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“切”肉羊和高产水稻的基因编辑对你我的生活有什么影响?

近日,江苏省农业科学院获得世界首个基因编辑胡羊的消息引起广泛关注。基因编辑技术被认为是生物育种的前沿技术,有望帮助解决关键领域的“瓶颈”问题。这是什么“科技武器”,有什么用途,未来发展在哪里空,应该如何监管?记者采访了相关专家了解情况。

基因编辑有什么好处?

近年来,基因编辑技术的相关研究在世界范围内方兴未艾。目前,世界上已经有许多基因编辑产品投放市场。基因编辑猪“GalSafe Pig”于去年12月获得美国美国食品药品监督管理局食品和药物管理局(FDA)批准,可用于生产医疗产品和食用产品。日本也批准了基因编辑番茄上市。

在国内,江苏省农科院畜牧研究所近日公布了世界首只基因编辑湖羊,该羊是研究人员利用新一代精确基因编辑工具CRISPR-Cas9获得的。到目前为止,已经出生了五只湖羊,其中两只生长速度明显加快,两个月大的体重比普通湖羊大25%左右。

无独有偶,2020年,中国水产科学研究院珠江水产研究所等单位利用基因编辑技术,敲除了黄颡鱼的肌肉生长抑制素(MSTN),成功选育出生长快、肉质高、规格大的黄颡鱼新品系。

中国科学院上海植物胁迫生物学研究中心主任、美国科学院院士朱健康在接受Zhongxin.com采访时表示,由于政策原因,上述基因编辑胡杨和黄颡鱼无法上市,目前国内民众无法购买。目前,中国的基因编辑技术大多停留在科研水平。

事实上,基因编辑技术的应用不仅可以使动物变得更大,肉质更好,而且可以提高作物的产量和质量。中国在转基因农产品的研究和开发方面取得了快速进展。朱健康团队开发了高产、抗除草剂的转基因水稻、高油酸含量的玉米、油菜、超高维度的莴苣和番茄等。

朱健康介绍说,他的团队与山东省济南市合作的基因编辑产业化平台获得了一系列基因编辑新品种,这些新农产品的总体质量得到了提高。其中,水稻新品种亩产量提高15%以上,大豆油酸含量达到80%以上。

基因编辑是转基因吗?

基因编辑技术历史悠久。2013年,Emmanuelle Charpentier和Jennifer A.Doudna两位科学家开发了新一代精确基因编辑工具CRISPR-Cas9,使基因编辑更加精确高效,并“通过上一段楼梯”进行了相关研究。这项技术也为他们赢得了2020年诺贝尔化学奖。

对此,朱健康称赞“基因编辑追求精确编辑,任何基因都可以根据需要进行编辑”。CRISPR-Cas9技术优于传统的锌指核酸酶技术,是革命性的变革。

以CRISPR-Cas9技术为例,他解释说,99.9%的基因编辑是“减法”,CRISPR就像一把“基因剪刀”,Cas9等Cas酶是能够切割DNA的内切核酸酶。当基因被“切割”时,细胞会修复断裂并产生变异,这将使基因失活,从而不起作用。

很多人把基因编辑和转基因混为一谈。事实上,基因编辑和转基因、全基因组选择、杂交育种等技术都是生物育种中的重要技术。目前,基因编辑技术已经广泛应用于动植物领域。它和转基因技术有什么异同?

朱健康告诉记者,两者的区别在于,转基因是将人工分离或修饰的基因引入生物体的基因组,含有外源基因。基因编辑虽然需要转移基因的操作,但是基因编辑的产物最终并不包含外源基因,外源工具可以在编辑后分离。相当于传统的诱变产品,不含外源基因。正因为如此,许多国家都没有将基因编辑纳入转基因管理。

此前,中国科学院院士、中国科学院遗传与发展研究所研究员李家洋也对基因编辑与转基因技术的区别进行了界定。他指出,转基因技术就像是在修改一篇文章时插入了一大段内容;基因编辑技术是对单个词进行修改,对文章整体结构影响不大,但文章关键部分的意义却大相径庭。

基因编辑可用于“弯道超车”

近年来,生物育种技术越来越受到社会各界的关注。中共十九届五中全会提出,要把生物育种列为加强国家战略力量重点发展的八大前沿领域之一。中国农业和农村事务部科技教育司二级巡视员张文指出,目前以全基因组选择性育种、转基因技术和基因编辑为代表的生物育种技术已成为国际育种的前沿和核心。

“小麦、水稻、玉米等生物育种需要培育抗虫、高产、优质的品种,基因编辑技术是目前生物育种中最先进、最优越的技术。”朱健康说,中国很多高端蔬菜种子都是从国外提供的,要赶上传统育种方法需要很多年,但如果基因编辑技术用得好,“弯道超车”是可以实现的。

值得注意的是,虽然基因编辑技术在生物育种等地方有突出表现,但不同国家对基因编辑的态度是不同的。美国、日本、阿根廷等国家都对基因编辑做出了相关规定。如果产品基因组不含新基因,则不属于转基因生物的监管范围。但欧洲法院裁定,基因编辑产品应按转基因产品进行监管。

如何才能保证基因编辑产品的生物安全性?朱健康表示,无论是生物安全、环境安全还是食品安全,原则上都要求保证产品与传统产品一致,而基因编辑技术对原生动物的改变较少,多一个碱基少一个碱基的基因改变与传统的自然改变相同,不会产生额外的风险。

目前很多人把基因编辑育种等同于常规育种,也有人认为基因编辑育种应该作为转基因育种来管理。如何监管未来的基因编辑技术?朱健康建议尽快出台明确、科学、可操作的基因编辑法律、法规和政策,不含外源基因的基因编辑作物应被视为常规育种作物,而不是受转基因调控。这样,我国可以尽快将基因编辑的R&D优势转化为产品优势和产业优势,为保障国家粮食安全和生态安全提供有力支持。

“切”肉羊和高产水稻的基因编辑对你我的生活有什么影响?