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科普书评

基因组编辑新技术的兴起将带来的冲击

图书名称:《基因组编辑新技术的兴起将带来的冲击》

领衔专家:本书主要撰稿人是  高彩霞   季维智   杨焕明

出版社:中国科学技术出版社

ISBN:ISBN 978-7-5395-5046-8170-6

作者简介:

高彩霞 中科院遗传与发育所研究员,第五届农业转基因生物安全委员会委员,入选中科院“杰出技术人才”,主要从事重要农作物基因组编辑技术的研究与应用。

季维智 昆明理工大学灵长类转化医学研究中心主任,生物医学动物模型国家地方联合工程研究中心主任,云南省灵长类生物医学动物重点实验室主任。

杨焕明 世界杰出的基因组学家,华大基因主席、华大基因学院院长,中科院院士。

内容简介:本书记录了2016年9月中国科协在江苏常州召开的第114期新观点、新学说学术沙龙会议上,我国著名生命遗传学家就基因编辑工程取得的成绩和未来发展前瞻的展望。告诉我们生命科学的研究已经从“基因组时代”向“基因组编辑时代”迈进。这为人类深入了解复杂的生命现象,精准调控生命过程提供了前所未有的强有力的技术,在医疗健康、作物改良、微生物工程、环保等方面的应用将可能产生革命性的影响。

书评人:中科院理化技术研究所退休研究员   张建

基因组编辑新技术的兴起将带来的冲击

生命科学已进入基因组时代,基因组编辑的热潮席卷了整个生命科学领域,生命科学已经开启了基因组编辑的新时代。

说到基因组编辑,生物学科以外的人士可能还比较陌生,但如果提到转基因,那可能就是人人皆知,不少人还会谈虎色变,认为这是帝国主义妄图对我国灭族灭种的天大阴谋。其实,这完全是误解。

普通公众把所有采用现代生物技术改造的新品种都叫做“转基因”。不过在科学上,“转基因”和“基因编辑”是有根本差别的。“转基因”是在一种作物中转入一个或者几个新的基因,而“基因编辑”则是对作物本身的基因进行修改而不引入新的基因。转基因与杂交技术也有着不同的概念。

转基因技术与杂交技术一样,都是通过基因转移培育具有优良性状的作物,区别在于杂交育种是通过同种生物体内的基因相互交流的方式来实现优势互补,在杂交过程中基因以“批量”形式进行转移,而转基因技术目标性强,可实现跨物种间的特定基因转移。

袁隆平所研制的高产水稻属于杂交,不是转基因。杂交技术,是将同一个物种的某一个品种的基因成千上万个一起整合到某种目标品种内,至于整合的究竟是什么基因,究竟是多少个基因,究竟是有益还是有害基因,杂交育种者都不知道,当然别人更不知道。

严格点说,对植物而言,只要不是自花授粉,动物只要不是自体受精,就该算天然杂交。杂交育种培育的后代有一些会对人和生态系统造成严重危害,其安全评估要求太低,安全性比转基因技术培育的后代低得多。杂交育种技术要求低,有点基础的农民就可以自己搞,差不多是自己搞出来,觉得产量还可以就直接推广了。由此可见,杂交育种比转基因技术危险多了。

转基因育种技术,是将某种或某几种特定的已知的基因整合到非同一个物种的目标生物体内,由于基因是已知的、研究非常透彻的,故整合的基因对人类造成危害的可能性几乎是不会出现的。事实上,市场出售的转基因食品也确实从来没有出现过安全事故。再者,培育出来的品种,要经过成千上万次的非常严苛评估检测,因此,其安全性是远远高于杂交育种的,而杂交育种的安全性又远高于诱变育种。

2018年3月28日,美国农业部长Sonny Perdue发布了一份声明,澄清对包括基因编辑在内的“新育种技术”的监管要求,即:只要不是有害植物或者使用了有害植物,那么通过新育种技术得到的植物将不需要农业部的监管审批。美国生物技术新品种受到食药局(FDA)、农业部(USDA)和环保署(EPA)的联合监管,各自针对新物种的一部分风险进行评估。USDA负责对植物的影响,包括新植物以及自然界的其他植物的监管。对于传统的转基因作物,需要通过USDA的审批,获得“去监管”资格才可以商业化种植。

根据这一监管要求,那些没有转入新的基因,而只是通过“基因编辑”技术改变基因表达得到的新品种,就不再需要通过“去监管”评估。而实际上,当今生物育种技术中,采用基因编辑技术来进行的开发要更多。近年来成功上市的例子,比如高油酸大豆和不变色苹果都广受欢迎。

同样是基因编辑技术,运用在动物中的监管就要保守得多。2009年,美国FDA的指南是对含有“可遗传重组DNA”的动物采用新药监管流程。虽然动物不是药物,但FDA把动物体内的“重组DNA”当做药物,也就算是“与法有据”了。按照2009年的这份指南,采用基因编辑技术改造的动物也不需要经历新药监管流程。在2017年1月28日,FDA发布了新的指南,把“重组DNA”改成了“特意的基因改变”。基因编辑显然属于“特意的基因改变”,也就需要经历新药监管流程。

转基因动物的开发远比转基因植物要早。不过迄今为止,只有转基因三文鱼在加拿大获得商业化上市许可。虽然在美国通过了“食用安全”和“环境安全”评估,但也还没有获得商业销售许可。实际上,这种三文鱼早在1989年就开发出来了,此后的二三十年是花在了监管审批上。

因为审批时间的遥遥无期和巨大的花销(动则数百万美元),愿意采用基因技术改造动物的科学家和机构并不多。目前有两个颇具市场潜力的品种——一个是通过基因敲除技术获得了对“猪繁殖与呼吸综合症病毒(PRRSV)”抗性的猪,这种病毒感染在美国每年造成的损失约为6亿美元,而在欧洲则超过10亿美元;另一种是通过基因编辑让奶牛不长角,从而避免了“去角”的操作以及奶牛为此遭受的痛苦。

按照FDA新的监管要求,这两个原本不需要走“新药申请流程”,现在则需要遵循新药申请流程。这使得它们的商业化进程又婆娑迷离起来。

总之,基因编辑新物种的上市是一个漫长而复杂的过程,其审批过程比研究过程更漫长、更复杂。因此,我们完全可以说,只要是审批上市的物种都是安全的,大可不必谈虎色变。

基因编辑在生命科学的基础理论研究和生产应用上都带来了巨大的创新,在疾病模型构建、精准医疗、生物治疗、微生物改造、动植物遗传改良、育种技术、促进农牧渔业生产、医疗健康等方面均已显露光明的前景,预期将会获得越来越大的应用。

如果您想进一步了解这个生命科学的前沿与重大核心问题,了解这些与国计民生和您自己的身体健康都有重大关系问题的详情,就请翻开本书认真阅读吧!