【科技.未来】基因编辑误中副车 农场动物时有畸胎
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?
承接上文:编辑动物基因 可掀食物革命?
今年3月,FDA在测试一个新生物资讯系统时使用了Buri的基因组,无意中发现Buri的基因不只掺入了无角基因。编辑工具中称为质体(plasmid)的部份带有细菌的DNA,负责把无角基因带入Buri的细胞,这段细菌DNA意外贴上Buri的基因。所以从基因而言,Buri有很少一部份其实是细菌,大约是在30亿对碱基对(base pair)中有4,000对。FDA动物生物工程总监Heather Lombardi解释:“当你透过诸如基因编辑等技术制造一个基因断裂时,细胞会想自行修复。理想的话,它会正确地自行修复,但也有可能跟附近任何的DNA结合。”
“这是我们预计之外,我们(检查时)没有刻意寻找它。”Recombinetics子公司Acceligen行政总裁Tad Sonstegard说。FDA在报告中说,他们的发现“标明了标准基因编辑筛查方法中的潜在盲点”。这粗疏大错令Recombinetics遭遇重挫。该公司一直高声抗议FDA把用于动物的基因编辑视为动物药物来监管,原本又计划制造约10只Buri的后代来证明基因编辑可遗传,并持续数年观察牠们的健康状况,若一切顺利,就尝试编辑更多更优秀的牛种,并推入市场。但这些计划现在都已经“寿终正寝”。
这并非首次有质体基因被纳入被编辑的基因。在FDA科学家Alexis Norris正待同侪评审的论文中,提到其他地方的实验也多次出现类似的误中副车情况,例如在使用CRISPR编辑鱼和老鼠基因时,或使用一种较旧的工具ZFN编辑时。由于这些错误并非相应研究的主要发现,Norris及FDA科学家Heather Lombardi怀疑它们都获充足报道,甚至被忽略。
挪威GenØk专门研究基因工程的后果,其研究员Odd-Gunnar Wiomark指,愈来愈多科学家以为自己“必定在所有情况下”都知道基因编辑会如何运作,“而我们当然不知道。”
以MSTN基因为例,该基因限制哺乳类动物肌肉无止境生长,包括人类。中国农业科学院畜牲兽医研究所教授李奎自2012年使用一种较旧式的基因编辑工具,把猪的MSTN基因删除。以基因编辑再复制出来的猪,猪肉会比正常的精瘦12%。
但李奎在这些猪身上发现有另一种不明原因的效果—每五只遗传了这基因变异的猪,就有一只会同时多了一块胸椎骨。李奎假设MSTN某程度上有助骨骼生长,又强调这些猪肉经检验后证实可安全食用,营养价值没有任何差异,只是烹煮后颜色稍浅。他已开始研究使用CRISPR来作更多商业培育,如让英国大白猪长更多肌肉和可抵抗PRRS。
来自中国南京农业大学的科学家亦曾以CRISPR把白兔的MSTN基因剔除。虽然成功让白兔长更多肉,但34只经编辑的白兔后代中,有14只出生时都有特大舌头。所以,他们在2016年的研究论文警告,基因编辑或会造成异常,在农业上“可应用这科技之前,未来研究需要处理安全问题”。
对于科学界这些失败例子,1997年有份发现MSTN基因的约翰霍普金斯大学医学院教授Se-Jin Lee说:“即使我们以为认识很深的基因,仍有很多值得学习之处。”哈佛医学院动物伦理学家Lisa Moses批评:“人类搞乱自然已有长长往绩……我们假设自己知道在做什么及能预测有什么坏事会发生,实在十分傲慢。”基梅拉动物权益中心(Kimmela Center for Animal Advocacy)创办人及神经科学家Lori Marino也同意:“我们已经在动物方面踩过界,现在就轮到人类。”
医学界现时正于人体试验基因编辑治疗罕见疾病,这表示接受疗法的病人最终可能会得到非预期的基因变异。而当基因编辑技术应用于人类胚胎,就如去年中国科学家贺建奎的首次试验,这种无法预期的后果尤其令人担忧。至今仍未有独立科学家有机会确认,到底被贺建奎试验那对婴儿,其DNA有没有出现预期以外的错误。正因为这不确定性,今年7月世卫(WHO)发声明表示,任何进一步尝试基因编辑人类的研究,都是“不负责任”的。
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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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