基因編輯培育“雙肌型”豬，或成為首個獲得批準(zhǔn)、供人食用的轉(zhuǎn)基因動物
隨著基因編輯技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家們可以肆意地將一種物種的基因插入到另一種物種中。
圖中的“雙肌型”豬可能成為第一個被批準(zhǔn)用于人類食用的轉(zhuǎn)基因動物
根據(jù)Nature網(wǎng)站、《每日郵報》等報道，不同于常規(guī)的將來自一個物種的基因移植到另一個物種體內(nèi)的基因改造技術(shù)，韓國首爾大學(xué)的科學(xué)家與中國延邊大學(xué)的動物克隆研究人員尹熙俊(Xi-junYin)進行合作，通過編輯單個的MSTN基因，繁殖出“雙肌型”豬。
科學(xué)家希望監(jiān)管機構(gòu)對這種僅改變單個基因繁殖出“雙肌型”豬持寬松態(tài)度，一經(jīng)批準(zhǔn)，或成為首個獲得批準(zhǔn)、供人食用的轉(zhuǎn)基因動物。
“雙肌型”豬的靈感來源——比利時藍牛
比利時藍牛(BelgianBluecattle)是比利時當(dāng)家的肉牛品種，其特點是早熟、溫馴，肌肉發(fā)達且呈重褶，肉嫩、脂肪含量少?？茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，比利時藍牛之所以這么大，是因為它們的一種蛋白質(zhì)基因不能正常發(fā)揮作用。
這種蛋白質(zhì)基因名為“肌肉生長抑制素”(myostatin，MSTN)基因，能在骨骼肌中廣泛表達的一類糖蛋白，其功能和表達量的變化可能會通過調(diào)節(jié)靶基因的表達，改變肌肉的纖維組成(紅、白肌的比例)及造成肌肉重量的變化，是調(diào)節(jié)肌肉生長的激素。
自從1997年McPherron發(fā)現(xiàn)肌肉生長抑制素對骨骼肌的生長有調(diào)節(jié)作用(負調(diào)節(jié)因子)，許多研究者試圖通過各種方法對MSTN基因進行研究，在畜牧業(yè)生產(chǎn)上有很好的應(yīng)用前景，為提高動物產(chǎn)肉性能以及畜禽改良研究工作提供了新的途徑和研究思路，該基因在豬、人、綿羊和牛已被定位和標(biāo)記。
能否批準(zhǔn)供人類食用的轉(zhuǎn)基因動物備受爭議
截止目前，全世界尚未批準(zhǔn)用于人類消費的轉(zhuǎn)基因動物，主要是擔(dān)心基因編輯技術(shù)可能會帶來的環(huán)境及健康的負面影響，如20年來快速生長的轉(zhuǎn)基因大西洋鮭魚一直陷入在監(jiān)管困境中。
越來愈多的研究人員希望利用基因編輯來讓單基因喪失功能以避開“轉(zhuǎn)基因”的窘境。近來有關(guān)基因編輯在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用報道，包括構(gòu)建出無角的牛(有角類的動物難以使用標(biāo)準(zhǔn)程序來控制);繁殖出對抗非洲豬瘟病毒具有免疫力的基因工程豬。
技術(shù)的關(guān)鍵控制點——對MSTN基因的編輯
韓國首爾大學(xué)(SeoulNationalUniversity)的分子生物學(xué)家Jin-SooKim是領(lǐng)銜該項研究的科學(xué)家，他和同事們通過基因編輯，使某個基因缺陷或者敲除，構(gòu)建出雙肌型豬的關(guān)鍵在于讓myostatin(MSTN)基因突變。
德國FriedrichLoeffler研究所率先使用基因編輯工具的先驅(qū)——HeinerNiemann表示，Jin-SooKim和他的研究小組還沒有發(fā)布他們的研究結(jié)果，但提供的豬照片顯現(xiàn)出了典型的雙肌型動物表型——發(fā)達的臀肌。
為了將MSTN基因突變導(dǎo)入到豬中，Jin-SooKim利用了一種叫做TALEN的基因編輯技術(shù)，即讓一種DNA切割酶連接一種DNA結(jié)合蛋白，DNA結(jié)合蛋白會將DNA切割酶引導(dǎo)到了細胞內(nèi)的特異基因處(這里是MSTN基因)，然后切割它。細胞的自然修復(fù)系統(tǒng)會將DNA重新融合在一起，導(dǎo)致了基因功能失調(diào)。
研究小組在選擇出一個TALEN已敲除兩個拷貝MSTN基因的編輯了豬胚胎細胞后，Jin-SooKim的合作者、中國延邊大學(xué)動物克隆研究人員尹熙俊(Xi-junYin)，將這一細胞轉(zhuǎn)移到卵細胞中，生成了32個克隆小豬。
“雙肌型”豬的優(yōu)勢和劣勢
中國延邊大學(xué)動物克隆研究人員尹熙俊表示，一方面，初期的試驗結(jié)果顯示：這些“雙肌型”豬可以表現(xiàn)出許多雙肌型牛的優(yōu)勢，例如，每只動物可提供更瘦的豬肉以及更高的肉量。
另一方面，“雙肌型”豬也共同擁有一些問題，例如由于小豬體積過大使得分娩困難：32只小豬中只有13只活到了8個月大;目前還有2只仍然活著，但只有1只被認(rèn)為是健康的。
下一步計劃1：將“雙肌型”豬作為種豬
Jin-SooKim和尹熙俊表示，他們通過基因編輯技術(shù)培育的“雙肌型”豬不僅僅用來生產(chǎn)豬肉，還打算利用它們來供應(yīng)精子，出售給農(nóng)民與正常的豬進行交配。
由“雙肌型”豬生育的后代雖然少一些肌肉，但它們只有一個MSTN基因遭到破壞，另一個MSTN基因正常，有可能會更健康;該研究小組現(xiàn)正采用另一種更先進的基因編輯技術(shù)——CRISPR/Cas9來完成后續(xù)的同類實驗，利用CRISP/CAS9以及靶向RNA直接顯微注射受精卵，可獲得肌肉生長抑制素基因(MSTN)敲除的后代產(chǎn)物。
下一步計劃2：將“雙肌型”豬上市，出售給中國農(nóng)民
韓國科學(xué)家Jin-SooKim表示，一方面由于中國人對于豬肉的需求在不斷地上升，他希望能夠讓這些基因編輯豬上市出售給中國農(nóng)民;另一方面中國正將大量資金投放于基因編輯，中國的監(jiān)管環(huán)境可能會支持他的計劃(故選擇與中國科學(xué)家合作)，他認(rèn)為中國在批準(zhǔn)供人食用的轉(zhuǎn)基因動物方面，將會走在其他國家和地區(qū)的前面。
由于MSTN基因發(fā)生突變后，動物肌肉生長將加快，肌肉量也將增加，因此MSTN基因敲除豬的成功研制，有望培育出瘦肉率高和生長快的基因工程豬新品種，加快體細胞克隆豬產(chǎn)業(yè)化和轉(zhuǎn)基因豬新品種培育進程。去年9月，研究人員報告稱采用一種不同的基因編輯方法開發(fā)出了雙肌型牛和雙肌型綿羊的新品種。
（生物探索）