Nature：突破性CRISPR技术生成“安全”转基因作物

　　

生物通报道  来自韩国的研究人员称，略微改变一种革命性的基因编辑技术，或许就能够在改造植物基因组的同时避开国家的生物安全法规。

植物科学家们迅速地采纳了广受欢迎的CRISPR/Cas9技术来开展实验，这一技术利用了一种叫做Cas9的酶，在两条RNA链的引导下精确切割基因组中的DNA片段。例如，通过让小麦和水稻中的特异基因丧失功能，研究人员希望能够生成抗病作物品种（延伸阅读：Science发布CRISPR基因编辑重大成果 ）。

但这一过程可以将一些外源DNA片段导入到植物基因组中。首尔国立大学的遗传学家Jin-Soo Kim说，欧盟等一些管辖区域有可能会决定将这样的植物归为转基因生物(GMOs)——这使得监管部门在接受它们时面对着极大的争议。

Kim和他的研究小组改进了这一技术，使得它能够在不引入外源DNA的情况下删除掉特定的植物基因，构建出Kim和同事们认为“有可能规避当前GMO法规”的植物。

Kim说：“就科学而言，我们的方法只是基因组编辑领域的又一个进步。然而就法规和公众接受度而言，我们的方法有可能可以打破僵局。”

无需DNA的CRISPR技术

常规，研究人员都是通过首先运送编码Cas9酶的基因到植物细胞中来让CRISPR/Cas9起作用。他们将这一基因导入到一个质粒上，通常借助有害菌——土壤农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)将质粒带入到植物中。因此，土壤农杆菌的DNA最终可进入到植物基因组中。即便不利用土壤农杆菌，Cas9基因片段自身也有可能整合到植物基因组中。

为了解决这一问题，Kim和同事们完全避开了基因传送。他们报告了一种方法在植物外组装Cas9酶和它的导向RNA序列，并利用溶液让生成的蛋白质复合物进入到植物中。这一技术能够有效发挥作用敲除烟草、水稻、莴苣和拟南芥中的所选基因。

日本北海道大学生物伦理学家Tetsuya Ishii说：“我认为这是植物科学一个里程碑式的研究工作。”

Kim希望利用这一技术来编辑香蕉；最受欢迎的香蕉品种——卡文迪什香蕉一直在努力对抗一种破坏性的土壤真菌，有可能会灭绝。可以采用基因编辑来敲除掉这一真菌利用来侵入细胞的受体。在Kim看来，无需将生成的香蕉归类为GMO。“我们将挽救这种香蕉，使得我们的子孙们仍然可以享受这种水果。”

绕开法规

其他的科学家们近期采用不同的基因组编辑技术获得了一些类似的结果。爱荷华州立大学植物生物技术风险分析专家Jeffrey Wolt指出，一些研究人员直接将称作为TALENs的一些基因编辑蛋白复合物导入到了植物中；还有其他一些人利用纳米颗粒引入了不同的基因编辑蛋白。在他看来，Kim的论文只是为植物育种者的兵工厂又添加了一个工具——尽管许多研究人员认为相比于其他工具，CRISPR更便宜、更易于使用。

德国马丁路德•哈勒维腾贝格大学植物遗传学家Jens Boch曾帮助开发TALEN，他认为这种避开土壤农杆菌的方案并非必要。当植物有性生殖时，它们的基因会重新混合，因此生成的一些后代不会有这一细菌的DNA；培育这些无土壤农杆菌的植物应该会让管控者让步。“土壤农杆菌只是很容易利用而已，这将成为一个选择方法。我不认为植物育种者将会使用Kim的方法。但Kim表示诸如香蕉一类的植物不进行有性生殖，因此在土壤农杆菌基因驻入到它们的基因组中时将无法摆脱它。

目前还不清楚监管当局对CRISPR编辑植物持何立场。欧盟当前正在谈论有关这一最新技术的法规，可以想象即便这些植物没有外源基因还是会将它们归类为GMOs。

在美国，采用土壤农杆菌编辑植物当前触动了美国动植物卫生检验局制定法规，采用其他方法编辑的植物则绕过了法规。但一些条例也可能会发生改变：在7月，美国白宫启动了一项多年计划审查对农业生物技术的联邦法规。

如果对于CRISPR植物的法规确实严格，Boch说：“Kim提出的方法是一种很好的方法来规避某些可能的批评。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

DNA-free genome editing in plants with preassembled CRISPR-Cas9 ribonucleoproteins

Editing plant genomes without introducing foreign DNA into cells may alleviate regulatory concerns related to genetically modified plants. We transfected preassembled complexes of purified Cas9 protein and guide RNA into plant protoplasts of Arabidopsis thaliana, tobacco, lettuce and rice and achieved targeted mutagenesis in regenerated plants at frequencies of up to 46%. The targeted sites contained germline-transmissible small insertions or deletions that are indistinguishable from naturally occurring genetic variation