推动个性化医疗、癌症诊断、传染病监测和遗传研究取得进展的同一项技术——下一代DNA测序（NGS），也可能成为网络攻击的关键目标。

近日，IEEE Access期刊上发表的一项研究就未受保护的下一代测序（Next-Generation Sequencing，简称NGS）系统可能带来的风险发出了警报。该研究警告称，如果不加以妥善保护，这种强大的技术可能会面临数据泄露、隐私侵犯甚至新型生物威胁等漏洞。

这项研究由朴茨茅斯大学计算学院纳斯林·安朱姆博士领导，是首次对贯穿整个新一代测序 (Next Generation Sequencing) 工作流程的网络生物安全风险进行的全面分析。

新一代测序（NGS）在现代生物技术中发挥着至关重要的作用，它能对DNA和RNA进行快速且成本效益高的测序。其应用支持了癌症研究、药物开发、农业和法医学等领域的突破。

测序工作流程中的漏洞

在下一代测序（NGS）工作流程中，测序过程涉及一系列复杂且相互依存的步骤——从样本制备和测序到数据分析和解读——每个步骤都需要使用高度专业化的仪器、技术、软件和连接系统。

虽然这些步骤对于生成准确结果至关重要，但它们同时也带来了多个漏洞。由于许多 DNA 数据集都可以在网上公开访问，该研究警告称，网络犯罪分子有可能滥用这些信息来进行监视、操纵或恶意实验。

安朱姆博士说：“我们的工作是一个警钟。保护基因组数据不仅仅关乎加密——还关乎预见尚未发生的攻击。我们需要在保障精准医学未来安全的方式上做出范式转变。”

本研究是与剑桥安格利亚鲁斯金大学计算机科学系、格洛斯特郡大学网络安全与计算系、纳贾夫大学计算机科学系与新兴研究实验室以及贝·布托沙希德女子大学微生物学系的同事合作开展的。

来自沙希德·贝娜齐尔·布托女子大学的微生物学家兼论文合著者 Mahreen-Ul-Hassan 博士说：“基因组数据是我们所拥有的最具个人特征的数据之一。如果遭到泄露，其后果远远超出一般的数据泄露。”

新兴威胁与行动呼吁

研究团队发现了黑客和恶意人士可以用来利用或攻击系统的新兴方法，例如合成DNA编码的恶意软件、人工智能驱动的基因组数据篡改以及通过再识别技术进行身份追踪。这些威胁已超越典型的数据泄露，对个人隐私、科学诚信和国家安全构成风险。

安俊博士补充道：“尽管网络生物安全至关重要，但它仍是最受忽视且最不易理解的研究领域之一，导致全球生物安全出现重大缺口。为确保我们的DNA信息安全无虞且仅用于造福人类，我们呼吁开展更多研究并加强合作，以找到保障这一强大技术安全的方法。

“政府、监管机构、资助机构和学术机构必须优先考虑这一领域，并尽早投入专项研究、教育和政策制定。

“如果没有协调一致的行动，基因组数据可能会被用于监视、歧视，甚至生物恐怖主义。目前的保护措施支离破碎，学科之间缺乏至关重要的合作。成功的预防关键在于计算机科学家、生物信息学家、生物技术人员和安全专家等跨学科的合作——这些群体很少携手合作，但必须团结一致。

“我们的研究为改进生物安全奠定了基础，因为我们提供了整个下一代测序过程中所有可能威胁的单一且明确的清单。”

该论文还提出了切实可行的解决方案，包括安全测序方案、加密存储和人工智能驱动异常检测，为打造更加牢固的网络生物安全基础奠定了基础。

参考文献：纳丝琳·安朱姆、哈尼·阿尔沙赫拉尼、阿萨杜拉·沙伊克、玛赫琳·乌尔·哈桑、迈赫林·基兰、沙阿·拉兹和阿布·阿拉姆于2025年3月17日在IEEE Access上发表的《下一代测序中的网络生物安全挑战：新兴威胁向量的综合分析》一文。DOI：10.1109/ACCESS.2025.3552069

本研究由英国文化协会 (British Council) 的英国-沙特挑战基金 (UK-Saudi Challenge Fund) 以及朴茨茅斯大学 (University of Portsmouth) 的一笔与质量相关的研究经费资助。