农业巨头孟山都已从博德研究所获得CRISPR-Cas9基因编辑技术的许可,用于种子开发,该公司周四宣布了这一消息。此举有望加速和简化耐旱作物或具有消费者喜好特性的作物的培育,例如脂肪含量与橄榄油一样健康的豆油。
但这项协议附带了一些限制,这些限制体现了CRISPR惊人的力量,以及公众对转基因作物的普遍担忧:孟山都不能将其用于基因驱动,这项有争议的技术可以将某个性状传播到整个种群,带来未知的后果。
自2013年以来,博德研究所已为使用CRISPR-Cas9的商业研究发放了十多项许可,包括授予Editas Medicine、GE Healthcare和Evotec。这是首次用于农业用途。农作物的基因编辑有望提高产量,减少化学农药的使用(植物可以进行基因改造以抵抗昆虫),并使作物品种更能耐受因全球气候变化而日益频繁的干旱。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您将有助于确保未来能够继续看到关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的报道。
但是,正如博德研究所首席商务官Issi Rozen在一篇博客文章中写道,“正如在生物医学领域一样,在农业中使用基因组编辑技术也会引发重要的伦理和安全问题。”
在这些担忧中,首要的是基因驱动,其中基于CRISPR的基因组编辑改变了正常的遗传方式,使得性状总是传递给后代。这可能会在短短几代人的时间内将一种新的基因传播到整个种群。如果该性状是,例如,杀死昆虫的能力,那么使该基因在作物中无处不在可能会对生态系统构成未知的威胁,美国国家研究委员会最近的一份报告警告说。
博德研究所还规定,孟山都不得使用CRISPR-Cas9技术来创造不育(“终结者”)种子。在这种方法中,基因改造后的作物不产生可育种子,因此农民每年都必须购买种子,这对他们来说是一种经济负担,但对种子公司来说却是一大利好。目前尚未有此类作物进行商业部署,《联合国生物多样性公约》建议不要开发此类作物。
这项非独家许可也不能用于与吸烟相关的烟草研发。这可能包括使植物更能耐受极端温度或病虫害,这可能会提高农民从其有害产品中获得的产量。
本月同意被德国制药和农药制造商拜耳收购的孟山都,长期以来一直是备受争议的转基因生物(GMO)开发领域的领导者。从1990年代开始,它推出了玉米、大豆、油菜籽和其他转基因作物,例如,这些作物经过基因改造可以抵抗其Roundup除草剂,从而使农民可以在没有附带损害的情况下施用除草剂并提高产量。由于转基因生物对生态系统的安全性尚未得到许多环保组织的满意证明,并且由于直到最近食品中存在转基因成分才需要贴标签,因此它们引发了全球范围内的争议已超过十年。
孟山都认为,CRISPR将比转基因生物背后使用了数十年的技术强大得多。该技术将外源基因随机插入植物的基因组中。孟山都生物技术负责人Tom Adams说,绝大多数插入都没有达到预期效果,因此改变作物的性状需要数年时间。
他在许可宣布之前告诉STAT,“但是通过基因组编辑,你可以将性状定向到你想要的位置,并且可以将性状连接起来,使它们彼此相邻”,并且在未来世代中可靠地一起传递下去。
此外,他说,在转基因生物中,“你仍然拥有最初存在的基因”,这可能会对新性状起到制约作用。然而,当CRISPR将基因改变成使植物能够耐受胁迫、疾病或病虫害的形式时,最初的非耐受基因就消失了,就像一个被纠正的错别字。亚当斯说,由于CRISPR的精确性和强大功能,“我认为我们将会看到”在改变作物性状方面,与传统转基因生物创造所允许的速度相比,速度会加快。
CRISPR对种子公司的诱人之处还有另一个原因。美国农业部表示,由于该技术不会将外源基因插入植物,而是删除或修改现有基因,因此CRISPR作物(例如,切开后不会变棕色的蘑菇,或杜邦先锋公司正在开发的耐旱玉米)不需要像转基因生物那样获得监管部门的批准。
这引起了一些传统转基因生物反对者的警觉。“我们对当前的监管方法不满意,”食品与水观察组织的助理主任帕蒂·洛维拉说。她说,CRISPR作物可能与转基因生物一样存在“类似的安全问题”:“我们真的理解支持者所说的那样吗——基因组编辑非常精确,以至于它不会影响其他任何东西?这假定我们对复杂的生化过程的了解程度是我们不确定的。”
亚当斯说,基因驱动和终结者基因“无论如何都不是我们想用这项技术做的事情。我们一致认为,基因驱动在现阶段最好不要被提出。我们看到它有很多潜力,所以使用它真的很有诱惑力”,但“在我们知道如何控制它之前”不会这样做。
其他几家公司也在积极追求基因编辑作物。总部位于明尼苏达州的Cellectis的子公司Calyxt正在使用一种早于CRISPR-Cas9的基因编辑技术TALEN,来生产麸质含量较低的小麦、油类类似于橄榄油的大豆,以及油炸后不含致癌物丙烯酰胺的土豆。Calyxt尚未与任何种子公司合作。
杜邦公司正在与Caribou Biosciences合作,利用CRISPR技术对玉米和小麦进行基因编辑,以提高其耐旱性和其他性状。一位女发言人表示,该公司“无法透露”杜邦协议是否允许使用CRISPR技术开发农作物的基因驱动。
Caribou是由加州大学伯克利分校的CRISPR先驱詹妮弗·杜德纳共同创立的,该大学已质疑了授予博德研究所的CRISPR专利。孟山都对此并不担心。
亚当斯说:“知识产权[intellectual property]在一段时间内会很复杂,但一切都会自行解决。”