新型基因編輯技術或可變革糧食作物,亦可能無疾而終

一種強大的新型基因編輯工具正在席捲農業領域。它可能改變關於基因改造的辯論

在賓夕法尼亞州切斯特縣門登霍爾旅館的宴會廳裡,大約一百名農民濟濟一堂,他們可能沒有基因編輯的背景,但他們瞭解蘑菇。這些當地種植戶平均每天生產驚人的110萬磅蘑菇,這也是賓夕法尼亞州主導美國每年價值12億美元市場的其中一個原因。然而,他們生產的一些蘑菇在商店貨架上會變成棕色並腐爛;如果你曾經手裡拿著一個黏糊糊的、正在腐爛的、曾經是白色的蘑菇,你就知道為什麼沒人買它們了。蘑菇對物理損傷非常敏感,即使是小心翼翼的“一次觸碰”採摘和包裝也會啟用一種加速其腐爛的酶。

去年秋天一個霧濛濛的早晨,在蘑菇繼續教育研討會上,一位名叫尹農·楊的生物學家走上講臺,宣佈了一個可能解決褐變問題的方案。楊是一位彬彬有禮的賓夕法尼亞州立大學植物病理學教授,他不是該領域的專家。(“我對蘑菇的唯一瞭解就是如何吃它們,”他說。)但他使用一種名為CRISPR的新工具編輯了西方世界最受歡迎的食用菌——雙孢蘑菇Agaricus bisporus的基因組。

聽眾席上的蘑菇種植戶可能從未聽說過CRISPR,但當楊展示女演員卡梅隆·迪亞茲向發明者詹妮弗·杜德納和埃馬紐埃爾·卡彭蒂耶頒發2014年11月突破獎的照片時,他們明白這事意義重大,該獎項附帶每人300萬美元的支票。當楊向他們展示棕色腐爛的蘑菇與潔白無瑕的CRISPR工程A. bisporus對比照片時,他們也理解了其中蘊藏的巨大商業意義,這種通用菌株每年佔據超過9億磅的白蘑菇、姬菇和褐菇市場。(賓夕法尼亞州立大學也理解其中的商業意義;在楊演講的前一天,該大學為蘑菇研究工作申請了專利。)


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CRISPR作為一項科學故事問世僅三年,就已經產生了比狄更斯小說更精彩的子情節。它是一種革命性的研究工具,具有戲劇性的醫學意義、棘手的生物倫理難題、一場尷尬的專利糾紛,以及籠罩在這一切之上的,是醫藥和農業領域數十億美元的商業影響。這項技術像F5級龍捲風一樣席捲了基礎研究界。學術實驗室和生物技術公司正在追逐針對鐮狀細胞貧血症和β-地中海貧血症等疾病的新療法。甚至有人猜測,DIY藝術家和生物創業家正在創造從紫色皮毛兔子到活生生的基因編輯小擺設等各種東西,比如最近在中國作為寵物製作的微型豬。利用CRISPR修復胚胎或永久編輯我們DNA(稱為人類種系修飾的過程)的前景引發了關於“改善”人類物種的熱烈討論,以及要求國際暫停的呼聲。

CRISPR革命可能正在農業領域產生最深刻——且最不為人所知——的影響。到2015年秋季,約有50篇科學論文發表,報道了CRISPR在基因編輯植物中的應用,並且有初步跡象表明,美國農業部(評估轉基因農產品的機構之一)認為,並非所有基因編輯作物都需要像“傳統”轉基因生物或GMO那樣受到同樣的監管關注。隨著監管大門哪怕只是稍微敞開,各公司都在競相將基因編輯作物推向田野,並最終推向食品供應。

CRISPR的變革性方面在於其前所未有的精確性。CRISPR允許您敲除任何基因,或者稍加努力,透過在基因組的特定位置插入基因來新增所需的性狀。根據其實踐者的說法,這使其成為人類有史以來設計的生物學破壞性最小的植物育種形式——包括數千年來一直在實踐的“自然”育種技術。它還使科學家能夠在許多情況下繞過將來自其他物種的DNA插入植物的爭議性技術;這些“轉基因”作物,例如孟山都公司生產的抗除草劑草甘膦的玉米和大豆,引起了GMO批評者的特別憤怒,並導致公眾對該技術的不信任。然而,一些科學家樂觀地認為,CRISPR作物在根本上是如此不同,以至於它們將改變關於轉基因食品的辯論基調。“這項新技術,”一位學術界和公司附屬科學家丹尼爾·F·沃伊塔斯說,“正在迫使人們重新思考什麼是轉基因生物。”

消費者會同意嗎?還是他們會將CRISPR作物視為“弗蘭肯食品”的最新化身——一種對自然的基因扭曲,其中外來(且對農業綜合企業有利)的DNA被強行植入一個物種,帶來不可預測的健康或環境後果?由於CRISPR才剛剛應用於糧食作物,這個問題尚未在公眾面前浮出水面,但很快就會出現。像楊的蘑菇種植戶這樣的農民將率先權衡——可能在未來一兩年內。

在楊演講結束後不久,一位行業科學家用CRISPR食品的核心挑戰質問他。這位研究人員承認楊的觀點,即與傳統轉基因生物相比,改良的蘑菇只需要對DNA進行最少的修改。“但是,”這位科學家說,“這就是基因改造,有些人會認為我們是在扮演上帝。我們如何繞過這個問題?”

楊和其他將這些基因編輯技術應用於食品的科學家如何出色地回答這個問題,將決定CRISPR是一種潛在的變革性工具,還是會被公眾反對所阻礙。

“哇,就是這個!”

任何變革性技術的明顯標誌是研究人員將其應用於自身科學問題的速度。按照這個標準,CRISPR是過去半個世紀以來生物學工具箱中最強大的新增工具之一。基因編輯蘑菇就是一個例證。

尹農·楊——他的名字在中文中意為“也從事農業”——在2013年之前從未研究過蘑菇,但你可以說他是為這項任務而生的。他出生於上海以南的黃岩市,該市以“中國柑橘之鄉”而聞名。20世紀90年代中期,當他在佛羅里達大學和後來的阿肯色大學攻讀研究生時,他曾嘗試使用一些原始的基因編輯酶。他清楚地記得翻開2012年8月17日出版的《科學》雜誌,其中刊登了來自加州大學伯克利分校杜德納實驗室和卡彭蒂耶實驗室的一篇論文,描述了CRISPR的基因編輯潛力。“哇,”他想。“就是這個!”幾天之內,他就開始計劃透過基因編輯來改善水稻和馬鈴薯植物的性狀。他的實驗室於2013年夏天發表了第一篇CRISPR論文。

他並非孤身一人。植物科學家在CRISPR技術發表後立即蜂擁而至。中國科學家迅速接受了這項技術,並在2014年震驚了農業界,他們展示瞭如何使用CRISPR使麵包小麥抵抗長期以來的禍害——白粉病。

然而,基因編輯革命在CRISPR到來之前就已經開始了。對於像沃伊塔斯這樣的人來說,CRISPR僅僅是一個更長科學傳奇的最新篇章,而這個傳奇現在才開始結出果實。15年前,當他在愛荷華州立大學時,他首次嘗試使用一種名為鋅指的技術進行植物基因編輯;他的第一家基因編輯公司因專利問題而失敗。2008年,他搬到明尼蘇達大學,並於2010年與前愛荷華州立大學同事亞當·博格達諾夫(現任職於康奈爾大學)共同獲得了基於TALENs(一種後續基因編輯工具)的植物基因編輯系統的專利。同年,沃伊塔斯和他的同事創立了一家現名為Calyxt的公司。在沒有CRISPR的喧囂聲中,農業科學家已經使用TALENs生產出了基因編輯植物,這些植物已經在北美和南美的田地裡種植。例如,Calyxt創造了兩種大豆品種,經過基因改造後可以生產更健康的油,其中單不飽和脂肪的含量與橄欖油和菜籽油相當。*該公司還對一種馬鈴薯品種進行了基因編輯,以防止在冷藏期間某些糖分的積累,從而減少與儲存相關的苦味,以及油炸馬鈴薯時產生的疑似致癌物丙烯醯胺的含量。

由於這些基因改造不涉及任何外源基因的引入,美國農業部的動植物衛生檢驗署(aphis)去年決定,這些作物不需要作為轉基因生物進行監管。“美國農業部已批准對一個馬鈴薯品種和兩個大豆品種進行監管許可,因此馬鈴薯和一個大豆品種今年已在田間種植,”沃伊塔斯去年10月告訴我。“他們基本上將這些視為標準植物,就好像它們是透過化學誘變劑或伽馬射線或某些不受監管的技術產生的。我們獲得監管許可並幾乎可以立即從溫室轉移到田間,這是一個很大的優勢。這使我們能夠真正加速產品開發。”

動物科學家也加入了基因編輯的潮流。明尼蘇達州一家小型生物技術公司Recombinetics的研究人員已經從基因上阻斷了控制荷斯坦奶牛(奶牛業的主力軍)牛角生長的生物訊號。農業科學家將基因編輯的這種應用吹捧為一種更人道的農業形式,因為它使雄性和雌性荷斯坦奶牛免於一種可怕的手術,在這種手術中,奶農會物理性地剜出然後燒灼正在發育的牛角(進行該手術是為了保護奶牛和奶農免受傷害)。**

該公司執行長斯科特·法倫克魯格表示,該過程不涉及轉基因,只是引入了少量的DNA“以匹配我們已經食用的食物”。與此同時,韓國和中國科學家聯手透過基因編輯敲除一種名為肌肉生長抑制素的基因,從而生產出肌肉更發達的豬。

CRISPR的速度、便捷性和經濟性使其成為比TALENs更具吸引力的技術。“毫無疑問,”沃伊塔斯說,未來CRISPR“將成為首選的植物編輯工具”。但模糊不清的專利狀況——加州大學和博德研究所(由麻省理工學院和哈佛大學聯合運營)都聲稱發明了CRISPR——可能會減緩商業農業發展。杜邦公司最近與與加州大學伯克利分校相關的生物技術公司Caribou Biosciences達成了“戰略聯盟”,以在農業領域應用CRISPR,但兩家小型生物技術公司的高管告訴《大眾科學》,在專利糾紛未解決的情況下,他們對開發CRISPR相關產品持謹慎態度。

對於學術實驗室來說,這不是什麼大問題。蘑菇的故事在2013年10月發生了決定性的轉折,當時一位賓夕法尼亞州立大學的校友大衛·卡羅爾拜訪了楊的實驗室。卡羅爾恰好是喬治蘑菇公司的總裁,他想知道新的基因編輯技術是否可以用來改良蘑菇。受到CRISPR創造高度精確突變的能力的鼓舞,楊回答說:“你想要什麼樣的性狀?”卡羅爾建議抗褐變,楊立即同意嘗試。

楊非常清楚他想要靶向哪個基因。生物學家此前已經確定了一個包含六個基因的基因家族,每個基因都編碼一種導致褐變的酶(同一類基因也會引發蘋果和馬鈴薯的褐變,這兩者都是基因編輯的目標)。所謂的褐變基因中有四個在蘑菇的子實體中大量產生這種酶,楊認為,如果他可以透過基因編輯突變關閉其中一個基因,他可能會減緩褐變的速度。

CRISPR的卓越之處在於,生物學家可以輕鬆定製一種分子工具——一種“構建體”——來產生這種突變。就像一把集指南針、剪刀和虎鉗於一體的多功能刀一樣,這些工具擅長兩項任務:精確定位到DNA的特定片段,然後切割它(虎鉗或支架在切割過程中將所有東西固定到位)。定位是透過一小段核酸(稱為引導RNA)完成的,引導RNA的設計目的是映象目標區域的DNA序列,並利用詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克著名的DNA鹼基對的獨特而特異的吸引力(A與T結合,C與G結合)與之結合。如果您製作一段20個字母長的引導RNA,它將在拼寫出蘑菇基因組的3000萬個字母的字串中,以GPS般的精度找到其映象DNA序列。切割然後由Cas9酶完成,Cas9酶最初是從酸奶中的細菌培養物中分離出來的,它搭在引導RNA的背上。(“CRISPR/Cas9”這個術語現在有點用詞不當,因為CRISPR指的是成簇的規律間隔的短的迴文重複序列,這些DNA片段僅在細菌中出現。正是載入了RNA靶向序列的Cas9蛋白編輯植物、真菌和人類DNA,即使沒有CRISPR參與。)

一旦基因編輯器在所需位置切割DNA,它們就會讓自然完成突變的髒活累活。任何時候DNA雙螺旋被切割,細胞都會注意到傷口並開始修復斷裂。然而,這些修復並不完美,這正是CRISPR在產生突變方面如此強大的原因。在修復過程中,通常會刪除幾個DNA字母;由於細胞的蛋白質製造機制以三個字母的“單詞”讀取DNA,因此刪除幾個字母會顛覆整個文字,並透過產生所謂的移碼突變來基本上使基因失活。這正是基因編輯蘑菇發生的情況。在楊的研究中,DNA的微小缺失使一種促進褐變的酶失活——楊和他的同事透過DNA分析證實了這種突變。編輯完成。根據楊的說法,一位熟練的分子生物學家可以在大約三天內構建一個定製設計的突變工具,以編輯幾乎任何生物體中的幾乎任何基因。

這種觀點呼應了科學家們不斷引用的關於CRISPR的口頭禪:它快速、廉價且易於使用。創造抗褐變蘑菇大約花了兩個月的實驗室工作;楊的態度表明這項工作是例行的,如果不是極其容易的話。而且它非常便宜。最棘手的步驟——製作引導RNA及其支架——花費了幾百美元;許多小型生物技術公司現在定製CRISPR構建體,以編輯所需的任何基因。最大的成本是人力:楊實驗室的博士後研究員申祥玲兼職參與了這個專案。“如果不考慮人力成本,可能花費不到1萬美元,”楊說。在農業生物技術領域,這只是小菜一碟。

這還遠未暗示CRISPR在監管領域可能帶來的改變遊戲規則的經濟性。去年10月,楊在美國農業部動植物衛生檢驗署(aphis)向聯邦監管機構非正式地介紹了蘑菇研究工作,該機構決定轉基因糧食作物是否受政府監管控制(簡而言之,它們是否被認為是轉基因生物);他在會議結束後確信,美國農業部監管機構不認為CRISPR蘑菇需要特別或延長的監管審查。如果這是真的,那麼這可能是CRISPR更便宜的最重要方式:沃伊塔斯估計,監管審查過程可能耗資高達3500萬美元,耗時高達五年半。

蘑菇作為CRISPR在農業領域應用的原理驗證的另一個優勢是真菌的生長速度:從菌種到成熟,蘑菇大約需要五週時間,並且它們可以在被稱為蘑菇房的無窗、氣候受控的設施中全年種植。相比之下,Calyxt公司創造的基因編輯大豆和馬鈴薯需要數月才能進行田間測試,這就是該公司尋求並獲得監管許可,於去年冬天(2014-2015年)在阿根廷種植其大豆的原因。“你在赤道上來回奔波,”沃伊塔斯說,“這樣你一年可以進行多次種植。”Calyxt公司於去年10月從田間收穫了其首批北美基因編輯作物。

關於基因改造的長期擔憂之一是意想不到的後果的幽靈。在生物技術食品領域,這通常意味著意外的毒素或過敏原使改良食品不健康(這種擔憂從未在轉基因食品中得到證實),或者轉基因作物失控並破壞當地生態。CRISPR甚至讓像約翰·佩基亞這樣的人開始思考意想不到的經濟後果。佩基亞是賓夕法尼亞州立大學的兩名蘑菇教授之一,他大部分時間都在校園郊外一棟低矮的煤渣磚建築中度過,這裡是美國唯一的學術蘑菇研究中心所在地。2015年春天,佩基亞取出了一些楊的起始培養物,培育出了第一批基因編輯蘑菇。站在一個房間外,房間裡正在以80攝氏度的溫度釀造著一股蒸汽騰騰、臭氣熏天的蘑菇堆肥混合物,他指出,保質期更長的蘑菇可能會導致商店的需求減少,並可能引發意想不到的競爭。“你可能會向外國蘑菇進口開放邊境,”他補充道,“所以這是一把雙刃劍。”

在轉基因食品走向市場的曲折道路中,這裡還有一個值得深思的悖論。沒有人知道基因編輯蘑菇的味道如何。它們已經被蒸煮過,但不是為了食用。迄今為止創造的每一種蘑菇都在楊進行褐變測試後被銷燬。佩基亞說,一旦原理驗證完成,“我們就把它們蒸掉。”

無轉基因修飾

公眾會蒸、炒還是以其他方式歡迎基因編輯食品進入他們的廚房和餐盤?這可能是CRISPR食品故事中最引人入勝的章節中的核心問題,這與關於轉基因作物長達30年的動盪辯論的關鍵時刻不謀而合。

當楊向賓夕法尼亞州的農民——以及去年10月向美國農業部官員——描述他的蘑菇專案時,他用了一個明確的短語來描述他的程式:“無轉基因基因改造”。這個短語是經過精心設計的,旨在將像CRISPR這樣的新型高精度基因編輯技術與早期的農業生物技術區分開來,後者將外源DNA(轉基因)新增到植物物種中。對於楊和許多其他人來說,這種微妙的措辭對於重塑轉基因生物辯論非常重要。事實上,“GEO”(基因編輯生物的縮寫)這個首字母縮寫詞已經開始作為“GMO”或“GM”的替代品出現。

這種框架的重塑既是哲學上的,也是語義上的,並且它正在奧巴馬政府全面改革政府審查轉基因作物和食品的系統時展開。這個監管過程被稱為《生物技術監管協調框架》,自1992年以來一直沒有更新,它定義了美國農業部、食品和藥物管理局以及環境保護署的角色。CRISPR的威力增加了監管反思的緊迫性,科學家們正在利用這個機會重新審視一個非常古老的問題: “轉基因”究竟是什麼意思?沃伊塔斯在基因編輯糧食作物出版物和專利方面的良好記錄使他成為美國小型農業生物技術公司某種程度上的主編,當被問及這個問題時,他苦笑著回答說:“轉基因術語是一個棘手的問題。”

棘手之處在哪裡?大多數生物技術食品的批評者認為,任何形式的基因改造都只是基因改造,都可能帶來意想不到的突變或改變,從而可能對人類健康或環境構成風險。像沃伊塔斯和楊這樣的科學家回應說,所有形式的植物育種,可以追溯到3000年前新石器時代的農民創造麵包小麥,都涉及基因改造,並且使用傳統育種技術並非生物學上無害的過程。正如楊所說,它會產生“巨大的”基因破壞。(植物生物學家、美國科學促進會前主席尼娜·費多羅夫稱透過傳統育種創造的馴化版面包小麥為“基因怪物”。)

在20世紀70年代允許第一代農業生物技術出現的重組DNA時代之前,植物育種家通常求助於蠻力方法(X射線、伽馬射線或強力化學物質)來改變植物的DNA。儘管採用了這種粗暴的方法,但其中一些隨機的、人為的突變以產生理想農業性狀的方式修飾了基因:更高的產量,或更勻稱的水果,或在乾旱等不利條件下生長的能力。然後可以將這些有益突變與其他品種的有益性狀結合起來,但只能透過雜交——或植物交配。這種型別的雜交育種需要很長時間(通常為5到10年),但至少它是“自然的”。

但它也非常具有破壞性。任何時候,來自兩個不同個體的DNA在繁殖過程中結合在一起,無論是在人類還是植物中,DNA都會在一個稱為染色體重組的過程中被打亂。自發突變可能發生在每一代,當育種家選擇所需的性狀時,數百萬個DNA鹼基對可以被轉移。是的,它是自然的,但也“非常混亂”,沃伊塔斯說。“在這個過程中,你不僅僅移動一個基因,”他說。“你經常從野生物種中移動相當大的一段DNA。”此外,在育種過程中,所需的性狀通常會與同一段DNA上的不良性狀一起拖累;這種“連鎖累贅”實際上會損害自然育種的植物。根據最近關於水稻植物遺傳學的幾項發現,一些生物學家推測,馴化無意中引入了“沉默的”有害突變以及明顯的有益性狀。

儘管CRISPR比傳統育種更精確,但該技術並非萬無一失。精確切割工具有時會切割到意想不到的區域,這些“脫靶”切割的頻率引發了安全擔憂(這也是人類精子和卵細胞的基因編輯仍然被認為不安全和不道德的主要原因)。北卡羅來納州立大學的政策分析師詹妮弗·庫茲瑪自轉基因農業誕生之日起就一直在關注其科學——和政治,她說,“這種精確性有其價值,但它不一定與風險降低相關聯,”她補充說,脫靶切割“可能會引入不同的危害途徑。”博德研究所(擁有目前正在爭議中的專利)的馮張已經發表了幾項對CRISPR系統的改進,提高了特異性並減少了脫靶命中。

CRISPR的簡便性和相對經濟性也使學術實驗室和小型生物技術公司重新進入了歷史上一直由大型農業綜合企業壟斷的遊戲。只有資金雄厚的公司才能在一開始就負擔得起昂貴的監管考驗,迄今為止,幾乎每一項透過基因工程創造的作物改良都是為了提高農民或公司的糧食生產經濟效益,無論是孟山都公司抗除草劑田間作物產量的增加,還是Calgene公司命運多舛的Flavr-Savr番茄的運輸硬度。這些基因作物改良對農業綜合企業的吸引力大於對消費者的吸引力,而且它們不是很以食品為中心。正如加州大學戴維斯分校的一組農業政策專家最近觀察到的,“在過去十年半中一直主導該領域的跨國公司,在農藥和除草劑抗性性狀之外的創新方面並沒有光輝的記錄。”

新進入者為農業帶來了不同型別的創新。例如,沃伊塔斯認為,基因編輯的精確性使生物技術科學家能夠透過創造更健康、更安全的食品來瞄準消費者。沃伊塔斯和他的中國科學院同事高彩霞指出,植物含有許多“抗營養物質”:有害的自衛物質或直接的毒素,可以透過基因編輯去除以改善營養和味道性狀。例如,Calyxt公司的基因編輯馬鈴薯減少了與塊莖冷藏相關的苦味性狀。

但沃伊塔斯更進一步。他認為Calyxt大豆可以作為非轉基因產品出售給農民,因為與美國種植的90%的大豆不同,基因編輯品種不含任何轉基因成分。“很多人不想要轉基因產品,”他說。“我們也許可以用我們的產品生產非轉基因大豆油和非轉基因豆粕。”

像任何強大的新技術一樣,CRISPR激發了一些農業夢想家設想幾乎是科幻的未來農業場景——這些場景已經進入科學文獻。哥本哈根大學的植物生物學家邁克爾·帕爾姆格倫提出,科學家可以使用新的基因編輯技術來“復野化”糧食作物,也就是說,恢復在幾代農業育種過程中丟失的性狀。許多具有重要經濟意義的糧食作物——特別是水稻、小麥、橙子和香蕉——極易受到植物病原體的侵害;恢復丟失的基因可以提高抗病性。帕爾姆格倫和他的丹麥同事最近指出,這個想法旨在“逆轉育種的意外結果”。

復野化的嘗試已經在進行中,但帶有一點曲折。沃伊塔斯說,他的明尼蘇達大學實驗室並沒有將丟失的野生性狀恢復到馴養品種中,而是嘗試他稱之為“分子馴化”的方法:將農業上理想的基因從現有雜交種轉移回更耐寒、適應性更強的野生種,例如玉米和馬鈴薯的祖先形態。“通常只有少數關鍵變化發生——五、六或七個基因——才使雜草物種變得理想,例如果實大小或玉米穗數的變化,以及諸如此類的事情,”沃伊塔斯說。他說,與其將野生品種與馴養品種雜交(這將需要10年的育種方案),“也許我們可以直接介入並處理這些基因,馴化野生品種。”

早期跡象表明,包括CRISPR在內的基因編輯也可能享有更快的監管途徑。到目前為止,美國監管機構似乎至少將一些基因編輯作物視為與轉基因轉基因作物不同。當Calyxt公司首次詢問美國農業部其基因編輯馬鈴薯是否需要監管審查時,聯邦官員大約花了一年時間才在2014年8月得出結論,基因編輯不需要特別考慮;當該公司去年夏天帶著其基因編輯大豆再次找到美國農業部時,政府審查人員僅用了兩個月就得出了類似的結論。對於公司而言,這表明美國當局認為新技術從根本上不同於轉基因方法;對於批評者而言,這表明公司正在利用監管漏洞。楊的蘑菇可能是美國農業部考慮的第一種CRISPR食品。

像CRISPR這樣的新技術正在迫使一些政府重新考慮轉基因生物的定義。去年11月,瑞典農業委員會裁定,CRISPR誘導的一些植物突變不符合歐盟對轉基因生物的定義,阿根廷也得出了類似的結論,即某些基因編輯植物不屬於其轉基因生物法規的範圍。歐盟歷來限制轉基因植物,目前正在根據新的基因編輯技術審查政策,但其經常被推遲的法律分析最早也要到3月底才會公開。雖然沒有太多中間立場,但沃伊塔斯等人提出了一種潛在的妥協方案:導致突變或“敲除”的基因編輯應被視為類似於傳統的植物育種形式(例如,使用X射線產生突變),而引入新DNA的基因編輯(“敲入”)則應根據具體情況進行監管審查。

基因編輯作物在食品市場清算的日子可能不會太遙遠;沃伊塔斯估計,Calyxt公司將在2017年或2018年“小規模商業化”其大豆。“獲得足夠的種子,例如,種植50萬英畝,將需要一些時間,”他說。“但我們正在儘可能努力和快速地推進。”

公眾將如何回應?庫茲瑪預測,歷史上反對基因改造的人不會很快接受 CRISPR 這套說辭。“反對第一代轉基因生物的公眾不太可能接受第二代基因工程技術,僅僅因為你只是稍微調整了一點 DNA,”她說。“他們只是會把它與轉基因生物歸為一類。”庫茲瑪更擔心的是需要徹底改革整體監管結構,並在“拐點”上讓更多聲音參與審查過程,屆時,越來越多的基因編輯食品將湧入市場。

那麼蘑菇呢?除了楊亦農演講結束時的禮貌掌聲外,蘑菇種植戶的反應仍不明朗。楊亦農在告訴農民時也承認了這一點:“這是否可以商業化,取決於你們。”目前,抗褐變蘑菇只是一個實驗室專案,一個原理驗證。如果種植者不相信抗褐變蘑菇的價值,或者擔心消費者會避之不及,那麼這個經過精心編輯的蘑菇可能永遠不會重見天日。對於在黑暗中生長的蘑菇來說,這通常是件好事,但對於一項新興的、可能具有變革意義的技術來說,這或許更加不祥。

*編者注(4/12/16):印刷版文章中的這句話在網上釋出後經過編輯。原文錯誤地陳述了可與橄欖油和低芥酸菜籽油相媲美的脂肪型別。

**編者注(5/10/16):印刷版文章中的這段文字在網上釋出後經過編輯。原文錯誤地指出只有奶牛,而不是雄性和雌性荷斯坦牛都參與了基因編輯。

更多探索

 

精準基因組工程與農業:機遇與監管挑戰。丹尼爾·F·沃伊塔斯和高彩霞,發表於PLOS Biology,第 12 卷,第 6 期,文章編號 e1001877;2014 年 6 月 10 日。

衝突的未來:植物靶向基因改造的環境監管。亞當·科科托維奇和詹妮弗·庫茲瑪,發表於Bulletin of Science, Technology & Society,第 34 卷,第 3-4 期,第 108-120 頁;2014 年 6 月-8 月。

有機農業中新育種技術的可行性。馬丁·馬奇曼·安德森等人,發表於Trends in Plant Science,第 20 卷,第 7 期,第 426-434 頁;2015 年 7 月。

生物技術規則的面貌煥然一新。艾米麗·沃爾茨,發表於Nature Biotechnology,第 33 卷,第 12 期,第 1221-1222 頁;2015 年 12 月。

來自我們的檔案

 

基因精靈瑪格麗特·諾克斯;2014 年 12 月。

大眾科學線上

 

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斯蒂芬·S·霍爾是一位屢獲殊榮的科學作家和常駐撰稿人。他是《智慧:從哲學到神經科學》(克諾夫出版社,2010 年)等書的作者,這是他最近的作品。

更多作者:斯蒂芬·S·霍爾
大眾科學 Magazine Vol 314 Issue 3本文最初以“編輯蘑菇”為題發表於《大眾科學》雜誌 第 314 卷第 3 期(),第 56 頁
doi:10.1038/scientificamerican0316-56
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