美国放行基因编辑蘑菇和玉米 不含任何外源DNA

文章来源:财经
字体:
发布时间:2016-05-18 16:26:40

  在不到一周的时间里,美国农业部相继豁免了一种基因编辑蘑菇和一种基因编辑玉米的监管。

  它们都采用了一种名为CRISPR/Cas9的基因编辑技术,这一消息让许多正在使用这一技术的人感到欢欣鼓舞。
  美国农业部在4月13日给宾夕法尼亚州立大学教授杨亦农发信称,他所培育的CRISPR基因编辑白蘑菇不会受到该机构的监管,从而使这种蘑菇成为第一个脱离管控的CRISPR生物;五天后,农化巨头杜邦先锋公司雄心勃勃地宣布,其第一个CRISPR玉米的上市计划,最早于2021年让农民种上这种杂交玉米——它也刚刚获得美国农业部的放行。
  一直以来,转基因农作物受到较为严格的监管。但随着以CRISPR为代表的基因编辑技术的发展,这套监管程序显得有些繁琐。现在,美国的监管部门率先敞开口子,势必加快基因编辑作物的上市速度,同时让美国本土公司获得先发优势。
  与转基因的不同
  杨亦农所在的宾夕法尼亚州是美国的蘑菇主产地,这里的种植者平均每天生产约500吨蘑菇。
  一个让人头疼的问题长期存在。蘑菇在采摘后,极易发生褐变,影响质量;而且,蘑菇对磕碰极为敏感,即便小心翼翼地拣货和包装,也难免激活那些加速蘑菇腐烂的酶。总会有一部分蘑菇还没有到消费者的手中,就已褐变甚至腐烂。
  一种叫做多酚氧化酶的物质,会让蘑菇褐变。一个普通的白蘑菇,含有六个编码多酚氧化酶的基因,杨亦农使用CRISPR技术敲除了一个,就使酶的活性降低了30%,从而让蘑菇具备抵抗褐变的能力,也让它拥有更长的保质期。
  现在已应用的基因编辑技术,都是在生物自身基因组上进行改造,通过敲除几个碱基对或者一段DNA序列,让作物获得优良性状,并未引入其他生物的外源基因。这样一来,即使在分子检测中,也无法区分基因编辑作物与常规育种的作物。
  一般的转基因作物最明显的特征,是具有外源生物的DNA。比如,目前种植面积最大的抗虫作物和抗除草剂作物,都是通过添加细菌基因到植物中,从而使作物能够耐害虫以及除草剂。
  美国农业部对采用基因编辑技术的新型作物网开一面,就是由于基因编辑后的作物,不含任何新引入的遗传物质或外源DNA。
  实际上,无论基因编辑技术还是普通的转基因技术,与实践了数千年的杂交育种技术相比,对生物体自身的干扰程度都要低。比如,在杂交过程中,会转移远缘野生物种的大量DNA。一些科学家推测,杂交驯化过程中,引入那些明显的优良性状的同时,也带来了一些“沉默”的有害变异。
  在多种基因编辑技术中,CRISPR/Cas9是2012年才出现的新工具,构成简单、方法快速且易操作是它的独特优势。杨亦农的实验室研发出抗褐变的蘑菇,仅用了两个月时间。
  在他看来,任何一个有经验的分子生物学家,都能在三天时间内建立起一个量身定制的突变工具,用于编辑培养中的细胞的任何一个基因。其中植物细胞容易再生植株,就获得基因编辑过的作物了。
  要知道,育种家在作物选育过程中,常靠碰运气,相当耗时间。杂交小麦推广者诺曼·伯劳格(Norman Borlaug)改良一种小麦品种用了几乎20年;而利用CRISPR/Cas9技术,一个品种的某一个基因的改良只需几周。
  新技术的成本,低得令人难以置信。杨亦农估计,如果不考虑人力成本,实验花费可能还不到1万美元。这在农业生物技术领域,成本几乎可以忽略不计。现在,许多小型生物公司都可以按照客户要求,制备相应的CRISPR复合体来编辑指定基因。
  正是基因编辑技术的精准性,让科学家有了更大的探索空间,允许他们将目标转向消费者所关心的性状,研发出更健康、更安全的食品。杨亦农并不是专业研究蘑菇的,他在美国的主要科研方向是水稻抗病。
  他想在CRISPR技术上做一些改进和突破,以便让水稻具有抗旱、抗病的性状,同时还能增加营养吸收能力。“将这些性状的改良整合在一起。有一定的难度,但这是我们的研究方向。”杨亦农告诉《财经》记者。
  毫无疑问,科学家已经掌握当下进行植物基因组编辑的极佳工具,它在人类细胞系、斑马鱼、小鼠、果蝇和酵母等多个物种中,都有快速的应用进展。
  重新定义转基因?
  在过去五年间,已有约30种基因改造生物避开美国农业部监管系统,大多数为植物。在每个案例中,美国农业部均表示,这些生物不符合该机构必须管控的标准。
  在这些被豁免监管的基因改造生物中,一些是由CRISPR以外的其他基因编辑技术生成。比如,Calyxt公司利用TALEN基因编辑技术,研发出两个可以产生更健康油脂的大豆品种,其中的单不饱和脂肪酸含量甚至与橄榄油和菜籽油相当。目前,这些植物已经在美国的田地里种植。
  美国农业部曾表示,在美国,基因编辑产品是遵循个案分析的原则、以科学为基础进行的。在无法区分基因编辑产品与常规育种产品的情况下,两种产品应该等同对待。
  尽管基因编辑蘑菇已获放行,但杨亦农还没想好如何将其商品化,“需要与大学和有关公司商谈”。2015年9月,宾夕法尼亚州立大学已经对这一技术提出了专利申请。
  被农业部“开绿灯”的转基因生物,如果作为食品上市,还要接受美国食品药品监督管理局(FDA)的监管。对于转基因食品,FDA建议,在将转基因产品送上餐桌前,研发公司应自愿向FDA提交产品实验数据,进行“咨询”。
  杨亦农认为,尽管FDA的审查是自愿、非强制的咨询过程,为慎重起见,新一代基因编辑作物也会送到FDA审批。只要证明与常规品种没有实质性差异,FDA应会放行。
  作为全球转基因作物第一种植大国,美国的监管原则是,着重于管理转基因技术的产品,而不是研发、生产过程,在确保公共安全的同时,也不会因过于严苛的管理而妨碍技术发展。
  其管理政策主要依据《生物技术管理协调框架》,这一框架定义了美国农业部、食品药品管理局和环境保护局的监管职责。不过,这一框架自1992年后从未更新过,当时科学家通常使用来自植物病毒或细菌的基因元件来改造作物。因此,框架的一大原则就是行使职权,约束“植物加害物”的释放。
  现在,CRISPR技术的迅速崛起,使得对此监管框架的重新思考变得非常紧迫。美国农业部的观点是,只要基因编辑作物中不含有来源于植物害虫的DNA,则不认为其是转基因作物。
  一些国家在重新审视转基因的定义。2015年,瑞典农业委员会明确解释,某些由CRISPR引入的植物突变,并不符合欧盟对转基因的定义;阿根廷也认为,基因编辑作物并不属于转基因的监管范畴;德国称,使用比较古老的寡聚核苷酸法得到的基因编辑油菜,并不属于转基因生物,因为无法将它与常规突变得到的产品区分开来。
  最近,历来对转基因植物有诸多限制的欧盟,也开始审视其针对基因编辑技术的政策,内部尚未达成一致意见。
  一个比较复杂的原因是,尽管目前基因编辑技术都应用于基因敲除,所得到的新植物在转基因立法管辖范围之外;但随着重写基因或插入新基因等更复杂的编辑技术出现,引入了外源基因,这样所得到的新植物又可能需要法规监管。同一项技术,以不同的目的使用,会得到不同的结果。
  转基因作物监管是一项巨大的负担。一份行业调查表明,一个转基因作物开发的费用约在1.36亿美元,其中法规方面需3500万美元。尽管美国农业部试着将其缩短至13个-16个月,但实际的审查工作完成一般要2年-5年。
  中科院遗传与发育研究所生物学研究中心高级工程师姜韬对《财经》记者分析,如果CRISPR技术被纳入转基因作物监管体系,“整个安全评价过一遍大概要花费上亿元左右,目前需要5年-10年,这样可能极大地阻碍这项技术造福社会”。
  自1996年美国开启转基因作物的大规模商业化种植以来,只有财大气粗的种业巨头能够负担耗资甚多的监管费用。至今30年过去,只有抗虫和抗除草剂两类转基因作物取得了商业上的成功。
  而基因编辑技术所带来的简单、高精度和低成本,使得许多小型科研机构和生物技术公司也能参与到被巨头主宰的游戏中,这将大大增加产业的活力。
  合理监管
  在向美国农业部官员讲述蘑菇研究时,杨亦农小心地将研究过程称为“非转基因的遗传修饰”,这一经过仔细推敲的词语,尝试将CRISPR之类的基因编辑技术,与早期的、需要向某种植物中导入外源DNA的技术区分开来。
  国内的研究者也在讨论,将基因编缉育种技术跟“转基因”切割,建议采用“精准育种技术”或“先进育种技术”等概念。也许通过用词的重新构造,可以让基因编缉技术摆脱转基因技术当下的遭遇。
  尽管科学界许多人士认为,转基因产品对消费者产生的风险并不比常规作物更大,但各种原因使公众对转基因产品的负面印象根深蒂固,难以扭转。
  一个经基因编辑的品种上市,就要考虑消费者的接受程度。因此,“基因编辑作物上市还需要几年”。杨亦农分析。
  舆论让转基因作物的监管者——中国农业部也倍感压力,这使绝大部分转基因作物的商业化种植,遥遥无期。
  当CRISPR技术公开发表之后,一些中国科学家迅速投入研究,并很快做出成果。佼佼者之一、中科院遗传与发育研究所研究员高彩霞,在2013年8月首次证实CRISPR/Cas9系统能够用于植物的基因组编辑,并获得了世界上第一株CRISPR编辑的植物;2014年利用TALEN和CRISPR/Cas9技术,获得了对白粉病具有广谱抗性的小麦。这项研究引领了植物领域基因组编辑的浪潮。
  论文数据也能说明问题,目前在全球范围内,CRISPR技术在植物领域的原始文献大概有100篇,其中约一半是在中国做的。
  尽管国内有部分植物基因编辑的研究触碰到了世界先进水平,但这些新品种没能像美国那样、避免跟转基因作物同等监管,成为产品。用姜韬的话讲,甚至连推广的迹象都没有。
  国内的监管程序,制约了基因编辑作物的应用。姜韬告诉《财经》记者,美国不对作物改良的过程进行监管,只对最后的产物进行监管,只要其安全就可以。这和中国的监管制度很不同,中国转基因监管有一整套非常复杂的程序,往往陷入一个漫长的审报过程中。
  一位知情人透露,近期,农业部和有关专家在讨论,要把基因编辑技术纳入转基因监管体系,这使技术发展情况“不乐观”。按照《农业转基因生物安全管理条例》定义,“农业转基因生物是指利用基因工程技术改变基因组构成,用于农业生产或者农产品(13.500, 0.08, 0.60%)加工的动植物、微生物及其产品。”
  由此看来,基因编辑技术既然是在作物基因组水平上的遗传修饰,也许难逃转基因生物范畴。不过,姜韬认为,基因编缉技术有的是单纯把某个基因敲除,没有引入任何外源DNA,这在最终产品中当然根本检测不到外源基因,因此,大量的新产品不应作为转基因产品来管理;而采用同样的技术,把某段基因加进去,这可能会被列入监管。
  在美国释放出给基因编缉育种技术“松绑”的明确信号后,科研人士呼吁,中国也需要一个合理的简化监管程序。
  2016年初,农业部副部长、中国科学院院士李家洋与合作者在国际学术期刊《自然·遗传》发表评述文章称,没有理由对含有基因敲除或核苷酸变异的基因编缉作物进行监管,这些基因组的微小变化,要么已经存在于现有物种或近缘野生种内并有详细记录,要么是合理预期通过自发突变也能够产生。所以,它们应当被视为与常规育种方法中使用的那些技术一样,而常规育种方法得到的作物并不需要被监管。
  李家洋等作者呼吁其他国家在基因编辑作物的监管上效仿美、德等国的合理做法,“这个世界已无法承受再一次错失良机”。
  高彩霞告诉《财经》记者,她不知道政策走向。她倾向认为,基因编辑技术可能会被纳入转基因体系监管,但不可能与转基因作物的监管体系完全一样,“我相信我们国家应该会和国际逐渐接轨,只是时间的问题。”

 

热门图片