《全球各地区对待基因编辑技术大相径庭,美加先行,欧盟从严,日本或将赶超中国》

  • 来源专题:转基因生物新品种培育
  • 编译者: zhangyi8606
  • 发布时间:2018-11-29
  • 7月25日,欧盟法院(European Court of Justice,欧洲联盟的最高法院)对新育种技术(NPBTs)进行了裁决。欧盟法院认为通过诱变育种(mutagenesis )获得的作物也是转基因作物(GMO),法院认为诱变的技术和方法不是以天然存在的方式改变植物的遗传物质。生物技术行业认为,大多数的诱变或者基因编辑与自然发生或者辐射诱导产生的突变实际上几乎没什么不同,(辐射诱导突变是自20世纪50年代以来的标准植物育种方法),但是欧盟法院并不认可这一陈述。“通过诱变获得的生物就是转基因生物,原则上受GMO相关法规约束,”欧盟法院在一份声明中说,"法院首先认为只要诱变的技术和方法以某种方式改变生物体内的遗传,不是自然而然发生的,应该被认定为GMO。但早在2016年,美国监管部门率先宣称常规基因编辑作物不属于转基因生物管理范畴,大力推进基因编辑作物在美国的上市速度,让美国本土公司在未来农业主战场获得了先发优势。

    拜耳和巴斯夫是总部位于欧洲的农产品生产商巨头,在欧盟裁定基因编辑技术应像转基因一样受到严格监管后,这两家公司基本排除了在欧洲总部利用基因编辑进行植物育种的可能。巴斯夫首席执行官马丁布鲁德穆勒(Martin Brudermueller)上周五在电话会议上对分析人士表示其公司利用这些工具开发的产品将基本上不会在欧洲和德国使用,这或将影响欧洲的科技创新及应用。而早在2012年,出于对欧洲监管程序的不满,巴斯夫将植物研究业务从德国转移到美国,但今年它同意收购拜耳的大部分种子业务,包括一些总部位于德国的基因研究业务。拜耳收购孟山都后将成为全球种子和农药市场排名第一的公司,也声称排除了将基因编辑作物引入欧洲市场的可能性。

    与欧盟不同的是,日本政府委员会正式明确转基因法规将仅适用于有特定新基因插入的物种,常规基因编辑作物不属于转基因法规监管的范畴(日本NHK8月21日报道)。日本政府委员会也明确只要最终产品中没有转基因成分残留,都不属于转基因法规的监管范畴。日本生物产业协会的Hideharu Anazawa表示,基因组编辑的风险很低,而严格的法规限制让人难以接受。他说,专家组的结论恰当地反映了基因组编辑的风险。

    一直以来,转基因农作物受到较为严格的监管。近年发展基因编辑技术,可以精确地将农作物本身的一些“不良基因”敲除,达到去劣存优的目的,最终也不引入外源DNA成分。新技术的发展为未来农业竞争开辟了新的战场,因此急需要配套的政策与法规。近年来,我国科学家围绕作物基因编辑开展了系统的研究工作,并取得了一系列国际前沿进展。例如,中国科学院遗传发育所就运用基因编辑技术在六倍体小麦中实现了3个同源等位基因的编辑,解决了小麦白粉病广谱持久抗性世界性难题,得到国际上的高度评价。2017年袁隆平院士宣布利用基因编辑技术成功将镉高积累水稻品种改为低积累品种,为解决镉污染土地种植安全水稻、保障食品安全提供了先进方案。

    截至目前,美国、加拿大、阿根廷、巴西、智利、以色列等国家均已发布类似的基因编辑管理框架政策。另外,美国宾州州立大学用基因编辑而来的抗褐化蘑菇已经获得USDA批准,可以商业化。而我国对基因编辑产品是否需监管,及如何监管尚没有出台明确的政策。

  • 原文来源:AgroNews;基因农业网;基因组编辑公众平台
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  • 《CRISPR的未来:五种基因编辑将改变世界》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:yangr
    • 发布时间:2018-02-05
    • 在过去几年里,CRISPR是科学界耳熟能详的一项基因编辑技术,一直占据着新闻媒体的头条。目前,专家预测称,这种基因编辑技术将改变我们的星球,改变我们生活的社会和周围的生物。与其他基因编辑工具相比,CRISPR(更专业的术语是CRISPR-Cas9)非常精准、廉价、易于使用,并且非常强大。 CRISPR技术的未来 据悉,CRISPR技术是在上世纪90年代初发现的,并在7年后首次用于生物化学实验,迅速成为人类生物学、农业和微生物学等领域最流行的基因编辑工具。 科学家还在探索如何利用CRISPR技术使世界变得更好的早期阶段,当然,改变DNA的能力(生命本身的源代码),将带来许多伦理问题和一些担忧。还有一些令人兴奋的科学应用,如何更有效地使用这种革命性技术,以及可能减缓或阻止这些技术发挥其全部潜能的障碍。 1、CRISPR技术可以纠正导致疾病的基因错误 肥厚型心肌病(HCM)是一种心脏疾病,影响着全球0.2%的居民,该患者群体将承受巨大的痛苦,而且该疾病会致命。一些显性基因的突变导致心脏组织变粘稠,这可能导致胸痛、虚弱,严重的情况下会心脏骤停。由于近年来医学技术快速发展,肥厚型心肌病患者的平均预期寿命现已接近普通人群的寿命,但如果不及时进行治疗,会引发危及生命的情况。 但未来有一天,我们也许可以通过基因编辑来彻底治愈这种疾病。2017年夏季,美国俄勒冈健康与科学大学的科学家使用CRISPR技术删除可生育人类胚胎中一个缺陷基因,这项研究为科学家们带来了希望。他们在胚胎受精后18小时内注入结合CRISPR-Cas9技术机制的54个胚胎,其中36个胚胎并未显示任何基因突变(实际上没有形成这种疾病),13个胚胎部分没有出现基因突变(遗传肥厚型心肌病的概率为50%)。 在54个胚胎中仅有13个出现非目标基因突变和嵌合体(mosaics),这里的嵌合体是指一些细胞发生了相应的变化,意味着一小部分人会基因变异。 为了进一步减少这些变化,研究人员进行了另一项实验,他们在胚胎受精时直接对胚胎中相同的基因进行了校正。结果发现仅有一个嵌合体,这是一个令人印象深刻的实验结果。使得这项研究比其他同类研究更有效(2015年中国科学家进行的一项临床试验中,无法消除嵌合体的可能性)。 该研究报告第一作者、俄勒冈健康与科学大学的研究员舒克拉特?米塔利波夫(Shoukhrat Mitalipov)说:“通过使用这项技术,我们有可能减轻这种遗传性疾病对家庭造成的负担,最终影响全人类。”在胚胎发育早期阶段发现这种基因,可以减少或者消除患者生命后期的治疗需求。 尽管一些干细胞科学家置疑是否这几十个基因突变真实有效,但这项研究帮助科学家更好地理解CRISPR技术的有效性。此外,肥厚型心肌病研究报告合着作者表示,我们有兴趣将这项技术应用于降低乳腺癌风险的特定基因突变(BRCA1 和BRCA2)。 这意味着,科学家们知道改变人类胚胎的遗传代码可能会产生意想不到的后果,如果CRISPR技术在错误的地方进行了修改,改变或者移除健康的基因,将会怎样?这对患者会有什么影响? 在世界上的一些地方,例如:中国,科学家们可以很大程度不受约束地对人类胚胎进行实验,但在美国、加拿大和英国,情况却并非如此。 在美国,当前食品和药物管理局(FDA)并未考虑利用公共资金来研究那些可以遗传的基因(俄勒冈州研究人员的研究工作并不是以移植为目的,该研究是由私人提供资金)。在加拿大,编辑基因遗传给后代,是一种犯罪行为,最高刑罚可判处10年监禁。在英国,2016年,人类受精与胚胎管理局授权伦敦一支科学家小组获得编辑人类胚胎基因的许可,英国科学家希望这将成为一个先例,并打开未来基因编辑应用的大门。 2、CRISPR技术可消除导致疾病的微生物 虽然艾滋病治疗是从感染致命杀手病毒转变为健康状态,但是科学家仍没有找到有效的解决办法。这种状况可能会随着CRISPR技术的发展而改变,2017年,中国一支研究小组通过复制一种变异基因,有效地阻止病毒进入细胞,从而增大了老鼠对艾滋病毒的抗性。目前,科学家只在动物身体进行此类实验,但有理由认为同样的方法也适用于人类,这种基因突变可以增强人类对艾滋病毒的免疫力。 2018年7月开始,另一项基因编辑实验将在中国进行,并将尝试使用CRISPR技术来破坏人类乳突瘤病毒(HPV)的基因,并有效地摧毁病毒,据悉,人类乳突瘤病毒已被证实可促使宫颈癌肿瘤生长。 在一项略有不同的实验中,美国北卡罗来纳州的科学家使用CRISPR技术设计噬菌体,这是一种能在细菌内感染并复制自身的病毒,从而杀死有害细菌。自20世纪20年代以来,噬菌体已被用于临床实验,治疗细菌感染。但是通过自然途径采集它们是很困难的,因为当时缺乏对噬菌体的认知,并且无法预测结果,同时,抗生素市场的不断增长使得噬菌体的应用逐渐不受欢迎。 甚至在今天,一些研究人员仍忧心忡忡,他们认为大量噬菌体侵入人体会引发免疫反应,或导致耐抗生素细菌对噬菌体产生抗药性,否则就会消灭它们。 尽管人体试验尚未开始,但是研究人员对使用CRISPR技术设计噬菌体保持乐观态度,因为它们是一种经过验证的、安全的治疗细菌感染方法。事实上,在2017年的一项实验中,研究人员使用CRISPR技术设计噬菌体拯救感染耐抗生素传染病的老鼠生命。 3、CRISPR技术可以复活某些物种 2017年2月,哈佛大学遗传学家乔治·丘奇(George Church)在美国科学促进协会年会上发表了一项令人惊讶的声明,他表示自己带领的研究团队还有两年时间就能成功培育出大象-猛犸杂交体胚胎。 丘奇在接受《新科学家》杂志记者采访时说:“我希望恢复多毛猛犸能够阻止全球气候转暖,猛犸需要冻土带生活环境,土地上存在着厚厚积雪和冷空气。” 目前,丘奇和他的团队希望利用CRISPR技术将亚洲象(一种潜在被拯救的濒危物种)和猛犸的基因物质结合在一起,猛犸的基因物质样本是通过西伯利亚冰冻毛团球中的DNA提取的。通过添加猛犸基因到亚洲象体内,最终该生物体将具有猛犸的普遍特征,例如:长毛,在寒冷气候下可起到保暖效果。最终目标是将这个杂交胚胎植入大象体内,并培育至分娩时期。 这项研究颇有希望,但是一些专家认为,丘奇的时间计划表过于乐观。即使研究人员能够培育功能完全的杂交体胚胎,像他预想的那样,在一个人造子宫中生长发育,仍是一个需要克服的障碍。当然,丘奇的实验室现在能够在人造子宫中培育出一个妊娠期一半的老鼠胚胎,大约发育10天左右。但目前并不能保证未来几年之内能够见证猛犸的诞生。 4、CRISPR技术可培育更健康的新型食物 CRISPR基因编辑技术被证实在农业研究领域具有发展前途,美国纽约冷泉港实验室科学家使用CRISPR工具能够增大番茄产量,该实验室开发一种方法能够编辑基因,确定番茄的大小,分枝结构以及最大产量时番茄的外形。 冷泉港实验室扎卡里·利普曼(Zachary Lippman)教授在一篇新闻稿中称,农作物的每个特征能够以电灯变光开关方式进行控制,目前我们可以使用原生DNA,增强其自然属性,这将帮助我们突破产量障碍。 满足饥饿人群的高产农作物仅是一个开始,科学家希望CRISPR技术能够帮助摆脱转基因生物(GMOs)的“污名”。2016年,杜邦先锋农业科技公司宣称,最新培育一种新品种CRISPR基因编辑玉米,因为研究人员改变了它的基因,因此从技术上讲,它并不是转基因农作物。 转基因生物和基因编辑作物之间的区别非常简单,传统的转基因生物是通过植入外来DNA序列进入玉米基因,传递其特征或者属性至未来的有机生物。基因编辑比这种技术更加精确:它对本地基因组的特殊位置基因进行精准改变,经常破坏某些基因或者改变它们的位置,这些都不会引入外来DNA。 虽然转基因生物在消费者之间存在争议,但是杜邦先锋等公司能够更好地认识基因编辑食物。据悉,转基因生物在美国市场已存在几十年时间,科学家未探测到任何风险,尽管转基因生物的最大支持者承认,科学家仍不清楚所有的长期风险。 CRISPR技术编辑的农作物也是如此,当然,科学家将继续测试和评估这些农作物,从而确保不会出现预料之外的副作用,但是这项早期研究仍具有较大的发展前景。最终,CRISPR技术编辑的农作物很可能快速占据全球市场。 杜邦先锋农业科技公司希望到2020年将其“蜡质”基因编辑玉米投入美国市场,据悉,一种基因编辑蘑菇已绕过美国农业部的规定,它并不包含来自病毒或者细菌的外来DNA,并成为首个亮绿灯的CRISPR技术编辑生物体。瑞典现已宣布,将对CRISPR技术编辑农作物进行分类和调控,其方法不同于转基因生物,但是欧盟委员会尚未选定其立场。 5、CRISPR技术将根除地球最危险的害虫 像CRISPR的基因编辑技术可以直接对抗传染性疾病,但是一些研究人员决定通过消除其传播方式来降低疾病的蔓延扩散。美国加州大学里弗赛德分校科学家培育出一种蚊子,它们对于CRISPR技术产生的变化非常敏感,这将便于科学家前所未有地控制传递至后代的生物遗传特征。研究结果显示,通过改变眼睛、翅膀和角质膜发育的基因,最终培育出身体黄色、三眼、无翅蚊子。 通过打乱蚊子基因多个位置的目标基因,研究小组正在测试“基因驱动系统”,来继承传递这些抑制性特征。基因驱动是一种本质上确保基因特征能够继承的方式,通过削弱蚊子的飞行能力和视力,加州大学里弗赛德分校科学家希望大幅降低蚊子在人类传播危险传染病的能力,例如:登革热和黄热病。 其他研究人员通过阻碍蚊子繁殖能力试图消灭它们,2016年,伦敦帝国理工学院一组研究人员使用CRISPR技术来研究携带疟疾的雌蚊的繁殖方式,通过基因驱动系统影响雌性不育特征,使该特征更有可能遗传给后代。 但是干扰蚊子的数量可能会带来无法预料的结果,消灭一个物种,即使是一个看似没有太多生态价值的物种,也会破坏生态系统的微妙平衡。这可能产生灾难性的后果,例如:破坏食物链或者增大疟疾等疾病在完全不同物中之间的传播扩散。 CRISPR技术的未来 目前先进的科学技术表明,CRISPR技术不仅是一种作用极广泛的技术,也被证实具有非常高的精确性,并且可以安全使用。但是许多科技进展仅是刚刚开始,像CRISPR-Cas9这样的基因编辑技术将具有充足的潜力有待挖掘。 技术和伦理障碍是未来基因编辑技术发展必须正确面对的,我们需要种植转基因农作物提高产量、消除基因疾病、或者复活一些灭绝物种,但是我们正在前进的道路上。
  • 《science杂志呼吁欧盟放松作物基因组编辑监管》

    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:zhangyi8606
    • 发布时间:2019-04-15
    • 基因农业网按:3月29日,science杂志发表评论谈新植物育种技术,标题为《新植物育种技术助力保障粮食安全》(New plant breeding technologies for food security),作者来自比利时列日大学、巴基斯坦费萨拉巴德国家生物技术与基因工程研究所、德国哥廷根大学、沙特阿卜杜拉国王科技大学和位于菲律宾的国际水稻研究所。文章呼吁欧盟正确对待基因组编辑技术,放松监管,为其国际发展扫除障碍。 (基因农业网panda翻译)一个没有饥饿的世界可能吗?当然,但前提是粮食生产可持续地增长和分配,消除极端贫困。在全世界范围内,贫困和营养不良的人群大多数生活在发展中国家的农村地区,他们依靠农业获得食物、收入和工作。国际统计数据显示,低农业生产率与高营养不良率之间存在明显关联。全球研究还表明,只有小农户的收入增加,才能迅速减少极端贫困。因此,农业生产力的持续提高是社会经济发展的核心。在本文中,我们将论证,通过慎重部署和科学知情的监管,基因组编辑等新植物育种技术(NPBT)能够为全球粮食安全做出重大贡献。 在过去,通过杂交和自交策略进行的常规植物育种在提高农业生产力方面发挥了重要作用。此外,小农户采用转基因(GM)作物可以提高产量、减少农药使用、减少贫困、改良营养状况。尽管如此,到目前为止,只有少数发展中国家和新兴经济体——如中国、印度、巴基斯坦、孟加拉国和南非——采用了转基因作物。尽管30年的研究表明转基因作物的风险并不比传统作物高,但非洲和亚洲的许多国家对推广应用转基因作物仍然犹豫不决,这主要是因为被错误灌输的风险意识和对失去欧洲这一重要出口市场的担忧。 此时NPBT已经问世。这些技术可以减轻与转基因作物相关的担忧。例如,基因组编辑的最新进展可以让我们通过改变植物内源基因对作物进行性状改良,而无需跨物种的基因转移。尤其是,CRISPR-Cas已成为编辑作物基因组的最重要系统之一,在主要谷物(如水稻、小麦和玉米)及其他粮食安全作物(如香蕉和木薯)中的应用迅速增加。由于成本低廉,基因组编辑也可用于改良孤生作物,如当地的水果、蔬菜和主粮作物,它们可以在当地居民的健康饮食中发挥重要作用。转基因作物中使用了外源DNA,这是其受到严格调控的主要原因。因此,不含有外源DNA的基因组编辑作物有可能会降低监管程序的成本,从而加快创新、增加种子产业的竞争,并使发展中国家的农民也能够负担得起更优质的作物种子。由于缺乏应对转基因作物的技术、监管和沟通能力,已经限制了转基因作物在当地的公众接受度和采用率。科学和社会政治发展并不总是一个协同并进的,无论是在发达国家还是在发展中国家都是如此。因此,必须采取新的努力和战略,以促进采用基因组编辑作物和其他有可能促进可持续发展的NPBT技术。鉴于过去的教训,该战略应建立在透明的沟通、对研究人员和创新体系中的其他利益相关者进行培训,以及高效、智能的监管法规。 公-私合作伙伴关系被认为是促进和应用NPBT技术的一种方式。在较为先进的发展中国家,这种伙伴关系的前景尤为光明,这些国家仍然是大量贫困人口的家园,但已经具备的一定经济实力,可以与私有农业公司商议互惠互利的合作项目。这些较先进的发展中国家所产出的植物产品和种子也可以在本区域内交付给邻近的欠发达国家,而后者获得NPBT的机会有限或者必须支付高很多的价格。现有的政府间无国界水稻种子创新项目是朝这个方向迈出的重要一步,该项目在一些南亚和东南亚国家之间支持种子分享。 通过与亚洲和非洲区域发展和合作机构,如东南亚国家联盟(ASEAN)或非洲发展新伙伴关系(NEPAD)合作的公司,可以将这种政府间的创新项目提升到一个新的水平。机遇就在先前公私伙伴关系成功的案例之中,例如孟加拉国转基因抗虫茄子的研发和商业化。最近,孟加拉国农业部长公开声明支持生物技术和对另外三种转基因作物进行的田间测试,该举措使孟加拉国成为通过现代技术解决饥饿和营养不良问题的全球典范。另一个例子是非洲节水玉米(WEMA)项目,该项目正在开发耐旱品种,旨在通过非洲种子公司向小农户免费提供这些品种。应该制定一项关于粮食作物优先特性的协调发展计划,包括孤生作物,这将有助于更广泛地展示新型育种技术对发展中国家粮食安全的巨大潜力。 植物育种家的工具箱正以令人兴奋的方式扩展。快速世代推进(RGA)和单粒传代法使作物生命周期尽可能缩短,以用于育种、选择和固定有用基因的研究。这种方法已经在几种谷物作物的改良做出了贡献,建立在绿色革命的特征——较慢且不太准确的系谱选择方法的基础上。与此同时,基因组选择也变得越来越流行,它利用基因分型和归纳法的策略来预测群体中表型特征不明显的植物的价值。最近出现的CRISPR-Cas系统也可以部分突破当前育种方法的局限性,该系统提供了一套有效的应用程序和分子工具,以用户定义的方式精准且高效地改造基因组。CRISPR-Cas9介导的基因敲除被广泛应用于作物改良的各种应用中,例如高产水稻、抗病高筋小麦和增香番茄。其他可能的模式包括精准的DNA序列编辑、基因替换、多个性状同时增强(性状叠加),以及启动子和调控元件工程来改变基因表达模式。此外,CRISPR全基因组筛选可以用来识别以前未知的有价值的作物性状。不过,CRISPR技术在提高数量性状(包括耐旱性和耐盐性)方面的效用,仍需在几种作物中进一步测试。我们预计,CRISPR-Cas技术与现代育种方法相结合,将在未来的作物改良计划中发挥重要作用,但其他用于基因组预测和选择的技术也将继续发挥重要作用。 未来5年内可能会出现几个基因组编辑的有趣应用。例如,多个粮食安全作物可以迅速受益于新的基因组编辑技术,以解决主要的病虫害问题,减少对化学杀虫剂的需求,并使植物更能适应极端气候的压力。公共或公共-私营部门在作物品种的开发方面的成功可以作为一个明确的例子以建立信任,并显示在当地采用基因组编辑技术为地方谋利的能力。目前,通过越来越多的高质量作物基因组以及作物和植物多样性小组的等位基因比较,改良的目标基因更容易确定了。私营部门正在逐渐认识到公共数据库的这种多样性,这有助于促进互利的公私伙伴关系。由政府资助的国际农业研究咨询小组(CGIAR)的任务是管理大多数主要的粮食安全作物,并联合区域组织从事未来的粮食安全研究。大多数CGIAR中心支持作物特异性基因库,这些基因库可以与区域和国家研究所合作,评估基因组编辑的改进。CGIAR之前为发展中国家提供植物遗传物质的努力使育种家开发新的作物品种变得更加容易。鉴于CGIAR中心在不同的当地环境中都有存在,它们可以作为一个中立的协调者,协调一个用于开发和测试基因编辑作物的田间研究设施网络。 全球对转基因作物的反对态度解释了为什么目前这些作物的应用仍然有限。欧洲的态度和政策方针在其中起到了特别重要的作用。考虑到非洲和亚洲国家与欧洲的长期贸易关系,他们理所当然地担心转基因作物的采用可能会导致失去向欧洲出口的机会,因为欧洲现在对转基因生物的反对已经根深蒂固。基因组编辑可以代表利用现代生物技术潜力促进粮食安全的新机会。然而,最近欧洲法院以对待转基因作物同样的方式管理基因编辑作物的裁决令人失望,并可能扼杀国际上在应用基因编辑技术改进作物方面取得的进展。尽管如此,美国和日本关于放松对基因编辑作物的规定的裁决预计将为一种新的范式奠定基础,这种范式可能会带来更有效的国际监管机制。转基因作物超过30年的应用经验表明,监管程序影响公众的态度,而欧洲公众的消极态度对发展中国家公众的认知和政策产生重大影响。在欧盟对基因组编辑作物放松监管才可能会向需要农业技术的发展中国家释放积极的信号。 实现全球粮食安全将需要一个基于过去经验教训的框架:创新至关重要,因此促进创新的环境也至关重要。为了充分利用NPBT的潜力,需要采取多管齐下的办法,考虑到技术开发、传播、采用和社会接受的所有组成部分(见图)。NPBT不应该被误解为万灵药。还需要许多其他技术和方法,包括改进售后管理、市场基础设施和社会服务。不过,基因组编辑被认为是对抗饥饿和贫困的有力补充。国际社会应抓住这一机遇,建立有益的监管框架和支持机制。 原始文献: http://science.sciencemag.org/content/363/6434/1390 来源:基因农业网