新的CRISPR方法可以编辑作物 但在技术上不会使其成为转基因生物

2020-05-15 09:05 | 作者: cnBeta | 标签: CRISPR

据外媒New Atlas报道,CRISPR-Cas9基因编辑是现代科学中最强大的工具之一,但食品中的转基因生物(GMOs)受制于一些严格的规定。现在,北卡罗来纳州立大学的研究人员创造了一种新版本的CRISPR,让科学家们可以在不引入新的DNA的情况下编辑作物,这意味着它们在技术上不是转基因生物。

CRISPR-Cas9允许对活细胞中的DNA进行精确的剪切-粘贴编辑。一个RNA引导序列将系统引导到基因组的目标部分。一旦到了那里,一种酶(通常是Cas9)就会剪掉这个序列,然后删除它或用其他的东西代替它。通过这种方式,科学家们可以剪掉问题基因,比如那些导致疾病的基因,或者添加新的有益基因,比如赋予作物更好的抗虫害能力。

在新研究中,研究人员对这一过程进行了调整,在植物中进行了“更清洁”的编辑。它使用了一种被称为“脂质转染”(lipofection)的过程,在这个过程中,正电荷脂质被用来在Cas9和RNA机制周围建立一种“气泡”。当注入生物体后,这个“气泡”会与细胞膜结合并融合,将CRISPR系统推入细胞本身。该方法还使用了Cas9蛋白本身,而不是Cas9 DNA序列。该团队通过将荧光蛋白引入烟草植物中,对该方法进行了测试。果然,48小时后,经过编辑的植物细胞发光了,说明它发挥了作用。

该团队表示,与现有方法相比,新方法有一些优势。它更容易瞄准所需的基因序列,并开辟了现有方法无法编辑的新作物。此外,蛋白质在降解前只持续几天,这减少了非靶向编辑。但最重要的优点是,所得到的作物不被认为是转基因作物。由于新方法不使用Cas9 DNA,因此不会将外来DNA引入植物中,这是一个重要的区别。

“这是第一次有人想出了一种方法,通过脂膜法将Cas9蛋白传递到植物细胞中,”该研究的主要作者Wusheng Liu说。"我们的主要成就是实现了这一点。另外,由于很多消费者喜欢吃非转基因的特种作物,所以这种方法可以以非转基因的方式传递Cas9蛋白。"

转基因生物还是非转基因生物?

尽管基因工程可能是有用的,但 "GMO "一词对许多人来说有负面的含义,他们认为吃这些作物或肉类会对健康造成影响。其他问题还包括基因改造后的植物或动物有机会逃到野外,在那里它们可以将新的基因传播到原生种群中,影响生态系统。

因此,美国农业部(USDA)和美国食品和药物管理局(FDA)对被允许在在食品中使用的经过基因编辑的农作物和动物作出规定。而且他们已经决定了将外来基因引入生物体的界限。这是有道理的。几千年来,人类一直在对植物和动物进行基因改造,通过选择性育种。我们最广泛食用的许多作物都更大、更美味、更容易培育,以至于它们几乎不再像野生的同类。

CRISPR和其他基因编辑工具可以成为这个过程的下一代。通过删除有问题的基因或确保特定基因的开启或关闭,科学家并没有真正创造出什么新的东西。有些个体自然而然地会有相同的突变,而这些突变也会做同样的事情--科学家们真正在做的是去除偶然因素。

2015年,一种新型三文鱼成为FDA批准的第一种可供人类食用的基因工程动物。2016年,一位瑞典科学家在瑞典农业委员会批准后,种植、收获和食用了CRISPR白菜。在这两种情况下,这些产品都是被允许的,因为它们在功能上与野生型生物完全相同--科学家只是从现有的自然池中选择了有益的基因,没有引入外来的DNA。

话虽如此,但各地的规则也不尽相同。2018年,欧盟法院有点争议性地裁定,即使没有插入新的DNA,严厉的转基因生物法也适用于被编辑过的作物。对北卡罗来纳州立大学来说,根据他们国家的规定,他们的作物不是转基因生物。

替代品

然而,在新方法变得可行之前,仍有一些障碍需要克服。该团队表示,只有先去除植物细胞的外壁,才能进行脂质转染。而植物原生质体可以让科学家们更容易地调整基因,但并不是所有类型的作物都能做到,而且即使成功了,也是一个复杂的过程。

相反,研究人员正在探索其他根本不需要去除细胞壁的方案。其中一种替代方案是利用CRISPR将Cas9蛋白引入花粉粒中,然后再将Cas9蛋白引入到另一种植物的花粉粒中,这样就可以继续为另一种植物授粉。研究人员计划先在西红柿和大麻中研究后一种方法,然后再转入其他植物。

这项新研究发表在《植物细胞报告》杂志上。

来源:cnBeta

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