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 。
根據Nature網站、《每日郵報》等報道,不同于常規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-jun Yin)進行合作,通過編輯單個的MSTN基因,繁殖出“雙肌型”豬 。
科學家希望監管機構對這種僅改變單個基因繁殖出“雙肌型”豬持寬松態度,一經批準,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(Belgian Blue cattle)是比利時當家的肉牛品種,其特點是早熟、溫馴,肌肉發達且呈重褶,肉嫩、脂肪含量少 。科學家研究發現,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,是調節肌肉生長的激素 。
自從1997年McPherron發現肌肉生長抑制素對骨骼肌的生長有調節作用(負調節因子),許多研究者試圖通過各種方法對MSTN基因進行研究,在畜牧業生產上有很好的應用前景,為提高動物產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業領域的應用報道,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(Seoul National University)的分子生物學家Jin-Soo Kim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Friedrich Loeffler研究所率先使用基因編輯工具的先驅——Heiner Niemann表示,Jin-Soo Kim和他的研究小組還沒有發布他們的研究結果,但提供的豬照片顯現出了典型的雙肌型動物表型——發達的臀肌 。
為了將MSTN基因突變導入到豬中,Jin-Soo Kim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-Soo Kim的合作者、中國延邊大學動物克隆研究人員尹熙俊(Xi-jun Yin),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”豬可以表現出許多雙肌型牛的優勢,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 。
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