(yīng)機(jī)構(gòu)，第一時(shí)間進(jìn)行處置，將疫情遏制在萌芽狀態(tài)；提高重大傳染病相關(guān)的技術(shù)創(chuàng)新能力和體系建設(shè)，力爭(zhēng)病原物溯源技術(shù)取得重大突破，開發(fā)特效、廣譜性疫苗與藥物，加強(qiáng)生命科學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究，著力推動(dòng)相關(guān)儀器設(shè)備裝備研發(fā)。

第二，加強(qiáng)對(duì)顛覆性技術(shù)的識(shí)別、預(yù)測(cè)與協(xié)同部署。顛覆性技術(shù)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵，識(shí)別和預(yù)測(cè)顛覆性技術(shù)意義重大、影響深遠(yuǎn)。完善科學(xué)有效的技術(shù)預(yù)測(cè)方法，建立實(shí)時(shí)定量技術(shù)預(yù)警監(jiān)測(cè)體系，常態(tài)化開展監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)工作，持續(xù)識(shí)別、篩選顛覆性技術(shù)，是確保國(guó)家安全、科技安全，推動(dòng)科技創(chuàng)新發(fā)展的重要保障。當(dāng)前技術(shù)之間的交叉融合程度越來(lái)越高，人工智能、生物、材料、量子、航天航空等多領(lǐng)域、多學(xué)科交叉融合滲透，目前我國(guó)已經(jīng)在電子信息和生物技術(shù)兩個(gè)領(lǐng)域開展顛覆性技術(shù)項(xiàng)目試點(diǎn)工作，需進(jìn)一步加強(qiáng)協(xié)同部署，培育交叉學(xué)科，推動(dòng)基礎(chǔ)研究持續(xù)發(fā)展和顛覆性技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破。

第三，加強(qiáng)對(duì)大規(guī)模生物恐怖威脅的監(jiān)測(cè)及防御。DARPA的四大戰(zhàn)略重點(diǎn)明確提出，在捍衛(wèi)國(guó)土安全戰(zhàn)略領(lǐng)域，要重點(diǎn)關(guān)注大規(guī)模恐怖性和破壞性武器防御，生物監(jiān)視以及生物威脅檢測(cè)與降低等方向。在核安全相對(duì)可控背景下，由于生物威脅成本低、易掌握、難監(jiān)測(cè)、難控制，被稱為“窮人的原子彈”。我國(guó)亟待加強(qiáng)對(duì)生物威脅的監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)，開發(fā)一批實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)、可同時(shí)檢測(cè)多種病原的檢測(cè)手段及工具。構(gòu)建“重大生物安全事件監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)”，加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)危險(xiǎn)生物、重點(diǎn)機(jī)構(gòu)的監(jiān)測(cè)、預(yù)警與預(yù)報(bào)，根據(jù)生物活動(dòng)規(guī)律、氣候變化，特別是生物技術(shù)進(jìn)步、人為生物安全相關(guān)活動(dòng)等的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，力爭(zhēng)準(zhǔn)確預(yù)警、預(yù)報(bào)可能發(fā)生的重大疫情、生物安全事件，做到防患于未然。

第四，促進(jìn)軍民兩用技術(shù)轉(zhuǎn)移，同時(shí)加強(qiáng)兩用技術(shù)的管理與監(jiān)控。軍民兩用技術(shù)對(duì)保障國(guó)防安全和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有重要意義，DARPA肩負(fù)著軍用技術(shù)快速應(yīng)用于民用領(lǐng)域的重要職能，設(shè)立“小企業(yè)創(chuàng)新研究計(jì)劃”，支持小型技術(shù)企業(yè)研發(fā)，每年投入1億美元左右資金，其中支持的重點(diǎn)是軍民兩用技術(shù)。應(yīng)對(duì)重大傳染病是軍民兩用技術(shù)發(fā)展的典型領(lǐng)域，很多軍用技術(shù)都能在傳染病防控中應(yīng)用，但我國(guó)軍民技術(shù)成果轉(zhuǎn)化率一直較低，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)程度有限。需要完善軍民兩用技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新體系，探索軍用技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化機(jī)制，促進(jìn)軍民兩用技術(shù)的快速發(fā)展。

同時(shí)，許多軍民兩用技術(shù)例如現(xiàn)代生物技術(shù)，猶如一把雙刃劍，為人類帶來(lái)的福祉呈幾何級(jí)增長(zhǎng)，但所帶來(lái)的潛在威脅也在迅速發(fā)展。要加強(qiáng)對(duì)基因工程、合成生物等“兩用技術(shù)”的監(jiān)管，防止恐怖分子掌握現(xiàn)代生物技術(shù)、制造恐怖事件。特別是在當(dāng)前生物威脅日益加大背景下，要特別關(guān)注重點(diǎn)技術(shù)、重點(diǎn)機(jī)構(gòu)，嚴(yán)格管控好生物“兩用技術(shù)”，防止其被有害化應(yīng)用。國(guó)家應(yīng)制定“兩用技術(shù)清單”，對(duì)從事“兩用技術(shù)”的機(jī)構(gòu)、人員進(jìn)行培訓(xùn)、登記，使其不斷提高生物安全意識(shí)與能力。通過(guò)科技儀器、實(shí)驗(yàn)試劑、實(shí)驗(yàn)室安全管理等多種途徑，防止恐怖分子利用合成生物、基因編輯與重組、抗體合成與生產(chǎn)等現(xiàn)代生物技術(shù)制造恐怖事件。