动植物的基因编辑,在争议中前行

2016-11-09 | 作者: Xixun Hu | 标签: 基因编辑

早在公元前12000年,人们就开始种植农作物。他们逐渐开始懂得挑选最好的那一株,这标志着农作物改良的开始。农作物改良,从来都是一个漫长而繁琐的过程,而如今,科学家能够快速轻松地实现。 这多亏了一种被誉为“基因剪刀”的CRISPR技术。它是一种灵活高效的基因组编辑工具,能够对几乎任何物种的基因组进行改造。近两年,许多实验室将这种工具应用在动物、植物和微生物上,以期获得更高产、更优质的品种。

CRISPR改造了什么?

植物篇


国内外的多个研究小组对水稻的基因组进行编辑,希望提高水稻的产量、抗性和品质。2014年,上海生科院的朱健康研究组利用CRISPR/Cas9系统,对2个水稻亚种的11个靶基因进行诱导突变,发现突变效率高达66.7%。通过测序,研究组仅在只有一个不同碱基的潜在脱靶位点检测到突变,表明基因编辑的高度特异性。这项研究表明,CRISPR系统有望对水稻特定基因实现高效特异且可稳定遗传的诱变。

小麦的改造也在进行当中。2014年,来自中科院遗传与发育生物学研究所以及中科院微生物研究所的研究人员利用TALEN和CRISPR-Cas9技术,成功编辑了六倍体面包小麦中的3个同源等位基因,由此赋予了小麦对白粉菌(powdery mildew)的遗传抗性。

白蘑菇味道很鲜美,但不易保存,即使放在冰箱,也改变不了变成褐色的命运。于是,宾夕法尼亚大学的研究人员利用CRISPR技术,敲除了6个与褐变有关的PPO编码基因中的1个,将酶活性降低了30%,从而延缓白蘑菇褐变。

大大小小的公司也在争相进入这一领域。杜邦先锋公司已经投资了Caribou Biosciences公司,这家公司是由CRISPR技术的发明者之一Jennifer Doudna创立的,将此技术用于玉米、大豆、小麦和水稻实验中。杜邦先锋期待在5-10年内出售用CRISPR技术培育的种子。

动物篇

动物的基因组编辑也在如火如荼地进行中。在爱荷华州的一个农场内,创业公司Recombinetics对两头犊牛的基因进行编辑,使它们永远不长出犄角,这意味着它们将不用忍受割牛角的痛苦过程。为防止动物之间打斗受伤,农场不得不为每只公牛进行这类手术,但这对动物而言是“相当痛苦的”。

蚊子也是重点的改造对象。去年,加州大学的研究人员将一个DNA元件插入斯氏按蚊中,构建出一个蚊子品系,能够将阻止疟疾传播的基因传递给99.5%的后代。研究人员称,这项技术为消灭疟疾带来了真正的希望。

另外,研究人员还在开发缺乏生长基因的微型猪,可以作为新型小宠物出售;多肉的产羊绒山羊,能长出更长的羊毛用于编织更柔软的羊毛衫;以及缺乏肌肉生长抑制基因的米格鲁猎犬,让狗的肌肉力量更强大,跑得更快。

激烈的争论

与转基因生物(GMO)一样,基因编辑的动植物也引发了激烈的争论。特别是4月份,美国农业部表示,它不会对CRISPR改造的蘑菇进行监管。人们认为,转基因生物怎么能在没有监管的情况下上市?食物上怎么可以没有任何警告,而它对环境的影响也没有经过调查?

其实,基因编辑的生物与转基因生物还是不同的。转基因生物是将某些生物的基因转移到其他物种上,使其出现原物种不具备的性状或产物。美国农业部对转基因植物的监管仅限于它们是否会成为“植物害虫”,也就是感染其他的作物。如果有这种机会,那就需要进一步的检测。

基因编辑的生物则不同,它们通常不使用细菌或病毒载体,也不含有其他物种的DNA。因此,这些动植物不受到现行法规的监管。瑞典农业部也曾作出明确解释,利用CRISPR技术编辑而得到的某些植物不属于欧洲对转基因的定义范畴。然而,消费者依然持谨慎的态度。到底吃不吃,正反两派在激辩。

支持者认为,基因组编辑使得耕作更加高效,能以更少的环境代价养活不断增加的人口。遗传学家John Hickey表示,与五十年代的鸡相比,今天的鸡以相同饲料喂养后,产生的肉要多出80%。同时,CRISPR也降低了生物改造的门槛,它使得改造不仅仅限于少数大公司,而是在一个大学实验室也能完成。

反对者则认为,将这么新的技术用在供人类食用的动物身上,人们应该更加谨慎。基因编辑工具有时会改变预期目标以外的基因,这可能影响动物健康,或改变牛奶或肉质的成分。特别是涉及到动物的基因编辑,动物保护组织一直在反对。

“有时候,你能给动物、给农民、给社会都带来好处,但在消费者那里却存在争议。”美国联邦乳制品生产者联盟可持续发展和科学事务部副主席Jamie Jonker谈道。未来,人们如何看待基因编辑的生物,这将影响这种技术的应用 

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来源:生物通

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