昆虫作为家禽、鱼类、猪、牛甚至宠物食品的饲料已在商业上取得进展，但目前仍属于小众产品。然而，生物技术工具正在使育种者能够提高昆虫产量，并且随着新的投资，他们的方法正获得 traction。
在过去的几年里，生产黑水虻（BSF，或Hermetia illucens）和粉虫（Tenebrio molitor）的公司取得了长足发展，为昆虫产品进入欧洲和亚洲市场铺平了道路。昆虫工厂正在扩张，一些公司正在应用基因编辑来提高蛋白质质量并加速孵化和生长。如果这种势头持续下去，昆虫蛋白市场预计到2027年将增长$11.4亿美元。
在以色列，一个由以色列创新局支持的昆虫基动物饲料公司联盟于一月份成立，将他们与使用机器学习和苍蝇基因组学优化和扩大 BSF 生产以及昆虫营养成分的研究人员聚集在一起。这些公司——Entoprotech、FreezeM、Ambar、Shachar、NRGene、NeoManna、BugEra 和 Rafael Feed Mills——与来自五所学术机构的学术研究人员一起，他们都在编辑苍蝇基因组序列中的基因以增强育种。
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该联盟的一部分是位于 Nachshonim 的 FreezeM。这家初创公司由三位魏茨曼科学研究所的博士毕业生创立，他们开发了一种技术，可以诱导新生幼虫进入休眠状态，以延长运输目的的保质期。FreezeM 联合创始人兼首席执行官 Yuval Gilad 表示，这是一种通过环境条件获得的“暂停幼虫”阶段，就像冬眠一样，它是可逆的。
FreezeM 还转向 CRISPR–Cas9 来改善 BSF 品系的营养成分。该公司已部署 400 个 CRISPR–Cas9 指导 RNA，目标是控制代谢的约 150 个基因，这产生了幼虫更大、幼虫期更长且抗压能力更强的品系。
他们编辑的基因之一是幼虫蜕皮成蛹的关键调节因子，当对其进行调整时，产生的幼虫比未编辑的幼虫大 50%。值得关注的其他基因是控制几丁质的基因，几丁质是构成昆虫外骨骼的硬质多糖。FreezeM 联合创始人兼首席技术官 Idan Alyagor 表示，减少几丁质将证明对优化水产养殖饲料非常有价值。
另一家以色列公司 BugEra 是一家来自本古里安大学的初创公司，正在对黑水虻品系进行基因工程改造，以用作生物燃料。蝇蛆富含脂质，可以为作物油提供可持续的替代品。另一个优势是 BSF 养殖可以利用循环经济机会。“BSF 可以在不同的基质上饲养，例如食物垃圾和粪便，”位于贝尔谢巴的生物技术公司首席执行官兼联合创始人 Yoav Etgar 说。然而，BugEra 首席技术官兼联合创始人 Anna Melkov 表示，迄今为止，蝇油尚未在商业上取得成功，因为市场一直倾向于饲料生产。
为了克服这种偏见，BugEra 开发了一种脂质含量翻倍的 BSF 品系，使用 CRISPR–Cas9 基因编辑技术来修改参与脂肪代谢的基因。由于识别具有理想突变的苍蝇非常耗时并且可能成为瓶颈，BugEra 开发了一种允许每天提取和筛选数百个个体的 DNA 提取和筛选技术。这家初创公司还期望添加诸如眼睛颜色之类的表型标记，以进一步加速筛选，以及基因下调技术，例如 RNA 干扰 (RNAi)，以拓宽 BSF 品系的特征。
与此同时，英国昆虫遗传学公司 Beta Bugs 专注于选择具有最佳育种性状的品系。该公司位于爱丁堡附近罗兹林创新中心的设施的科学家首先从他们的昆虫种群中收集物理和环境昆虫参数，选择增加幼虫生物量、更快的发育速度和更多的产卵量。这种方法使他们能够将有利的遗传因素与可能的环境变量区分开来：“我们可以确信，我们的昆虫性能的提高不是因为它们获得了更多的食物，或者在更高的温度下饲养，而是因为我们正在改善潜在的遗传因素，”该公司首席执行官 Thomas Farrugia 说。Beta Bugs 向昆虫养殖行业的客户运送 BSF 品系。
为了支持该行业的扩张，Beta Bugs 最近与 BSF 公司 Better Origin 和其他商业昆虫生产商共同创立了英国昆虫生物转化协会。他们的目标是提高人们对昆虫养殖在减少食物浪费同时提供高质量动物饲料、油脂和肥料方面可以发挥的作用的认识。他们还致力于通过与英国政府的合作来加快监管途径。
一种俗称粉虫的甲虫幼虫也是对昆虫养殖场日益增长的兴趣的一部分。Beta Hatch 生产粉虫（Tenebrio molitor 的幼虫）用于水产养殖和农场动物营养以及宠物食品。“昆虫在食物供应链中的潜力是巨大的，”昆虫学家 Virginia Emery 说，她是 Beta Hatch 的创始人兼首席执行官。除了为动物饲料和植物肥料提供高质量的营养外，拟步甲科的幼虫还因其消化能力而引人注目，其中包括塑料废物生物降解。“唯一已知的生物降解泡沫塑料的方法是在粉虫的肠道中，”Emery 说，并补充说蠕虫可以消化和消除有害的霉菌毒素并处理各种废物。
Beta Hatch 部署基因组工具，以尽可能高效和可扩展的方式饲养昆虫。通过选择性育种，科学家们绘制了关键性状（如体重和发育时间），跟踪它们的遗传力，并监测其育种种群的基因组多样性。此外，Beta Hatch 正在开发 CRISPR 概念验证工具包，以在其昆虫中生产定制蛋白质。
另一家在市场上销售产品的粉虫养殖场是 Ÿnsect。其蛋白质成分已用于美国豪华狗粮品牌 Bernie's 等产品中，并出口到世界各地，用于宠物食品或喂养鱼类、为植物施肥以及供人类食用。这家总部位于巴黎的公司由四位科学家和环保活动家于 2011 年创立，他们的愿景是为饲料和食品生产一种替代性的可持续产品。他们建立了由机器人驱动的垂直昆虫养殖场，每个养殖场每年可生产数吨粉虫产品，2021 年，欧洲食品安全局认为粉虫对人类食用是安全的。
2023 年 6 月，Ÿnsect 推出了世界首个用于昆虫育种的高密度基因芯片。该芯片包含 679,205 个单核苷酸多态性，覆盖了粉虫 99% 以上的编码区域。它可以帮助科学家识别与生长性能、繁殖或抗病性等感兴趣的性状相关的基因。该公司计划将名为 AxiomYNS_Mol1 的新芯片提供给更广泛的科学界，以帮助用户解读生物途径、回答基本问题或改进具有所需性状的粉虫品系的选择。
总而言之，凭借这些公司的工作和基因编辑工具，昆虫养殖作为动物蛋白的替代来源在全球食品经济中越来越受欢迎。
本文经许可转载，并于 2023 年 8 月 11 日首次发表于《自然》杂志。