採用 CRISPR-Cas9 技術進行基因組編輯的食品首次在公開市場上銷售。自 9 月以來，西西里紅番茄（Sicilian Rouge tomatoes）已在日本直接面向消費者銷售，該番茄經過基因編輯，含有高含量的 γ-氨基丁酸 (GABA)，由總部位於東京的 Sanatech Seed 公司銷售。該公司聲稱口服 GABA 可以幫助降低血壓並促進放鬆。
Sanatech 首席技術官、筑波大學植物分子生物學家江面浩司 (Hiroshi Ezura) 表示，在日本，膳食補充劑和富含 GABA 的食品在公眾中很受歡迎。“GABA 在日本是一種著名的健康促進化合物。它就像維生素 C，”他說。他表示，日本市場上已經有 400 多種富含 GABA 的食品和飲料產品，例如巧克力。“這就是為什麼我們選擇將其作為基因組編輯技術的首個目標，”他說。
Sanatech 是一家來自筑波大學的初創公司，於 2021 年 5 月首次測試了日本消費者對基因組編輯水果的需求，當時該公司向約 4,200 名已申請的家庭園丁免費傳送了 CRISPR 編輯的番茄幼苗。受到積極需求的鼓舞，該公司於 9 月開始直接在網際網路上銷售新鮮番茄，並在一個月後開始接受下一生長季的幼苗訂單。日本監管機構於 2020 年 12 月批准了該番茄。
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自十年前問世以來，CRISPR-Cas9 基因組編輯已成為植物生物工程師的首選工具。研究人員已成功使用它開發出不易褐變的蘑菇、耐旱大豆以及植物中的許多其他創新性狀。許多已獲得美國監管機構的批准。但在 Sanatech 的番茄之前，尚無已知商業化的 CRISPR 編輯食品作物。
消費者可能會發現使用一些較舊的 DNA 編輯技術（例如轉錄啟用因子樣效應物核酸酶 (TALEN)）製成的食品成分。事實上，Calyxt 公司於 2019 年將一種TALEN 編輯的大豆油商業化，該油不含反式脂肪。基因組編輯工具也已用於改造許多觀賞植物。因此，CRISPR 編輯的作物進入人們的味蕾只是時間問題。
然而，更有趣的是，開發者選擇這種高 GABA 性狀作為首個目標。GABA 是一種氨基酸和神經遞質，可阻斷大腦中神經細胞之間的衝動。該分子天然存在於人體中，並且也普遍存在於植物、動物和微生物以及食物中。它可以透過發酵食物合成，並在某些地區被開發為營養補充劑。
Sanatech 的研究人員透過操縱一種稱為 GABA 分流的代謝途徑增加了番茄中 GABA 的含量。在那裡，他們停用了編碼鈣調蛋白結合域 (CaMBD) 的基因。去除 CaMBD 可增強酶穀氨酸脫羧酶的活性，該酶催化穀氨酸脫羧生成 GABA，從而提高該分子的水平。
Sanatech 一直小心翼翼地不聲稱其番茄具有治療性降血壓和促進放鬆的功效。相反，該公司暗示了這一點，透過宣傳通常食用 GABA 可以達到這些效果，並且其番茄含有高水平的 GABA。鑑於支援 GABA 作為保健品的證據不足，這引起了研究界的一些質疑。
為了支援降血壓的說法，Sanatech 引用了兩項人體研究：一篇是關於食用含 GABA 發酵乳效果的2003 年論文，另一篇是關於 GABA、醋和幹鰹魚效果的2009 年論文。這兩項研究均在輕度高血壓患者中進行，結果顯示具有降血壓作用。
但荷蘭瓦赫寧根大學及研究中心的分子細胞生物學家 Maarten Jongsma 表示，這些論文缺乏良好的對照組，並且實驗組的效果可以用 GABA 以外的因素來解釋，他研究植物化合物對人類營養的影響。“對於食用 GABA 的健康益處，以及它是否可以穿過血腦屏障併到達中樞神經系統，目前尚無共識，”同樣來自瓦赫寧根的營養科學家 Renger Witkamp 補充道。
為了支援 GABA 促進放鬆的說法，Sanatech 指出了六項對人體進行的研究，這些研究檢查了口服 GABA 對壓力、情緒、疲勞或睡眠的影響。但 2020 年發表的一項系統評價審查了所有這六篇論文以及另外八篇關於該主題的論文，得出了不同的結論。來自日本、澳大利亞和英國的作者總結道：“口服 GABA 的攝入對壓力的益處證據有限，對睡眠的益處證據非常有限。”
Ezura 說，Sanatech 的番茄，名為西西里紅高 GABA (Sicilian Rouge High GABA)，其 GABA 含量約為傳統品種的四到五倍。它是否比吃普通番茄更能降低血壓尚不清楚。Ezura 說，Sanatech 尚未進行此類干預研究，儘管它計劃這樣做。該公司正在努力完成向日本政府提交的關於健康益處宣告的補充通知。
Sanatech 的營銷策略一直是直接面向消費者，並在家庭園丁中產生積極的口碑。該公司建立了一個線上平臺，供園丁交流技巧。它還舉辦了一場比賽，看看哪位家庭園丁可以種植出 GABA 含量最高的番茄。（獲獎番茄的 GABA 含量是傳統番茄的 20 倍。）
英國諾威奇約翰·英納斯中心 (John Innes Centre) 的植物科學家 Cathie Martin 說，對於基因組編輯的水果和蔬菜，尤其是那些具有精品性狀的水果和蔬菜來說，這是一種明智的營銷策略。“你會找到一群人，他們覺得自己對產品擁有某種所有權，”她說。然後，你幫助建立一個想要種植和食用這種蔬菜的社群，這會將產品推向積極的軌道，她說。
Martin 是“紫色番茄”的創造者，這是一種經過基因改造的品種，含有更高水平的抗炎化合物花青素，她於 2008 年在本刊上首次亮相。她說，在過去的 14 年裡，在沒有大型公司資源的情況下，她和一支“沒有資金、專注的愛好者隊伍”一直在努力將該產品推向市場。
她將生物工程作物商業化的挑戰也是大多數小型植物生物技術公司面臨的挑戰，尤其是那些開發精品品種的公司。“監管成本非常高，以至於在番茄等作物中，你實際上甚至很少能考慮進行工程改造的性狀，”美國農業部 (USDA) 農業研究服務處的植物分子生物學家 James Giovannoni 說。這就是為什麼自 20 世紀 90 年代中期以來，植物基因工程的大部分商業努力都集中在高價值作物上，例如大豆、玉米（玉米）、小麥、卡諾拉油菜和棉花，這些作物的性狀使農民的工作更輕鬆，收穫更有利可圖。
與此同時，營養強化的作物仍然難產。市場上為數不多的例子包括油和脂肪酸成分經過改良的大豆和卡諾拉油菜，以及營養得到改善的動物飼料玉米。還有更多，例如高 β-胡蘿蔔素超級香蕉，已經開發出來，但仍處於實驗室擱置狀態。傳說中的“黃金大米”富含維生素 A 原，已經擱置了 20 年，就在幾個月前，剛剛在菲律賓獲得商業種植批准。
因此，Sanatech 的高 GABA 番茄作為一種營養強化的作物脫穎而出。事實上，它是使用 CRISPR 工程改造的，這似乎有助於消費者接受，尤其是因為此類作物沒有被稱為“轉基因生物”或“基因改造生物”。相反，它們被稱為“基因組編輯”。僅僅是這種命名法的改變似乎就平息了歷史上針對生物工程植物的許多強烈反對。
一些監管機構也在區分新舊技術。美國農業部已多次裁定，基因組編輯的作物不屬於其管轄範圍。透過該機構的“我是否受監管？”流程提交此類諮詢的植物生物技術專家通常會在幾個月內收到回覆，並獲得綠燈，可以種植他們的基因組編輯植物，而無需進一步的監督。
這已將美國基因組編輯植物的監管負擔降至幾乎為零。巴西、阿根廷和澳大利亞也採取了類似的方法。中國已經建立了一套基因組編輯農業生物的監管流程，儘管尚未批准任何一種，中國農業大學教授朱宏亮代表個人而非其僱主或政府發言時表示。歐洲基本上禁止了基因組編輯食品，將它們與第一代轉基因生物歸為一類，儘管有人呼籲重新考慮該政策。
許多其他國家仍然缺乏關於該技術的任何政策，這減緩了商業化努力。韓國首爾 Toolgen 公司已使用 CRISPR 生成了顏色修飾的矮牽牛花、高油酸大豆和抑制褐變的土豆，“但它們尚未上市銷售，因為韓國國內 CRISPR 基因組編輯作物的監管政策尚未制定，”該公司研究員 Yein Joen 說。
日本的基因組編輯植物監管政策是在審查 Sanatech 的番茄的同時形成的，這一過程大約花費了一年時間。佛羅里達大學的植物分子生物學家兼番茄研究員 Harry Klee 說，江面“單槍匹馬地推動日本政府制定了一項政策，允許基因編輯作物上市銷售，這值得稱讚。“這在日本是一件大事，他做得非常出色。”
江面的努力為基因組編輯食品在日本打開了大門。11 月，名古屋大學的研究人員在《科學報告》上描述了一種透過使用 CRISPR-Cas9 修飾細胞壁轉化酶抑制劑而開發的更甜的番茄。該品種尚未獲得監管機構的批准。
在日本，CRISPR-Cas9 編輯的食品已從花園躍入海洋。10 月，該島國批准了兩種 CRISPR 編輯的魚類：一種基因編輯的虎河豚，其食慾抑制受到抑制，以及一種肌肉生長增加的紅鯛魚。這兩種魚都比野生的同類魚長得更大，由總部位於京都的 Regional Fish Institute 開發。
對於 Martin 來說，不可能使用基因組編輯在她的紫色番茄中賦予花青素性狀。相反，她使用農桿菌（一種較舊的基因改造方法）轉化了它們，這種方法引發了更多的監管監督和資源，以及“轉基因生物”的稱號。但她進入市場的機會可能很快也會開啟。Martin 說，她預計美國農業部將在 2 月底前對紫色番茄做出監管決定。與 Sanatech 一樣，Martin 計劃最初直接向公眾銷售它們。她尚未進行比較高花青素和傳統番茄健康影響的人體干預研究，也不計劃提出健康益處宣告。
本文經許可轉載，並於 2021 年 12 月 14 日首次發表。