食品界的革命：基因编辑在改造食物领域扮演何种角色，与转基因一样吗？

 

在距离伦敦东北部两个小时车程的一个灯火通明的实验室里，研究人员正试图拯救世界上最受欢迎的香蕉品种。但是，研究皮氏培养皿(Petri dish)——其内容可能有助于这场斗争——正是植物生物学家致力于这一事业的方向。

这种不起眼的水果正受到巴拿马真菌--一种有害菌株--的攻击，这种真菌正在摧毁世界各地的种植园，威胁农作物，并使一些发展中经济体赖以生存的一个每年360亿美元的产业遭受瘫痪。在过去的三十年里，这种不受化学处理影响的真菌已经传播到了中国、东南亚、澳大利亚和中东。热带植物专家说，这种真菌被引入到拉丁美洲，摧毁提供世界四分之三香蕉出口的农场，只是时间问题。

现在科学家们相信他们可以通过基因编辑来阻止真菌的传播，基因编辑可以关闭特定的基因或者调整它们的工作方式。基因编辑的支持者认为，基因编辑不仅是一种对抗真菌疾病的方法，而且是对生产更安全、产量更高的作物、养活不断增长的全球人口的重要贡献。据联合国估计，到2050年，全球人口将增长近20亿，至98亿。

“这是一项革命性的技术，”诺威奇Tropic Biosciences(皮氏培养皿的所有者)首席技术官Ofir Meir表示。他指出，由于香蕉是基于单一基因克隆的单一栽培，你不能像把用在其他作物消除疾病的方式运用在香蕉上，这项技术的产生是为了满足这种需求。

Tropic公司于两年前成立，是使用基因编辑技术的几家农业科技初创企业之一。这种对生物体现有基因的操纵不同于传统的基因改造，后者将整个基因在物种之间进行转移，并遭到了环境和消费者群体的广泛反对，他们担心这可能会对生态和人类健康造成长期影响

基因编辑的支持者希望它能避免这样的批评和监管审查，因为它对现有基因进行编辑，而不是向植物中添加外来DNA。在美国和加拿大，有关部门的初步反应是，基因编辑作物不会受到转基因领域的监管。

目前有几种基因编辑技术，但目前最流行和最通用的是Crispr方法——即成簇的有规律地间隔交织的短回文重复序列。科学家们发表了第一篇展示Crispr如何在植物和动物身上发挥作用的论文，仅仅六年后，它就席卷了全球的学术和企业实验室。

一些应用，例如味道更好的西红柿和蘑菇，它们不会随着时间流逝或切开后变质——这大大延长了保质期，减少了浪费——在美国正接近商业化。

Tropic公司的科学家们的直接目标是利用基因编辑技术生产出延长保质期的香蕉和不含咖啡因的咖啡豆。但该公司首席执行官Gilad Gershon表示，该公司希望在4至6年内，将一种抗TR4真菌的卡文迪什香蕉商业化。

他说:“我们正试图加快速度，但我们对取得的进展感到高兴。这非常令人兴奋。”

基因组或基因编辑被科学家视为自上世纪70年代“DNA重组”(recombinant DNA)技术开创基因工程时代以来生物科学的最大技术进步。到了20世纪90年代，这项技术已经从实验室转移到了农业领域。早期进入转基因领域的两家公司仍然是最大的销售商:耐除草剂和抗虫能力，前者使农民能够在不破坏作物的情况下向农田喷洒除草剂;后者使植物对某些害虫有抵抗力。

但是基因编辑为研究人员提供了一种快速可靠的方法来精确改变特定的基因。Crispr-Cas9技术比以前的DNA技术更有效，并且降低了成本，有望全面加速基因工程。

农业科学家正在进行大量的基因编辑项目，包括不会引起过敏的低筋小麦和花生。

这项技术为发展中国家带来了希望，这些国家严重依赖某些易受疾病影响的作物。糖果集团Mars支持的一项研究将使可可——主要产于西非的巧克力的关键成分——能够抵抗病毒。

火星首席农业官Howard-Yana Shapiro表示:“由于我们破坏了许多地方的生态，生物多样性受到了破坏。那些在过去500年或1000年里保持良性的病原体现在正在寻找新的宿主。”

数千年来，农民和植物育种者一直使用挑选和育种技术来开发作物。根据科学家的说法，基因编辑产生的结果与传统育种方法相同，在传统育种方法中，植物杂交或DNA突变是通过化学物质或辐射产生的，但其精度更高和速度更快。

支持者曾希望，基因编辑和较早的转基因之间的区别在欧洲将特别重要，欧洲在转基因作物的许可方面一直落后于美洲。过去20年，只有两种玉米通过了欧盟的商业化种植审批程序:一种是孟山都(Monsanto)公司开发的抗虫玉米，1998年获得批准;2010年，巴斯夫(BASF)公司开发出了一种淀粉品质发生了变化的土豆，并获得了批准，但后来由于需求不足而被撤出市场。

基因编辑背后的数据

全球销售的香蕉中，95%是卡文迪什香蕉，科学家们正试图让这种香蕉对TR4真菌产生抗药性。

未来30年，全球人口将增加20亿，总人数将达到100亿，并加大粮食生产的压力

在一项调查中，49%的美国成年人仍然认为转基因食品比非转基因食品对健康更有害

公众对基因工程的态度

今年7月，欧洲法院(European Court of Justice)裁定，基因编辑作物应遵守与转基因作物相同的规则，这粉碎了欧盟对新技术采取更自由态度的希望。然而，一些法律和监管专家表示，这一决定可能不会像植物科学家担心的那样影响深远。

“我认为，欧洲法院的裁决并没有明确指出，所有经过基因组编辑的生物体都是转基因生物，事实上，为了理解其含义，该裁决需要进一步澄清，”欧洲生物安全监管方面的荷兰专家Piet van der Meer表示。

在美国，农业部的初步反应是，只要产生的结果无法区分，基因编辑将受到与传统育种技术相同的监管。

然而，尽管转基因作物和食品已经存在了20年，美国消费者的疑虑依然存在。皮尤研究中心(Pew Research Center)去年11月的一项调查显示，大约一半的美国成年人仍然认为转基因食品比非转基因食品对人类健康的危害更大。

那些反对转基因食品的人通常会反对基因编辑食品，主要是出于同样的原因:基因编辑食品对环境生态系统和人类健康的潜在影响。反对者指出，“偏离目标”的事件或错误导致了实验室中不必要的突变。

“Friends of the Earth”组织的高级粮食和农业活动家Dana Perls说:“基因编辑作物不是一个自然过程，人们还没有很好地理解它。它可能会导致一些不可预见的后果，对人类和环境都是不安全的——而将它们贸然引入生态系统可能会在未来造成严重的问题。”

Mars的Shapiro先生反驳说，在过去的20年里，“超过1万亿顿饭”，包括用转基因作物喂养的牲畜的肉，都被消费掉了，但没有产生负面影响。

他补充说，包括胰岛素在内的许多被公众普遍接受的药物都是由转基因生物生产的。Shapiro表示:“我每天早上服用的每一种心脏药物，也就是7片维持生命的药片，都是转基因的。对于什么是可以接受的，什么是不可接受的，我们有一种精神分裂症。”

风险投资的支持者强调，基因编辑公司和科学家需要从公众那里获得他们所谓的“社会许可证”。

专注于食品和农业初创企业的美国风险基金S2G Ventures首席投资官Sanjeev Krishnan表示:“它们必须产生信任，并解释自己在做的事情。转基因作物在很大程度上是面向农民的。这可以节省时间和提高生产率，但对消费者没有好处。”

然而，营销专家表示，赢得持怀疑态度的消费者的支持可能并不容易。消费者是否能够区分基因编辑和转基因作物还不清楚，特别是随着技术的发展，两者之间的界限可能会发生变化。

巨头企业VS初创企业

圣路易斯华盛顿大学奥林商学院(Olin Business School)市场营销学助理教授Sydney Scott针对人们对转基因食品的看法进行了几次调查。她说，基因工程的一个负面因素是公众对“大型农业科技企业”(Big Ag)或大型农业种子和化工企业的主导地位产生了不信任，而基因编辑或许能够抵消这种不信任。

“当你与那些对基因工程感到有几分忧虑的人交谈时，他们想出的一件事就是，这一切都掌握在三四家大型跨国公司手中，”位于诺里奇的研究实验室 John Innes Centre的植物科学家Wendy Harwood教授说道。诺里奇已成为英国植物科学中心之一。

转基因产品进入市场的平均时间为13年，成本约为1.3亿美元，部分原因在于严格的监管。只有一定规模的公司才能承担如此巨大的成本，这导致跨国公司在该领域占据主导地位。

然而，这种情况可能正在改变。总部位于明尼苏达州的Calyxt使用一种名为Talen的基因编辑技术，它是一家规模较小的公司寻求生产高营养作物的例子。它的大豆经过基因编辑，可以产生高水平的油酸，这种脂肪酸存在于橄榄油和鳄梨中，与低水平的坏胆固醇有关。

南达科他州的第四代农民Tregg Cronin每年种植8500英亩的谷物、油籽和豆类。去年，他从法国生物技术集团Cellectis的子公司Calyxt供应的种子中收获了500英亩大豆。

如今，Cronin计划将大豆种植面积扩大近一倍，并热切希望进一步了解该公司的高纤维小麦。Calyxt于2017年在纳斯达克上市，估值略低于4.5亿美元。该公司以每蒲式耳99美分的溢价对回购收获的大豆进行加工。

Cronin表示:“消费者要求更健康的食品，这是整个行业的发展方向。Calyxt正在朝这个方向发展，这就是我们希望与他们合作的原因。”

尽管美国农业部表示，它不会对转基因作物进行监管，但Calyxt已主动向农业部和美国食品和药物管理局提交了报告，并正与食品制造商就出售这种油酸进行谈判。Cronin补充说，即使是在美国农业的心脏地带，基因编辑也是如此之新，以至于只有少数农民可能知道它与转基因产品存在什么样的差别。

然而，他觉得这种技术并不违背他的可持续农业原则。他说:“对我们的家庭农场来说，为我们所种植的作物感到自豪是极其重要的。”

在大西洋的彼岸，伦敦北部的Rothamsted研究所的植物生物学家Johnathan Napier教授说，基因工程的倡导者必须更清楚地解释他们在做什么，以及这样做的原因。

Napier教授表示:“对公众来说，理解人们做事的动机非常重要。”

家禽、鱼类和牛成为基因编辑的目标

尽管世界各地的研究实验室里有数百万只为了科学目的而进行基因改造的老鼠，但基因技术在进入农场动物领域方面进展缓慢，部分原因是业界担心，消费者对食用转基因动物的抵抗甚至会超过对转基因植物。

唯一获准用于人类食用的基因工程动物是AquAdvantage大西洋鲑鱼，它从其他鱼类身上添加了两种基因，使自己长得又大又快。尽管经过20年的监管斗争，美国食品药品监督管理局在2015年批准了该产品，但包括野生鲑鱼捕捞者在内的反对者迄今仍阻止该产品在美国销售。然而，自2017年以来，这款食品已经在加拿大上市。

AquaBounty是AquAdvantage三文鱼的生产商，现在已经开发出一种生长速度更快的罗非鱼品种。罗非鱼是养鱼业的主要产品。尽管阿根廷已经裁定该产品不受转基因的监管，但该产品尚未上市销售。

家禽是基因编辑的主要目标，英国领先的动物生物技术实验室爱丁堡大学(Edinburgh university)Roslin研究所的科学家参与了几个有关鸡的项目。

其中一项是与伦敦帝国理工学院病毒学教授Wendy Barclay合作，使具有流感耐药性的鸡成为防止禽流感向人类传播的缓冲器。她说:“如果我们能防止病毒从野生鸟类传播到鸡，我们就能从源头上阻止下一次大流行。”Roslin研究所还与英国动物遗传公司Genus合作，生产出对猪繁殖和呼吸综合征(PRRS)病毒具有抵抗力的猪。PRRS是世界上成本最高的动物疾病之一。

在其它地方，美国基因编辑公司Recombinetics正在开发一种不长角的牛，这可能会结束从小牛身上摘除刚长出的角的令人不快的做法。

“基因编辑对动物育种绝对是革命性的，”Roslin的动物生物技术属主席Bruce Whitelaw说。

olivia chan

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