基因編輯明星動物遇挫:基因編輯牛的體內竟發



美國 FDA 的科學家研究了 Recombinetics 公司經由基因編輯得到的一頭無角牛,結果發現,這頭名為 Buri 的公牛體內存在一段細菌 DNA,是具有抗生素抗性的基因片段。FDA 稱,這是一段在基因編輯過程中無意添加進去的基因片段。

此前,該公司宣稱這頭牛是百分百的牛,并指責 FDA 不應該對這類動物進行監管。

據《麻省理工科技評論》報道,Recombinetics 子公司 Acceligen 的首席執行官 Tad Sontesgard 表示,這個是無意的非預期結果,公司應該做一個完整的檢查。

此次質粒污染事件,可能讓 Recombinetics 這家明星創業公司陷入大麻煩,但對于基因編輯產業的健康發展是個良性的提醒。

質粒 DNA 污染的發現

基因編輯明星動物遇挫:基因編輯牛的體內竟發

這是基因編輯操作過程導致的 DNA 污染。

7 月 28 日,美國 FDA 的科學家 Alexis L. Norris 和 Stella S. Lee 在預印本 bioRxiv發表題為《在基因組編輯種系牛中發現質粒模板》一文。研究人員分析了來自該牛的全基因組測序數據,在靶位點發現了質粒和第二個修復模板 DNA 序列的雜交整合。

FDA 研究人員發現,兩頭基因編輯牛中都存在全長的質粒骨架。在兩頭牛中,雖然一個等位基因產生了預期的編輯結果,但另一個等位基因的靶位點處發現質粒與修復模板序列的重組。

基因編輯明星動物遇挫:基因編輯牛的體內竟發

圖 | 修復模板和質粒整合在?;蚓庉嫷陌形稽c。圖 a 為模板質粒,圖 b 為未經編輯的親本細胞系,圖 c 為編輯過的?;蚪Y構。(來源:bioRxiv)

論文稱,此前科學研究發現過哺乳動物基因編輯實驗中靶點處出現了復雜的基因組重排現象,而這種現象通過常規的 PCR 和 DNA 測序方法難以檢測出來。

Recombinetics 公司于 2013 年使用了質粒進行基因編輯操作,即將攜帶基因編輯工具 TALENs 和涉及無角的基因變異的質粒植入細胞,編輯后的細胞用于克隆,之后就產生了兩頭無角牛 Buri 和 Spotigy。

具體而言,通過 TALENs,以無角安格斯牛 1 號染色體上重復 212 堿基對替代了原來細胞染色體上 10 個堿基對的重復序列,得到了經基因編輯的荷斯坦牛胎兒成纖維細胞。隨后通過體細胞核移植技術成功獲得了基因編輯無角荷斯坦奶牛。通過檢測,這些基因編輯牛都無角,且不存在其他癥狀。

這兩頭牛于 2015 年出生,一時間成為各大國際媒體報道的寵兒。Spotigy 被殺死以分析其組織,Buri 則繁衍了 17 個后代。

盡管相比目前的其他育種技術,基因編輯技術更為精確,但一直以來,有對基因編輯可預測性和可靠性的擔心。Recombinetics 公司一直宣稱,他們確切知道基因應該去哪里以及其所在的位置,并擁有基因編輯沒有脫靶的證據。與此同時,該公司認為 FDA 對基因編輯動物產品以新藥開發的模式進行監管不合理,因此一直呼吁 FDA 豁免其基因編輯產品的監管。

如今科學家認識到,基因編輯可能產生錯誤。即使是其他基因編輯技術,如鋅指核酸酶(ZFN)技術也已經發現模板質粒整合事件在靶位點和非靶位點都有發生,還有研究發現,CRISPR/Cas9 編輯的秀麗線蟲靶位點處發現模板質粒的整合。

FDA 負責動物生物工程的 Heather Lombardi 表示,當研究人員使用基因編輯技術制造 DNA 斷裂時,細胞會啟動自我修復機制,理想狀態下,它會正確修復,但實際上細胞可以整合任何靶點附近的 DNA。

污染的風險有多大

質粒 DNA 污染意味著什么呢?根據轉基因生物產品的定義,只要產品中出現質粒 DNA,那么就意味著這種產品應該被視作轉基因產品。

那么在 Buri 的 17 個后代中,差不多一半的牛體內會含有這種質粒 DNA。

含有質粒 DNA 的牛肉能吃嗎?Tad Sontesgard 認為,無論有沒有質粒,這些牛的肉都是可以食用的。加州大學戴維斯分校獸醫科學家 Alison Van Eenennaam 也說,這種無角牛即使有質粒 DNA 污染,也不必擔心食品安全問題。

事實上,科學共識也是這么說的,吃了轉基因食品并不會轉變進食者的基因與健康狀況?!堵槭±砉た萍荚u論》則指出,需要關心的是,牛體內的細菌會不會受到這些抗生素抗性基因的影響,以及這些基因會不會散播出去。

Tad Sonstegard 承認,Acceligen 公司沒有提早發現質粒在無角牛體內的存在,但承諾現在會專門設置此篩查程序。




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