​基因编辑后,牛身体里出现了不该有的细菌基因
2019-08-31 08:40

​基因编辑后,牛身体里出现了不该有的细菌基因

本文来自微信公众号:学术经纬(ID:Global_Academia),题图来自:东方IC


说到生物技术领域最近的重大突破,“基因编辑技术”无疑是其中最为耀眼的明星。利用新开发的工具,人类已经能对许多物种的基因进行便捷、有效的编辑。但与之相伴的,关于基因编辑的争议也尘嚣甚上。


▲这项研究以预印本的形式在线发表(图片来源:参考资料[1])


最近,一篇论文再次将基因编辑置于聚光灯下。来自美国FDA的一支团队发现,一些在媒体的包装下成为明星的“基因编辑动物”有着明显的科学硬伤——对其基因组的分析表明,基因编辑做的并不干净。这些动物的基因组里,竟然出现了细菌的基因,而这原本绝不应该发生。


更糟糕的是,这些动物已经产下了不少后代……


让我们把时间回溯到2015年。当时,一家位于明尼苏达州的生物技术公司Recombinetics高调地向世界宣布,他们通过基因编辑技术,成功让两头小牛头上的角“消失了”。据报道,这也是世界上最先接受基因改造的两头牛。


具体来看,这家公司的科学家们首先分离出了单个牛的细胞,然后通过一种叫做TALEN的基因编辑工具,把“控制长角”的基因替换成了“不会长角”的基因。随后,利用体细胞克隆的方法,研究人员们成功造出了经过基因改造的小牛,它们果然不会长角。


▲研究人员们信誓旦旦地说,这次基因改造很成功(图片来源:参考资料[5])


随后,研究人员们对这些牛进行了分析,认为基因改造完成得很成功,且没有出现“脱靶效应”。这是指在基因改造的过程中引入了错误的基因,或是在错误的地方引入了基因。这项成果于2016年发表在了《自然》子刊Nature Biotechnology上。研究人员们指出,为了减少饲养中的危险性,每年人们都要手动给奶牛“修角”。如果这些奶牛天生就不长角,那就能省下巨大的人力开支。


这看起来是一个非常典型的“生物技术”成功故事,这些小牛也成为了光环耀眼的明星。但谁也没有想到,泡沫竟然在一场意外中被戳破……


时间来到了今年3月。在美国FDA,一名叫做阿莱西斯·诺里斯(Alexis Norris)的生物信息学工作人员正在调试一款软件。很偶然的,他从网上下载下了这几头小牛的基因组数据(已是公开信息)进行分析,却意外地发现,有一些基因压根不应该出现在那里!


▲整个细菌质粒的序列都被引入到了牛的基因组里(图片来源:参考资料[1])


原来,在进行基因编辑的时候,研究人员们会用到一种叫做“质粒”的环状DNA。这种DNA上带有研究人员们想要使用的基因(在这个例子里,是“不长角的基因”),却也会带有很多来自细菌的基因,这就包括了对抗生素产生耐受的基因。


FDA的工作人员发现,整个质粒DNA都被植入到了牛的基因组里。也就是说,这些牛的基因组里,平白无故多了许多来自细菌的基因。


这一发现在7月以预印本的形式发布在了网上。论文中,作者们认为这是基因编辑工作中所存在的一个“盲点”。


但当科学家们发现这一点的时候,其中的一头牛已经产下了17个后代。


目前,我们还不清楚这些来自细菌的基因会给这些牛带来怎样的后果。它们可能无伤大雅,但也有可能会带来潜在安全隐患。这个发现也给我们敲响了警钟——在对动物进行基因编辑时,我们现有的检测策略或许还需要“升级换代”。对于要推向市场的动物产品,则尤其应当如此。


参考资料:

[1] Alexis L. Norris et al., (2019), Template plasmid integration in germline genome-edited cattle, doi: http://dx.doi.org/10.1101/715482

[2] Gene-edited cattle have a major screwup in their DNA, Retrieved August 30, 2019, from https://www.technologyreview.com/s/614235/recombinetics-gene-edited-hornless-cattle-major-dna-screwup/

[3] FDA finds a surprise in gene-edited cattle: antibiotic-resistant, non-bovine DNA, Retrieved August 15, 2019, from https://newfoodeconomy.org/fda-gene-edited-cattle-antibiotic-resistant-crispr-dna/

[4] Daniel F Carlson et al., (2019), Production of hornless dairy cattle from genome-edited cell lines, Nature Biotechnology, DOI: https://doi.org/10.1038/nbt.3560

[5] Open Season Is Seen in Gene Editing of Animals, Retrieved November 27, 2015, from https://www.nytimes.com/2015/11/27/us/2015-11-27-us-animal-gene-editing.html


本文来自微信公众号:学术经纬(ID:Global_Academia)

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