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中韓聯(lián)合培育出轉基因豬 或將優(yōu)先在中國上市

發(fā)布時間:2015-07-03

 

  基因編輯培育“雙肌型”豬,或成為首個獲得批準、供人食用的轉基因動物

  隨著基因編輯技術的發(fā)展,科學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用于人類食用的轉基因動物

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的基因改造技術,韓國首爾大學的科學家與中國延邊大學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。

科學家希望監(jiān)管機構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,或成為首個獲得批準、供人食用的轉基因動物。

“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基因不能正常發(fā)揮作用。

這種蛋白質基因名為“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節(jié)作用(負調節(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記。

能否批準供人類食用的轉基因動物備受爭議

截止目前,全世界尚未批準用于人類消費的轉基因動物,主要是擔心基因編輯技術可能會帶來的環(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“轉基因”的窘境。近來有關基因編輯在農(nóng)業(yè)領域的應用報道,包括構建出無角的牛(有角類的動物難以使用標準程序來控制);繁殖出對抗非洲豬瘟病毒具有免疫力的基因工程豬。

技術的關鍵控制點——對MSTN基因的編輯

韓國首爾大學(SeoulNationalUniversity)的分子生物學家Jin-SooKim是領銜該項研究的科學家,他和同事們通過基因編輯,使某個基因缺陷或者敲除,構建出雙肌型豬的關鍵在于讓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——HeinerNiemann表示,Jin-SooKim和他的研究小組還沒有發(fā)布他們的研究結果,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基因突變導入到豬中,Jin-SooKim利用了一種叫做TALEN的基因編輯技術,即讓一種DNA切割酶連接一種DNA結合蛋白,DNA結合蛋白會將DNA切割酶引導到了細胞內的特異基因處(這里是MSTN基因),然后切割它。細胞的自然修復系統(tǒng)會將DNA重新融合在一起,導致了基因功能失調。

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、中國延邊大學動物克隆研究人員尹熙俊(Xi-junYin),將這一細胞轉移到卵細胞中,生成了32個克隆小豬。

“雙肌型”豬的優(yōu)勢和劣勢

中國延邊大學動物克隆研究人員尹熙俊表示,一方面,初期的試驗結果顯示: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——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(故選擇與中國科學家合作),他認為中國在批準供人食用的轉基因動物方面,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