李家洋等提出植物基因组编辑监管框架

　　CRISPR/Cas9是靶向基因变化的一种新方法。与其他方法一起，构成了所谓的基因组编辑工具箱的一部分。最近，来自中国、美国和德国的科学家，提出了植物基因组编辑的一个监管框架，发表在Nature子刊《Nature Genetics》。

　　

生物通报道：CRISPR/Cas9是靶向基因变化的一种新方法。与其他方法一起，构成了所谓的基因组编辑工具箱的一部分。目前，基因组编辑主要讨论的是医学应用，相继有使用基因组编辑治疗人类疾病的研究出现，例如：CRISPR基因编辑助力肺癌治疗；华人女学者用CRISPR技术改善遗传性失明；我科学家用CRISPR纠正癫痫致病突变。

但将其用于植物育种也许是更有前途的，已有研究集中在使用基因组编辑对作物进行改良和育种，例如：南京农大用TALENs和CRISPR实现大豆高效定向诱变；Cell Res：中国学者利用CRISPR技术解析水稻灌浆；Cell子刊：基因编辑水果即将来临？。

最近，来自中国、美国和德国的科学家，已经提出了植物基因组编辑的一个监管框架，发表在Nature子刊《Nature Genetics》。中国农科院深圳农业基因组研究所、中国农科院蔬菜花卉研究所的黄三文、德国Max Planck 发育生物学研究所的Detlef Weigel、加州大学戴维斯分校World Food中心的Roger Beachy和中科院遗传与发育生物学研究所的李家洋院士，是本文的共同通讯作者。

利用基因组编辑，科学家可以用非常精确的方式改变DNA。通常，只有一个碱基——即基因组的一个字母，被替换或删除。这基本上与自然界中因为随机突变而不断发生的基因组变化一致。在这样一个突变或基因组编辑发生之后，其后果是无法区分的。这不是由于技术上的缺陷，而是因为实际缺乏物理、化学或生物学差异。Weigel说：“因此我们没有理由将基因组编辑植物看作是转基因生物。”然而，由基因组编辑产生的变化，应该进行分析和记录，以确保没有残留的外源基因。除此之外，相比较传统育种的植物，以这种方式改良的植物不应该受到更为严格的约束。

植物育种的目的是不断改善有利性状，使我们的农作物更能抗真菌感染，以帮助它们更好地应对干旱或者以更少的肥料也能茁壮成长。达到这个目标的一种方法是，将具有不同优势特征的品种进行杂交。作为一种替代方案，化学品或辐射被部署，这两者都会在整个基因组中导致随机分布的突变。不幸的是，使用这两种技术产生的一大部分后代是不佳的，甚至比亲本植株更糟，寻找有用的杂交个体往往是漫长和繁琐的。这两种技术都是传统育种的标准工具，其产物可以进入市场而无需授权。

几十年来，利用基因组工程方法，科学家们已经有可能将基因插入植物。这些基因可能是来自于其他植物，或者来自完全不同的生物，如细菌。这些技术的一个缺点是，它不能精确地控制新基因插入在基因组中什么地方。因此，许多候选植株必须进行仔细检查，直到具有所需性状的植株被发现。

在基因组编辑报道中，经常使用诸如“基因组手术或遗传手术刀”这样的隐喻。Weigel举例说明：“传统的遗传工程可以比作开胸手术，而基因组编辑则相当于是微创手术，因为人们可以精确地确定基因组中一个变化应该发生的位置。利用基因组工程学方法，科学家也可以准确地用其他品种或近亲属的基因，替换一个物种的基因——这也是常规育种的一个目标。基因组编辑可以实现跟传统育种相同的改变，但速度快得多。

由于这些原因，科学家提倡以下的常识方法，涉及基因组编辑植物的发展和授权：首先，在发展阶段，应尽量减少不受控制的传播的风险。其次，应该准确记录由此产生的DNA变化。第三，必须考虑到CRISPR/Cas9技术可能在开始时需要外源DNA插入到细胞；如果是这样的话，必须证明，外源基因已被彻底清除。最后，一个基因已被来自不同物种的基因替换，应该说明这两个物种之间的亲缘关系。如果它们只是远亲，考虑额外的个案注意事项可能是必要的。对于新品种的注册，证明文件应包括这几点，否则的话，基因组编辑的植物应该像常规育种品种那样对待。

欧洲联盟还没有完成他们的评估，但在德国和瑞典，相关负责部门已经宣布，某些基因组编辑的品种在原则上是与传统育种产物相同的。Weigel表示：“育种的一个重要目标是，使农业更加可持续化。例如，基因组编辑可以不使用化学农药，帮助培育抵抗真菌感染的品种。我们不应该错过这样的机会。”

（生物通：王英）

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Sanwen Huang et al. A proposed regulatory framework for genome-edited crops, Nature Genetics (2016). DOI: 10.1038/ng.3484