編譯 毛巍

在明尼蘇達(dá)州高速公路附近的漢普頓酒店和丹尼餐廳旁邊隱匿著一個(gè)耀眼的實(shí)驗(yàn)室，它就是大名鼎鼎的生物技術(shù)公司——Calyxt（其隸屬法國(guó)制藥公司Cellectis），這家公司的研究人員主要通過(guò)控制一臺(tái)四四方方的機(jī)器人來(lái)工作。

這臺(tái)機(jī)器人就像一個(gè)娃娃抓取機(jī)，使用移液器將DNA轉(zhuǎn)移到滴管中。事實(shí)上這臺(tái)機(jī)器正在構(gòu)建一種能夠重新編輯DNA的酶，而這種酶能夠給人類的食品工業(yè)和農(nóng)業(yè)帶來(lái)革命性的改變。

由于采用了一種被稱為基因編輯的尖端技術(shù)，科學(xué)家現(xiàn)在可以輕輕松松地將植物基因‘打開(kāi)’和‘關(guān)閉’，這個(gè)操作過(guò)程就像打開(kāi)照明燈開(kāi)關(guān)一樣。

Calyxt公司的轉(zhuǎn)基因大豆即將上市

Calyxt公司提供的“更加健康”的大豆油是業(yè)界第一款真正的基因編輯食品，這款產(chǎn)品最快在2018年年底上市。一旦上市將應(yīng)用在薯?xiàng)l、沙拉醬和烘焙食品中。

研究人員在實(shí)驗(yàn)室里擺放大豆樣品

鮑伯·布朗是明尼蘇達(dá)州的一位農(nóng)場(chǎng)主，他和另外75位農(nóng)場(chǎng)主在勒蘇爾縣的農(nóng)場(chǎng)上種植了Calyxt的轉(zhuǎn)基因大豆

與傳統(tǒng)的基因改造方法不同，新技術(shù)在改造基因上更加精準(zhǔn)、快速并且成本低廉。公司管理層希望這款產(chǎn)品能夠避免出現(xiàn)第一代轉(zhuǎn)基因食品面臨負(fù)面聲譽(yù)和監(jiān)管障礙的問(wèn)題。

但是技術(shù)變革的速度還是令消費(fèi)者和環(huán)保組織感到震驚，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為新的基因編輯技術(shù)尚未通過(guò)充分的審查就已經(jīng)上市，他們已經(jīng)請(qǐng)求監(jiān)管組織進(jìn)一步加強(qiáng)基因編輯食品安全性審查。

“這令我們感到非常為難?！盋alyxt公司的首席執(zhí)行官費(fèi)德里科·特里波迪（Federico Tripodi）評(píng)價(jià)說(shuō)，“消費(fèi)者在生活的方方面面都能接受技術(shù)上的進(jìn)步，但是將技術(shù)應(yīng)用到食品上，消費(fèi)者卻很難接受。我們需要了解如何參與公眾對(duì)話?！?/p>

Calyxt公司的大豆是美國(guó)農(nóng)業(yè)部迄今為止已經(jīng)認(rèn)可的23種基因編輯作物中的第一種。

該公司的科學(xué)家通過(guò)“關(guān)閉”大豆中反式脂肪酸基因研發(fā)出這一款轉(zhuǎn)基因大豆。與傳統(tǒng)的大豆相比，這種大豆榨取的豆油含有更多“健康”的脂肪酸，而導(dǎo)致人體膽固醇增多的脂肪酸更少。

特里波迪認(rèn)為，這款產(chǎn)品類似于橄欖油，但是卻沒(méi)有橄欖油那種刺激性的味道，畢竟有很多人因接受不了橄欖油味道，連加了橄欖油的奧利奧餅干或燕麥棒都不愿意食用。正因?yàn)樾麓蠖褂屠^承了橄欖油的健康，卻沒(méi)有刺激性味道，而贏得了一家非營(yíng)利公共利益科學(xué)中心組織的盛贊。

這家代表消費(fèi)者團(tuán)體的組織評(píng)價(jià)說(shuō)：“無(wú)論使用何種方法獲得新型健康食用油，公眾食用這種含有較少反式飽和脂肪酸的食用油，健康將得到改善和提升?！?/p>

“隨著基因編輯技術(shù)的出現(xiàn)，我們對(duì)農(nóng)作物改良的步伐正在加快。”Calyxt公司的首席科學(xué)家兼明尼蘇達(dá)大學(xué)生物學(xué)教授丹·沃伊塔斯（Dan Voytas）評(píng)論說(shuō)，“我從來(lái)沒(méi)有預(yù)料到農(nóng)業(yè)會(huì)以目前驚人的速度發(fā)展。”穿過(guò)潮濕的溫室，我們可以看到Calyxt公司正在種植的實(shí)驗(yàn)大豆、小麥和油菜等大片綠色農(nóng)作物。

TALEN如何編輯DNA?

TALEN像文字處理器那樣處理文字，可以找到并編輯DNA序列。

1.科學(xué)家首先生成一種TAL蛋白，這類蛋白由若干個(gè)模塊組成，可以定位并讀取DNA特定序列

2.然后TAL蛋白將會(huì)連接至核酸內(nèi)切酶（DNA切割工具），就生成了DNA剪切工具——TALEN

3.兩個(gè)TALEN定位在DNA序列中的預(yù)編碼位點(diǎn)，在兩側(cè)的切割位點(diǎn)各留下一個(gè)間隔區(qū)

4.然后核酸內(nèi)切酶從DNA兩條鏈分別開(kāi)始工作，每個(gè)酶各負(fù)責(zé)切割一條單鏈

5.切割后，細(xì)胞將會(huì)自己嘗試來(lái)修復(fù)DNA, 這樣最終可以使得基因“沉默”。舉例來(lái)說(shuō)，科學(xué)成功地通過(guò)該技術(shù)“沉默”了大豆中表達(dá)反式脂肪酸的基因。當(dāng)然，科學(xué)家也可以在DNA中插入新的片段來(lái)改變基因的表達(dá)

巧妙的基因編輯剪刀

自人類進(jìn)入農(nóng)業(yè)社會(huì)以后，育種者一直致力于改良農(nóng)作物。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，農(nóng)民培育出最健康、產(chǎn)量大增的農(nóng)作物，以獲取性能更優(yōu)良的農(nóng)作物種子。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，科學(xué)家開(kāi)始利用基因工程技術(shù)在不同農(nóng)作物之間去除或增加DNA以改良農(nóng)作物性狀。

根據(jù)皮尤研究中心（美國(guó)一間獨(dú)立民調(diào)機(jī)構(gòu)）2016年的一份調(diào)查報(bào)告顯示，轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物和食品引起了美國(guó)消費(fèi)者的強(qiáng)烈反對(duì)，接近40%的公眾認(rèn)為轉(zhuǎn)基因食品對(duì)健康非常不利。公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的顧慮推動(dòng)了數(shù)十億美元的非轉(zhuǎn)基因食品市場(chǎng)的增長(zhǎng)，并且大大限制了轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物在歐洲的種植。

但是科學(xué)家希望公眾對(duì)新的基因編輯技術(shù)尤其是大名鼎鼎CRISPR和TALENs技術(shù)持稍微友好的態(tài)度，這是因?yàn)檫@些基因編輯技術(shù)對(duì)改善食物的口味和營(yíng)養(yǎng)都非常有價(jià)值。

這兩種技術(shù)在使用的時(shí)候都像巧妙的剪刀一樣，在目標(biāo)編碼位點(diǎn)上剪開(kāi)植物DNA的雙螺旋。剪切后的DNA會(huì)自我愈合。此時(shí)，斷裂處的基因或被刪除或被擾亂，從而有效“關(guān)閉”目標(biāo)基因的表達(dá)。

通過(guò)基因編輯改善農(nóng)作物時(shí)，研究人員不僅僅刪除已有的遺傳密碼，他們還探索在DNA斷裂處添加新的遺傳密碼，并且還嘗試在單一植物中編輯多個(gè)基因的方法。一部分科學(xué)家聲稱在幾年內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。一家初創(chuàng)公司Inari農(nóng)業(yè)認(rèn)為，有朝一日農(nóng)場(chǎng)主可以根據(jù)自己農(nóng)場(chǎng)的種植需要來(lái)定制農(nóng)作物種子。

“我認(rèn)為，盡管我們對(duì)基因編輯進(jìn)行了大規(guī)模的宣傳，但是除了少數(shù)科幻小說(shuō)的作者之外，絕大多數(shù)人都低估了我們所引入的農(nóng)作物將產(chǎn)生的變化，我認(rèn)為這將是革命性的?！币患椅挥谌A盛頓的智庫(kù)——信息技術(shù)與創(chuàng)新基金會(huì)（ITIF）的高級(jí)研究員沃·吉丁斯（Val Giddings）表示，“這項(xiàng)技術(shù)將會(huì)以積極的方式，極大地改變?nèi)伺c自然環(huán)境各個(gè)方面的關(guān)系?！?/p>

他表示，大學(xué)實(shí)驗(yàn)室和Calyxt等公司的科學(xué)家已經(jīng)著手設(shè)計(jì)更有營(yíng)養(yǎng)、更方便、可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)作物。低成本的基因編輯技術(shù)使得小型企業(yè)能夠在長(zhǎng)期由大型農(nóng)企主導(dǎo)的領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)中嶄露頭角。

西班牙科爾多瓦農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究所的研究人員針對(duì)蓬勃發(fā)展的無(wú)麩小麥?zhǔn)袌?chǎng)需求推出了低筋小麥品種；賓夕法尼亞州立大學(xué)開(kāi)發(fā)出不會(huì)變褐色的蘑菇；冷泉港實(shí)驗(yàn)室則開(kāi)發(fā)出適合生長(zhǎng)季較短的西紅柿品種。與此同時(shí)，全美國(guó)的大學(xué)都在轟轟烈烈地開(kāi)展能夠抵御干旱、疾病和氣候變化的農(nóng)作物研究。

科學(xué)家們認(rèn)為，在橙子、釀酒葡萄和可可等農(nóng)作物中開(kāi)展的基因編輯工作能夠極大地保護(hù)這些植物，未來(lái)還能夠降低這些農(nóng)作物對(duì)灌溉、化肥和農(nóng)藥的需求。

“人類在農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中面臨著一些非?，F(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，”美國(guó)種子貿(mào)易協(xié)會(huì)國(guó)內(nèi)和國(guó)際政策高級(jí)副總裁伯尼斯·斯盧茨基（Bernice Slutsky）評(píng)論說(shuō)，“這些農(nóng)作物進(jìn)行基因編輯后，可應(yīng)對(duì)干旱、作物病蟲(chóng)害壓力和氣候變化。”

應(yīng)對(duì)基因編輯脫靶的風(fēng)險(xiǎn)

基因編輯后的大豆生長(zhǎng)在Calyxt公司的溫室里

肖恩·戴維森（Shawn Davison）在Calyxt公司工作

基因編輯技術(shù)對(duì)農(nóng)作物基因改良的速度在加快，一些消費(fèi)者和環(huán)保組織開(kāi)始擔(dān)心該領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)大大超過(guò)監(jiān)管機(jī)構(gòu)的監(jiān)管范疇。該項(xiàng)技術(shù)的倡導(dǎo)者和反對(duì)者都認(rèn)為，具有30年歷史的轉(zhuǎn)基因作物審查法律的框架未能跟上CRISPR和TALENs等基因編輯技術(shù)的創(chuàng)新步伐。

根據(jù)現(xiàn)行法律規(guī)定，美國(guó)農(nóng)業(yè)部對(duì)待基因編輯后的農(nóng)作物和大多數(shù)常規(guī)的轉(zhuǎn)基因生物態(tài)度一致，不需要對(duì)這些農(nóng)作物進(jìn)行額外的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試或環(huán)境評(píng)估。這主要是因?yàn)槠駷橹故忻嫔箱N售的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物，例如Calyxt公司生產(chǎn)的大豆，都不含有外源遺傳物質(zhì)，也不使用科學(xué)家在第一代轉(zhuǎn)基因生物中經(jīng)常用到的細(xì)菌或病毒。農(nóng)業(yè)部表示它也無(wú)法濫用自己的監(jiān)管權(quán)利，因?yàn)檗r(nóng)業(yè)部的主要職責(zé)是保護(hù)植物免受病毒感染和害蟲(chóng)侵害。但是在2018年7月下旬，歐洲最高法院得出了與之相反的結(jié)論，他們裁定提供基因編輯農(nóng)作物的公司應(yīng)當(dāng)遵守與轉(zhuǎn)基因生物相同的審查規(guī)定。

與此同時(shí)，美國(guó)食品藥品管理局（FDA）會(huì)在食品制造商提出要求的前提下監(jiān)測(cè)基因編輯食品的安全性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。據(jù)FDA稱，Calyxt并沒(méi)有提出這樣的需求。不過(guò)，目前FDA正在評(píng)估基因編輯食品是否存在額外的安全風(fēng)險(xiǎn)。

北卡羅來(lái)納州立大學(xué)基因工程和社會(huì)學(xué)教授珍妮弗·庫(kù)茲瑪（Jennifer Kuzma）評(píng)價(jià)道：“為了向消費(fèi)者證明基因編輯食品是安全的，我們很有必要開(kāi)展這類評(píng)估。尤其值得關(guān)注的是，一種被稱為基因編輯脫靶的事故或基因編輯后造成植物DNA意外的改變。”

Calyxt公司首席執(zhí)行官費(fèi)德里科·特里波迪在明尼蘇達(dá)州羅斯韋爾的溫室中

剛剛退休的愛(ài)荷華州立大學(xué)農(nóng)學(xué)和毒理學(xué)教授杰夫·沃爾特（Jeff Wolt）則評(píng)價(jià)說(shuō)：“基因編輯后造成的事故，既有可能發(fā)生在實(shí)驗(yàn)室中，亦有可能發(fā)生在自然界里，但即使如此也很少讓農(nóng)作物的培育者望而卻步。如果這個(gè)事故真的發(fā)生了，可能會(huì)產(chǎn)生較大的負(fù)面影響，如造成生物生長(zhǎng)停滯，產(chǎn)生新的過(guò)敏源和毒素，或使植物暴露于疾病之中?！倍参飳W(xué)家在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)嘗到這個(gè)苦果。

“無(wú)論是出于科學(xué)研究的需要，還是出于增強(qiáng)消費(fèi)者和公眾信心的目的，我們都需要出臺(tái)一個(gè)強(qiáng)制性的監(jiān)管程序，”庫(kù)茲瑪說(shuō)，“雖然我認(rèn)為絕大多數(shù)的基因編輯食物都和傳統(tǒng)食物一樣安全，但是我也相信會(huì)有例外?！?/p>

消費(fèi)者團(tuán)體也對(duì)如何標(biāo)記基因編輯食品提出了警告。雖然美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)了一項(xiàng)法律，要求食品制造商自2016年起需要明確標(biāo)識(shí)食品的轉(zhuǎn)基因成分，但是這些規(guī)定可能不適用于通過(guò)基因編輯技術(shù)新近上市的食品。

審查該產(chǎn)品的專家這樣評(píng)論：“Calyxt公司將其豆油作為‘非轉(zhuǎn)基因’食品銷售給食品制造商，給出的解釋是，該產(chǎn)品不含有任何外源遺傳物質(zhì)。”

“但是消費(fèi)者不太可能接受這種細(xì)小的差異。”消費(fèi)者聯(lián)盟的資深科學(xué)家邁克爾·漢森（Michael Hansen）評(píng)價(jià)說(shuō)。漢森認(rèn)為，第一代轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品之所以聲名狼藉，主要原因是生物技術(shù)公司在20世紀(jì)80年代至90年代進(jìn)行了拙劣的公共宣傳。如果目前新興企業(yè)重復(fù)這一錯(cuò)誤，消費(fèi)者有可能會(huì)拒絕這一項(xiàng)新興且有前景的技術(shù)。

“實(shí)際上，我并不理解為什么這些公司不愿在基因編輯產(chǎn)品上明確標(biāo)識(shí)?！睗h森說(shuō)，“沒(méi)有明確標(biāo)識(shí)反而會(huì)使消費(fèi)者疑心他們?cè)陔[藏某些東西，而且消費(fèi)者對(duì)新產(chǎn)品的接受程度也取決于此?！?/p>

但是農(nóng)作物種子的基因編輯革命已經(jīng)實(shí)實(shí)在在地發(fā)生在農(nóng)場(chǎng)里了。在Calyxt公司辦公樓以南1小時(shí)車程的地方，該公司基因編輯大豆已經(jīng)在62歲的農(nóng)場(chǎng)主鮑伯·布朗（Bob Braun）的小山坡上郁郁蔥蔥地生長(zhǎng)起來(lái)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去就像一塊綠色的地毯；靠近一些，還聞到淡淡的薰衣草花香。

布朗是本季度種植Calyxt大豆的75名農(nóng)場(chǎng)主之一，這75位農(nóng)場(chǎng)主種植Calyxt公司大豆的總共面積達(dá)到17 000英畝。這些大豆與大面積種植的普通大豆無(wú)法區(qū)分：它們的蔓藤向各個(gè)方向都有伸展，緊緊地簇?fù)碓谕恋厣稀?/p>

布朗預(yù)測(cè)，不用幾年，消費(fèi)者將再也不會(huì)擔(dān)心基因編輯的農(nóng)作物與傳統(tǒng)農(nóng)作物之間的區(qū)別。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，這是最具有革命性的幾次創(chuàng)新之一。

“回溯人類歷史進(jìn)程，不難發(fā)現(xiàn)，任何時(shí)候都能夠找到懼怕變革的人，”他說(shuō)，“當(dāng)我還是個(gè)孩子的時(shí)候，我還常常聽(tīng)到老人抱怨拖拉機(jī)?！?/p>