在剛剛過去的這個秋天,全球生物技術巨頭孟山都在與德國制藥和農化公司拜耳“聯姻”之后,又向全世界拋出了一枚“重磅炸彈”——孟山都宣布,他們獲得了哈佛大學—麻省理工學院Broad研究所CRISPR-Cas9基因編輯技術的授權,將應用這項技術進行農作物育種。
消息一出,可謂眾說紛紜,喜憂參半。CRISPR基因編輯作物究竟會為世界帶來什么?是農業與生態的無限前景,還是安全與道德的雙重隱患,成為了人們關注的焦點。
大顯神通
今年9月剛剛被拜耳公司并購的孟山都,可謂是轉基因生物領域當之無愧的領導者。
成立于1901年的孟山都最初本是一家生產糖精的公司。之后,孟山都在化肥、作物保護以及植物遺傳學上取得突破,開辟了農業領域的創新之路。20世紀90年代,孟山都開始在全球推廣轉基因玉米、大豆、油菜以及其它轉基因作物。
20多年來,伴隨著有關安全與道德層面的爭議,轉基因作物的發展之路雖不平坦,但卻一直保持前進。然而,就在此刻,孟山都卻似乎準備要“拋棄”幾十年的轉基因技術,而轉向CRISPR基因編輯技術。
自2013年被發明以來,CRISPR技術已經在醫學領域展現出強大而驚人的力量,并成功實現商業化。但其實這項革新技術在農業領域也有廣闊的潛力——其被認為不僅可以增加作物產量、降低化學農藥的使用,還可以使作物耐受因全球變暖而頻繁出現的干旱。
雖然Broad研究所已經頒發了10余個商業應用CRISPR技術的許可證給企業,但卻是首次授權CRISPR技術應用于農業領域。
在孟山都負責生物技術研究的Tom Adams看來,與已經發展了幾十年的轉基因技術相比,CRISPR技術的力量更為驚人。轉基因技術引入的外源基因在農作物基因組中的位點太過隨機,使得大部分基因插入后并不能滿足想要的預期,因而獲得某個優良特性往往需要經過多年培育。“但CRISPR能靶向想要獲得的任何特性,而且這個特性還能可靠地傳遞到下幾代。”
另外,Adams還表示,轉基因技術培育的物種“仍攜帶原有基因”,其具有“剎車”的作用,可能會隨時終止新特性的表達;而用CRISPR技術改變基因,使植物耐受疾病與害蟲的能力變得更強之后,原有的非耐蟲害等基因已經不復存在,這如同修正了一個錯誤。
換句話說,CRISPR技術更為精準和高效,對農作物性狀的改良也更加有的放矢。這也讓科學家有了更大的探索空間,允許他們將目標轉向消費者所關心的性狀,研發出更健康、更安全的食品。
附加限制
考慮到CRISPR技術驚人的“威力”以及可能擴散蔓延的公眾恐慌,Broad研究所在與孟山都的合作中提出了多項限制條件,以確保這項技術被安全地使用。
其中最為主要的一條限制,就是孟山都在商業化中不能使用CRISPR技術進行“基因驅動”研究。
所謂基因驅動,是說轉基因農作物獲得的特性能夠一代代遺傳下去,經過幾代更替,新基因就會在所有作物中存在。由于CRISPR技術可以改變正常的基因,將特定的特性遺傳給后代,因而就有可能給生態系統帶來未知的威脅。對此,美國全國研究委員會也曾在報告中提出了警告。
“就如同生物醫學,基因編輯技術在農業領域的應用也帶來了人們對重要的安全與道德問題的擔憂。”Broad研究所首席商務官Issi Rozen在一篇博客文章中這樣寫道。
事實上,Broad研究所對于此次將CRISPR技術授權給孟山都用于作物育種擔心頗多,所提出的附加限制也遠遠不止一個。比如,Broad研究所還要求,孟山都不得用這一技術培育“終結者”種子——即那些不能繁育后代的種子。
Broad研究所的這一擔憂并非沒有道理。在這種情況中,基因編輯過的作物無法生產可供繁殖的種子,這便使得種子失去繁育下代的能力,農民就不得不每年購買種子,從而加重經濟負擔。相反,種子公司卻可以從中謀取暴利。目前依據現有規定,這類不能繁育后代的種子是不能用于商業推廣的,聯合國《生物多樣性公約》也建議人們不要研發這樣的種子。
這份許可還規定,孟山都不能運用這一技術改良煙草等威脅人類健康的物種。因為基因編輯技術可能會使這些作物更能耐受極端氣溫和蟲害,從而使得有害作物的產量大大提升。
值得一提的是,Broad研究所的這次授權并不是獨家的。也就是說,Broad研究所仍可將專利授權給其它種子公司。
無需監管?
CRISPR技術吸引種子公司的另外一個原因,則在于美國監管機構對其“網開一面”的態度。
4月,美國農業部致信賓夕法尼亞州立大學的教授楊亦農,稱他所培育的CRISPR基因編輯白蘑菇不會受到該機構的監管,從而使這種蘑菇成為第一個脫離管控的CRISPR生物。
無獨有偶。5天后,美國種業巨頭杜邦先鋒公司雄心勃勃地宣布,它的第一個CRISPR玉米也剛剛獲得美國農業部的放行。
相較于對轉基因作物的“百般刁難”,美國監管機構對基因編輯作物的態度實在“溫和”了不止一點點。
對此,美國農業部方面解釋稱,由于CRISPR技術并未引入其它生物的外源基因,而是在生物自身基因組上進行改造,通過敲除幾個堿基對或者一段DNA序列,讓作物獲得優良性狀。因此,CRISPR技術改良后的作物并不需要如同轉基因作物一般被嚴格監管。
雖然監管機構放行,但是這項新技術還是引發了傳統轉基因技術反對者們的擔憂。
“我們并不滿意現存的監管方式。”致力于健康食品和潔凈水源的非盈利機構——食品與水資源觀察組織助理總監Patty Lovera表示。
Lovera認為,CRISPR技術改良后的作物可能與現存的轉基因作物一樣,“具有相似的安全隱患”,“我們可以理解支持者口中的‘基因編輯技術如此精準,并不會帶來其它影響’的說法,但是我們不確定我們具備了解錯綜復雜的生化過程的知識水平”。
對于各界的擔憂,Adams表示,基因驅動和“終結者”種子并不是孟山都通過這項技術想去做的事情,雖然他們認同基因驅動是一個好東西,并預見它有很大的潛能,但不會在當下推進,“直到我們知道如何掌控它”。
目前,其它幾家公司對于研發基因編輯作物的熱情也十分高漲。
Cellectis公司位于美國明尼蘇達州的子公司Calyxt,就通過CRISPR-Cas9技術的“前輩”——TALEN基因編輯技術,開發了一系列基因編輯作物。其中包括含有較少面筋的小麥品種,單不飽和脂肪酸含量與橄欖油、菜籽油相當的、更健康的大豆品種,還有在煎炸過程中不會產生致癌物丙烯酰胺的土豆品種。但截至目前,Calyxt還沒有與任何種子公司建立合作關系。
另外,杜邦先鋒公司也開始了與Caribou生物科學公司的合作,共同致力于基因編輯玉米與小麥在耐旱性以及其它特性方面的研究。但杜邦先鋒公司發言人表示,對于這份協議是否允許杜邦使用CRISPR技術進行基因驅動研究“無可奉告”。
不得不提到的一點是,Caribou生物科學公司是加州大學伯克利分校與CRISPR基因編輯技術先驅Jennifer Doudna共同創立的。而目前,Caribou公司正與Broad研究所因CRISPR基因編輯技術的專利權爭奪而“對簿公堂”!