孟山都獲得首個CRISPR作物修改許可——附帶關鍵限制

基因編輯技術將用於種子開發 

農業巨頭孟山都已從博德研究所獲得CRISPR-Cas9基因編輯技術的許可,用於種子開發,該公司週四宣佈了這一訊息。此舉有望加速和簡化耐旱作物或具有消費者喜好特性的作物的培育,例如脂肪含量與橄欖油一樣健康的豆油。

但這項協議附帶了一些限制,這些限制體現了CRISPR驚人的力量,以及公眾對轉基因作物的普遍擔憂:孟山都不能將其用於基因驅動,這項有爭議的技術可以將某個性狀傳播到整個種群,帶來未知的後果。

自2013年以來,博德研究所已為使用CRISPR-Cas9的商業研究發放了十多項許可,包括授予Editas MedicineGE HealthcareEvotec。這是首次用於農業用途。農作物的基因編輯有望提高產量,減少化學農藥的使用(植物可以進行基因改造以抵抗昆蟲),並使作物品種更能耐受因全球氣候變化而日益頻繁的乾旱。


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但是,正如博德研究所首席商務官Issi Rozen在一篇部落格文章中寫道,“正如在生物醫學領域一樣,在農業中使用基因組編輯技術也會引發重要的倫理和安全問題。”

在這些擔憂中,首要的是基因驅動,其中基於CRISPR的基因組編輯改變了正常的遺傳方式,使得性狀總是傳遞給後代。這可能會在短短幾代人的時間內將一種新的基因傳播到整個種群。如果該性狀是,例如,殺死昆蟲的能力,那麼使該基因在作物中無處不在可能會對生態系統構成未知的威脅,美國國家研究委員會最近的一份報告警告說。

博德研究所還規定,孟山都不得使用CRISPR-Cas9技術來創造不育(“終結者”)種子。在這種方法中,基因改造後的作物不產生可育種子,因此農民每年都必須購買種子,這對他們來說是一種經濟負擔,但對種子公司來說卻是一大利好。目前尚未有此類作物進行商業部署,《聯合國生物多樣性公約》建議不要開發此類作物。

這項非獨家許可也不能用於與吸菸相關的菸草研發。這可能包括使植物更能耐受極端溫度或病蟲害,這可能會提高農民從其有害產品中獲得的產量。

本月同意被德國製藥和農藥製造商拜耳收購的孟山都,長期以來一直是備受爭議的轉基因生物(GMO)開發領域的領導者。從1990年代開始,它推出了玉米、大豆、油菜籽和其他轉基因作物,例如,這些作物經過基因改造可以抵抗其Roundup除草劑,從而使農民可以在沒有附帶損害的情況下施用除草劑並提高產量。由於轉基因生物對生態系統的安全性尚未得到許多環保組織的滿意證明,並且由於直到最近食品中存在轉基因成分才需要貼標籤,因此它們引發了全球範圍內的爭議已超過十年。

孟山都認為,CRISPR將比轉基因生物背後使用了數十年的技術強大得多。該技術將外源基因隨機插入植物的基因組中。孟山都生物技術負責人Tom Adams說,絕大多數插入都沒有達到預期效果,因此改變作物的性狀需要數年時間。

他在許可宣佈之前告訴STAT,“但是透過基因組編輯,你可以將性狀定向到你想要的位置,並且可以將性狀連線起來,使它們彼此相鄰”,並且在未來世代中可靠地一起傳遞下去。

此外,他說,在轉基因生物中,“你仍然擁有最初存在的基因”,這可能會對新性狀起到制約作用。然而,當CRISPR將基因改變成使植物能夠耐受脅迫、疾病或病蟲害的形式時,最初的非耐受基因就消失了,就像一個被糾正的錯別字。亞當斯說,由於CRISPR的精確性和強大功能,“我認為我們將會看到”在改變作物性狀方面,與傳統轉基因生物創造所允許的速度相比,速度會加快。

CRISPR對種子公司的誘人之處還有另一個原因。美國農業部表示,由於該技術不會將外源基因插入植物,而是刪除或修改現有基因,因此CRISPR作物(例如,切開後不會變棕色的蘑菇,或杜邦先鋒公司正在開發的耐旱玉米)不需要像轉基因生物那樣獲得監管部門的批准。

這引起了一些傳統轉基因生物反對者的警覺。“我們對當前的監管方法不滿意,”食品與水觀察組織的助理主任帕蒂·洛維拉說。她說,CRISPR作物可能與轉基因生物一樣存在“類似的安全問題”:“我們真的理解支持者所說的那樣嗎——基因組編輯非常精確,以至於它不會影響其他任何東西?這假定我們對複雜的生化過程的瞭解程度是我們不確定的。”

亞當斯說,基因驅動和終結者基因“無論如何都不是我們想用這項技術做的事情。我們一致認為,基因驅動在現階段最好不要被提出。我們看到它有很多潛力,所以使用它真的很有誘惑力”,但“在我們知道如何控制它之前”不會這樣做。

其他幾家公司也在積極追求基因編輯作物。總部位於明尼蘇達州的Cellectis的子公司Calyxt正在使用一種早於CRISPR-Cas9的基因編輯技術TALEN,來生產麩質含量較低的小麥、油類類似於橄欖油的大豆,以及油炸後不含致癌物丙烯醯胺的土豆。Calyxt尚未與任何種子公司合作。

杜邦公司正在與Caribou Biosciences合作,利用CRISPR技術對玉米和小麥進行基因編輯,以提高其耐旱性和其他性狀。一位女發言人表示,該公司“無法透露”杜邦協議是否允許使用CRISPR技術開發農作物的基因驅動。

Caribou是由加州大學伯克利分校的CRISPR先驅詹妮弗·杜德納共同創立的,該大學已質疑了授予博德研究所的CRISPR專利。孟山都對此並不擔心。

亞當斯說:“智慧財產權[intellectual property]在一段時間內會很複雜,但一切都會自行解決。”

經 STAT 許可轉載。本文 最初發表於 2016年9月22日

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