基因编辑大米现大范围脱靶突变
基因编辑大米出现大范围的非预期突变
中国上海交通大学、江苏省区域现代农业与环境保护协同创新中心以及澳大利亚墨尔本大学的科学家团队撰写并发表在《遗传与基因组学杂志》上的最新重要研究表明,对水稻品种进行CRISPR基因编辑引发了大范围的不需要的和非预期的在靶和脱靶突变。
研究人员试图通过破坏本就高产的水稻品种中的半矮化基因(SD1)的功能来进一步提高水稻的产量。他们设计了CRISPR基因编辑工具,以产生较小的indels(指基因组碱基的插入和缺失),来破坏或敲除SD1基因。但是结果却发现DNA出现了较大的插入、缺失和重排(“脱靶突变”),这不仅会改变标靶基因SD1的功能,还可能会改变其它基因的功能。此外,令人惊讶的是,取决于不同的水稻品种,“在靶突变”(注:专指在标靶编辑位点发生的非预期突变)的程度也有所不同。
增产的目的并没有实现。虽然CRISPR诱导的突变体的株高一如预期的降低了,但其产量却反而减少了。因此研究人员得出结论:“将CRISPR/Cas9成功应用于育种”可能还有“很长的路”要走。
早前在动物和人类细胞的研究中发现,基因编辑导致出现大量不需要的和非预期的在靶和脱靶非预期突变,而这一最新研究证明在植物中也存在同样的现象。
重要的不仅是突变的数量,突变的质量也很重要,也就是说突变会产生什么作用。这些问题从未得到回答,因为开发者并没有对基因编辑作物进行过完整的分子表征,也没有进行过动物喂养研究、来了解长期食用基因编辑作物会带来的生物学效应。
伦敦的分子遗传学家迈克尔·安东尼奥博士表示:“鉴于这些研究结果,出现多种基因功能发生非预期变化的可能性非常大,这会导致通过基因编辑获得的食物作物产生生化改变,从而带来健康风险(毒性,致敏性)。”
论文作者则警告说,“CRISPR在水稻中可能不如预期的精确……在将CRISPR/Cas9体系从实验室转移至农田之前,必须对其子孙后代进行早期的、准确的分子表征和筛选。”他们补充说:“在建立新的新型生物技术全球政策之前,了解基因编辑的不确定性和风险是至关重要的。”