動植物的基因編輯,在爭議中前行

2021-01-15 生物谷

早在公元前12000年，人們就開始種植農作物。他們逐漸開始懂得挑選最好的那一株，這標誌著農作物改良的開始。農作物改良，從來都是一個漫長而繁瑣的過程，而如今，科學家能夠快速輕鬆地實現。 這多虧了一種被譽為「基因剪刀」的CRISPR技術。它是一種靈活高效的基因組編輯工具，能夠對幾乎任何物種的基因組進行改造。近兩年，許多實驗室將這種工具應用在動物、植物和微生物上，以期獲得更高產、更優質的品種。

CRISPR改造了什麼？

植物篇

國內外的多個研究小組對水稻的基因組進行編輯，希望提高水稻的產量、抗性和品質。2014年，上海生科院的朱健康研究組利用CRISPR/Cas9系統，對2個水稻亞種的11個靶基因進行誘導突變，發現突變效率高達66.7%。通過測序，研究組僅在只有一個不同鹼基的潛在脫靶位點檢測到突變，表明基因編輯的高度特異性。這項研究表明，CRISPR系統有望對水稻特定基因實現高效特異且可穩定遺傳的誘變。

小麥的改造也在進行當中。2014年，來自中科院遺傳與發育生物學研究所以及中科院微生物研究所的研究人員利用TALEN和CRISPR-Cas9技術，成功編輯了六倍體麵包小麥中的3個同源等位基因，由此賦予了小麥對白粉菌（powdery mildew）的遺傳抗性。

白蘑菇味道很鮮美，但不易保存，即使放在冰箱，也改變不了變成褐色的命運。於是，賓夕法尼亞大學的研究人員利用CRISPR技術，敲除了6個與褐變有關的PPO編碼基因中的1個，將酶活性降低了30%，從而延緩白蘑菇褐變。

大大小小的公司也在爭相進入這一領域。杜邦先鋒公司已經投資了Caribou Biosciences公司，這家公司是由CRISPR技術的發明者之一Jennifer Doudna創立的，將此技術用於玉米、大豆、小麥和水稻實驗中。杜邦先鋒期待在5-10年內出售用CRISPR技術培育的種子。

動物篇

動物的基因組編輯也在如火如荼地進行中。在愛荷華州的一個農場內，創業公司Recombinetics對兩頭犢牛的基因進行編輯，使它們永遠不長出犄角，這意味著它們將不用忍受割牛角的痛苦過程。為防止動物之間打鬥受傷，農場不得不為每隻公牛進行這類手術，但這對動物而言是「相當痛苦的」。

蚊子也是重點的改造對象。去年，加州大學的研究人員將一個DNA元件插入斯氏按蚊中，構建出一個蚊子品系，能夠將阻止瘧疾傳播的基因傳遞給99.5%的後代。研究人員稱，這項技術為消滅瘧疾帶來了真正的希望。

另外，研究人員還在開發缺乏生長基因的微型豬，可以作為新型小寵物出售；多肉的產羊絨山羊，能長出更長的羊毛用於編織更柔軟的羊毛衫；以及缺乏肌肉生長抑制基因的米格魯獵犬，讓狗的肌肉力量更強大，跑得更快。

激烈的爭論

與轉基因生物（GMO）一樣，基因編輯的動植物也引發了激烈的爭論。特別是4月份，美國農業部表示，它不會對CRISPR改造的蘑菇進行監管。人們認為，轉基因生物怎麼能在沒有監管的情況下上市？食物上怎麼可以沒有任何警告，而它對環境的影響也沒有經過調查？

其實，基因編輯的生物與轉基因生物還是不同的。轉基因生物是將某些生物的基因轉移到其他物種上，使其出現原物種不具備的性狀或產物。美國農業部對轉基因植物的監管僅限於它們是否會成為「植物害蟲」，也就是感染其他的作物。如果有這種機會，那就需要進一步的檢測。

基因編輯的生物則不同，它們通常不使用細菌或病毒載體，也不含有其他物種的DNA。因此，這些動植物不受到現行法規的監管。瑞典農業部也曾作出明確解釋，利用CRISPR技術編輯而得到的某些植物不屬於歐洲對轉基因的定義範疇。然而，消費者依然持謹慎的態度。到底吃不吃，正反兩派在激辯。

支持者認為，基因組編輯使得耕作更加高效，能以更少的環境代價養活不斷增加的人口。遺傳學家John Hickey表示，與五十年代的雞相比，今天的雞以相同飼料餵養後，產生的肉要多出80%。同時，CRISPR也降低了生物改造的門檻，它使得改造不僅僅限於少數大公司，而是在一個大學實驗室也能完成。

反對者則認為，將這麼新的技術用在供人類食用的動物身上，人們應該更加謹慎。基因編輯工具有時會改變預期目標以外的基因，這可能影響動物健康，或改變牛奶或肉質的成分。特別是涉及到動物的基因編輯，動物保護組織一直在反對。

「有時候，你能給動物、給農民、給社會都帶來好處，但在消費者那裡卻存在爭議。」美國聯邦乳製品生產者聯盟可持續發展和科學事務部副主席Jamie Jonker談道。未來，人們如何看待基因編輯的生物，這將影響這種技術的應用。（生物谷 Bioon.com）

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2016(第三屆）下一代測序發展論壇

會議時間：2016.11.17-2016.11.18     會議地點：上海

會議詳情： http://www.bioon.com/z/2016ngs/

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