昆蟲作為家禽、魚類、豬、牛甚至寵物食品的飼料已在商業上取得進展，但目前仍屬於小眾產品。然而，生物技術工具正在使育種者能夠提高昆蟲產量，並且隨著新的投資，他們的方法正獲得 traction。
在過去的幾年裡，生產黑水虻（BSF，或Hermetia illucens）和粉蟲（Tenebrio molitor）的公司取得了長足發展，為昆蟲產品進入歐洲和亞洲市場鋪平了道路。昆蟲工廠正在擴張，一些公司正在應用基因編輯來提高蛋白質質量並加速孵化和生長。如果這種勢頭持續下去，昆蟲蛋白市場預計到2027年將增長$11.4億美元。
在以色列，一個由以色列創新局支援的昆蟲基動物飼料公司聯盟於一月份成立，將他們與使用機器學習和蒼蠅基因組學最佳化和擴大 BSF 生產以及昆蟲營養成分的研究人員聚集在一起。這些公司——Entoprotech、FreezeM、Ambar、Shachar、NRGene、NeoManna、BugEra 和 Rafael Feed Mills——與來自五所學術機構的學術研究人員一起，他們都在編輯蒼蠅基因組序列中的基因以增強育種。
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該聯盟的一部分是位於 Nachshonim 的 FreezeM。這家初創公司由三位魏茨曼科學研究所的博士畢業生創立，他們開發了一種技術，可以誘導新生幼蟲進入休眠狀態，以延長運輸目的的保質期。FreezeM 聯合創始人兼執行長 Yuval Gilad 表示，這是一種透過環境條件獲得的“暫停幼蟲”階段，就像冬眠一樣，它是可逆的。
FreezeM 還轉向 CRISPR–Cas9 來改善 BSF 品系的營養成分。該公司已部署 400 個 CRISPR–Cas9 指導 RNA，目標是控制代謝的約 150 個基因，這產生了幼蟲更大、幼蟲期更長且抗壓能力更強的品系。
他們編輯的基因之一是幼蟲蛻皮成蛹的關鍵調節因子，當對其進行調整時，產生的幼蟲比未編輯的幼蟲大 50%。值得關注的其他基因是控制幾丁質的基因，幾丁質是構成昆蟲外骨骼的硬質多糖。FreezeM 聯合創始人兼首席技術官 Idan Alyagor 表示，減少幾丁質將證明對最佳化水產養殖飼料非常有價值。
另一家以色列公司 BugEra 是一家來自本古裡安大學的初創公司，正在對黑水虻品系進行基因工程改造，以用作生物燃料。蠅蛆富含脂質，可以為作物油提供可持續的替代品。另一個優勢是 BSF 養殖可以利用迴圈經濟機會。“BSF 可以在不同的基質上飼養，例如食物垃圾和糞便，”位於貝爾謝巴的生物技術公司執行長兼聯合創始人 Yoav Etgar 說。然而，BugEra 首席技術官兼聯合創始人 Anna Melkov 表示，迄今為止，蠅油尚未在商業上取得成功，因為市場一直傾向於飼料生產。
為了克服這種偏見，BugEra 開發了一種脂質含量翻倍的 BSF 品系，使用 CRISPR–Cas9 基因編輯技術來修改參與脂肪代謝的基因。由於識別具有理想突變的蒼蠅非常耗時並且可能成為瓶頸，BugEra 開發了一種允許每天提取和篩選數百個個體的 DNA 提取和篩選技術。這家初創公司還期望新增諸如眼睛顏色之類的表型標記，以進一步加速篩選，以及基因下調技術，例如 RNA 干擾 (RNAi)，以拓寬 BSF 品系的特徵。
與此同時，英國昆蟲遺傳學公司 Beta Bugs 專注於選擇具有最佳育種性狀的品系。該公司位於愛丁堡附近羅茲林創新中心的設施的科學家首先從他們的昆蟲種群中收集物理和環境昆蟲引數，選擇增加幼蟲生物量、更快的發育速度和更多的產卵量。這種方法使他們能夠將有利的遺傳因素與可能的環境變數區分開來：“我們可以確信，我們的昆蟲效能的提高不是因為它們獲得了更多的食物，或者在更高的溫度下飼養，而是因為我們正在改善潛在的遺傳因素，”該公司執行長 Thomas Farrugia 說。Beta Bugs 向昆蟲養殖行業的客戶運送 BSF 品系。
為了支援該行業的擴張，Beta Bugs 最近與 BSF 公司 Better Origin 和其他商業昆蟲生產商共同創立了英國昆蟲生物轉化協會。他們的目標是提高人們對昆蟲養殖在減少食物浪費同時提供高質量動物飼料、油脂和肥料方面可以發揮的作用的認識。他們還致力於透過與英國政府的合作來加快監管途徑。
一種俗稱粉蟲的甲蟲幼蟲也是對昆蟲養殖場日益增長的興趣的一部分。Beta Hatch 生產粉蟲（Tenebrio molitor 的幼蟲）用於水產養殖和農場動物營養以及寵物食品。“昆蟲在食物供應鏈中的潛力是巨大的，”昆蟲學家 Virginia Emery 說，她是 Beta Hatch 的創始人兼執行長。除了為動物飼料和植物肥料提供高質量的營養外，擬步甲科的幼蟲還因其消化能力而引人注目，其中包括塑膠廢物生物降解。“唯一已知的生物降解泡沫塑膠的方法是在粉蟲的腸道中，”Emery 說，並補充說蠕蟲可以消化和消除有害的黴菌毒素並處理各種廢物。
Beta Hatch 部署基因組工具，以儘可能高效和可擴充套件的方式飼養昆蟲。透過選擇性育種，科學家們繪製了關鍵性狀（如體重和發育時間），跟蹤它們的遺傳力，並監測其育種種群的基因組多樣性。此外，Beta Hatch 正在開發 CRISPR 概念驗證工具包，以在其昆蟲中生產定製蛋白質。
另一家在市場上銷售產品的粉蟲養殖場是 Ÿnsect。其蛋白質成分已用於美國豪華狗糧品牌 Bernie's 等產品中，並出口到世界各地，用於寵物食品或餵養魚類、為植物施肥以及供人類食用。這家總部位於巴黎的公司由四位科學家和環保活動家於 2011 年創立，他們的願景是為飼料和食品生產一種替代性的可持續產品。他們建立了由機器人驅動的垂直昆蟲養殖場，每個養殖場每年可生產數噸粉蟲產品，2021 年，歐洲食品安全域性認為粉蟲對人類食用是安全的。
2023 年 6 月，Ÿnsect 推出了世界首個用於昆蟲育種的高密度基因晶片。該晶片包含 679,205 個單核苷酸多型性，覆蓋了粉蟲 99% 以上的編碼區域。它可以幫助科學家識別與生長效能、繁殖或抗病性等感興趣的性狀相關的基因。該公司計劃將名為 AxiomYNS_Mol1 的新晶片提供給更廣泛的科學界，以幫助使用者解讀生物途徑、回答基本問題或改進具有所需性狀的粉蟲品系的選擇。
總而言之，憑藉這些公司的工作和基因編輯工具，昆蟲養殖作為動物蛋白的替代來源在全球食品經濟中越來越受歡迎。
本文經許可轉載，並於 2023 年 8 月 11 日首次發表於《自然》雜誌。