【科技．未来】编辑动物基因　可掀食物革命？

能抵抗炎夏的安格斯牛、不会染上禽流感的鸡、羊毛更长的山羊……为增加农产量，改善动物福利，近年科学界正掀起一场以基因编辑（gene editing）改造牲畜组织的革命。但近日美国食物及药物管理局（FDA）仔细观察其中一只经编辑的动物—名为Buri的无角乳牛，竟发现其基因组含有细菌的DNA，更包括一段抗生素耐药性的基因。本来潜力无穷的基因编辑，会否就此走上过往基因改造的失败道路？

霍尔斯坦乳牛（Holstein，又名荷兰乳牛）的牛角可以长得很大，会对族群中其他动物及照顾牠们的农场员工构成危险。一般情况下，农夫会在牠们幼年时割下牛角，但过程不但对乳牛造成痛苦，也增加了成本，农夫更会用上烧红的铁或腐蚀性化学剂，以免牛角重生。

编辑乳牛遇上细菌

有见及此，美国基因公司Recombinetics透过基因编辑制造出无角乳牛。该公司先从荷兰乳牛抽取皮肤细胞，然后使用基因编辑工具将原来的、不想要的基因剪走，再把预先准备好的DNA 模板插入其中，替换成想要的“无角”基因。这些编辑了的皮肤细胞其后被复制，并于2015年经代母诞生出两只无角小牛Buri和Spotigy。Spotigy其后被屠宰，用作分析组织，Buri则活着并有17只后代，分散于美国加州大学戴维斯分校的研究设施和澳大利亚一个农场。

“我们知道那基因确实需要去哪个位置，我们也将它放到那确实位置。”Recombinetics负责人在2017年说，“我们有所有科研数据，可证明没有脱靶效应（off-target effect）。”但基因编辑并非拥护者所说般可预测和可靠，过程中需要在DNA上作准确改变，或会在无人察觉之下引入了意料之外的重要改变。

Recombinetics只是这股基因编辑农场动物潮流的其中一员。英国爱丁堡大学罗斯林研究所和美国密苏里大学遗传学家Randall Prather曾分别以基因编辑技术育成能抵抗俗称蓝耳症（PRRS）的猪。方法是把猪只DNA上的一小截基因删除，经编辑的猪只即使曝露于PRRS病毒或延长与受感染同伴的同居时间，都不会遭到感染。“这就是所谓的完全免疫。”罗斯林研究所研究员Christine Tait-Burkard说。

今年1月，罗斯林研究所还宣布会培养对流感免疫的鸡，并表示正研究如何修改动物基因，以对抗大肠杆菌（E. coli）和曲状杆菌（campylobacter）。另有其他科学家正欲解决威胁蚝的疱疹病毒，以及让三文鱼免疫阿米巴鳃病（amoebic gill disease）。

预防疾病增加产量

在巴西，有科学家希望外地品种也能适应当地气候。美国是安格斯（Angus）牛肉的最大产地，而巴西牛肉主要来自瘤牛（Zebu）。巴西国家农业研究机构Embrapa研究副总监Fernando Flores表示，在全球市场中，每磅美国牛肉比巴西牛肉贵约50％，其中一个原因是“瘤牛肉不够腍，比较瘦，没有什么脂肪，不会有油花纹”。此外，巴西本地对安格斯牛肉的需求不断上升，导致愈来愈多牧场主希望饲养安格斯牛。

问题是，巴西夏天的炎热天气会令安格斯牛无胃口，不长肉。Sonstegard解释：“当气温超过华氏90度（约摄氏32.2度），牠们就很辛苦。”Recombinetics子公司Acceligen行政总裁Tad Sonstegard认为自己找到解决方法。数年前，他在牛只品种Senepol身上发现一种让牛只能适应炎热气候的耐热基因SLICK，他深信可透过基因编辑在安格斯牛引入SLICK。之所以用基因编辑而非传统交叉繁殖，一个原因是瘤牛产奶能力较差，要交叉繁殖出高产奶量又耐热的牛可能需数十年时间。

Recombinetics的科学家从一只红安格斯牛（Red Angus）身上抽取细胞，并以名为TALENs的基因编辑进行修改。他们把基因中一组碱基对删除，使安格斯牛也有Senepol的SLICK基因。在美国制出20,000个这些细胞后，再冷藏运到巴西，然后在当地进行复制，把这些细胞的DNA加入卵子，在实验室生成胚胎置入牛代母。九个月后，即去年7月，一只名为Genselle的基因编辑雌牛诞生，一同出生的还有另一只雌牛，惟出生一周后死亡。Recombinetics科学家Marc Maserati声称死因是复制过程造成的先天缺陷，与基因编辑无关。

Sonstegard在Genselle出生两周后已发现牠与一般安格斯牛有少许不同，“牠的耳毛比较疏落，也比正常的短……这令牠较易降温。估计牠应有更活跃的汗腺，也可能有些新陈代谢差异，让牠更能适应炎热气候。”Songstegard声称，Genselle的血液检测结果确定基因编辑有效，并指Genselle能很好地适应巴西的环境：“牠就像一只正常动物，在巴西炎夏时也没有‘热紧迫’（heat stress，高温刺激下造成的紧迫反应，会影响禽畜的生理反应）迹象。”

另有科学家想以基因编辑增加农产量。茄士咩（cashmere）是山羊毛较内里一层绒毛，只在冬天生长，毛质柔软轻盈。虽然有人专门养殖生产茄士咩的山羊，但产量极低，每只只能提供半磅茄士咩，导致价格高昂。有中国科学家曾使用基因编辑工具CRISPR阻断山羊一个基因，令茄士咩羊毛更长、更多，但没有更厚。这些改动令每只羊增产约三盎司毛。

加州大学戴维斯分校兽医Alison Van Eenennaam利用CRISPR，把SRY基因加到牛的X染色体。SRY基因负责在胚胎成长时控制它发展成雄性，这样编辑的话，即使本来会发展成雌性的胚胎也可改为雄性。由于不少农夫倾向要较多肉的公牛以赚更多钱，Van Eenennaam相信这种用途未来会有市场。

爱丁堡大学热带家畜遗传与健康中心（CTLGH）总监Appolinaire Djikeng认为，落后国家特别需要基因编辑动物技术：“有几个原因，例如牛奶生产，在撒哈拉以南的乳牛，产量平均比在温带（经济较先进的地区）少五倍。在先进经济体，结构完善和长远繁殖项目帮了不少，例如会持续监察动物有否近亲繁殖之类。在几乎整个撒哈拉以南的非洲，都没有这些繁殖项目。所以很难追踪基因在几代之间的遗传变化。”

Djikeng认为，更能抵抗疾病和更多产的牛、猪和鸡对这些国家有重大意义：“我们可以令一些最弱势的国家减少贫穷。我们说的是那些只有1、2或3只动物的小农。若动物死了或者产量不及预期，就代表这小农家庭没有收入，可能陷入绝对贫穷。”Djikeng的团队正专注研发可抵抗新城病（Newcastle disease）的鸡，以及抵抗东海岸热（East Coast fever）的乳牛。

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上文节录自第179期《香港01》周报（2019年9月9日）《细菌DNA扰乱基因编辑　食物革命未竟全功》。

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