美国 FDA 的科学家研究了 Recombinetics 公司经由基因编辑得到的一头无角牛,结果发现,这头名为 Buri 的公牛体内存在一段细菌 DNA,是具有抗生素抗性的基因片段。FDA 称,这是一段在基因编辑过程中无意添加进去的基因片段。

此前,该公司宣称这头牛是百分百的牛,并指责 FDA 不应该对这类动物进行监管。

据《麻省理工科技评论》报道,Recombinetics 子公司 Acceligen 的首席执行官 Tad Sontesgard 表示,这个是无意的非预期结果,公司应该做一个完整的检查。

此次质粒污染事件,可能让 Recombinetics 这家明星创业公司陷入大麻烦,但对于基因编辑产业的健康发展是个良性的提醒。

质粒 DNA 污染的发现

这是基因编辑操作过程导致的 DNA 污染。

7 月 28 日,美国 FDA 的科学家 Alexis L. Norris 和 Stella S. Lee 在预印本 bioRxiv发表题为《在基因组编辑种系牛中发现质粒模板》一文。研究人员分析了来自该牛的全基因组测序数据,在靶位点发现了质粒和第二个修复模板 DNA 序列的杂交整合。

FDA 研究人员发现,两头基因编辑牛中都存在全长的质粒骨架。在两头牛中,虽然一个等位基因产生了预期的编辑结果,但另一个等位基因的靶位点处发现质粒与修复模板序列的重组。

基因编辑明星动物遇挫:基因编辑牛的体内竟发

图 | 修复模板和质粒整合在牛基因编辑的靶位点。图 a 为模板质粒,图 b 为未经编辑的亲本细胞系,图 c 为编辑过的牛基因结构。(来源:bioRxiv)

论文称,此前科学研究发现过哺乳动物基因编辑实验中靶点处出现了复杂的基因组重排现象,而这种现象通过常规的 PCR 和 DNA 测序方法难以检测出来。

Recombinetics 公司于 2013 年使用了质粒进行基因编辑操作,即将携带基因编辑工具 TALENs 和涉及无角的基因变异的质粒植入细胞,编辑后的细胞用于克隆,之后就产生了两头无角牛 Buri 和 Spotigy。

具体而言,通过 TALENs,以无角安格斯牛 1 号染色体上重复 212 碱基对替代了原来细胞染色体上 10 个碱基对的重复序列,得到了经基因编辑的荷斯坦牛胎儿成纤维细胞。随后通过体细胞核移植技术成功获得了基因编辑无角荷斯坦奶牛。通过检测,这些基因编辑牛都无角,且不存在其他症状。

这两头牛于 2015 年出生,一时间成为各大国际媒体报道的宠儿。Spotigy 被杀死以分析其组织,Buri 则繁衍了 17 个后代。

尽管相比目前的其他育种技术,基因编辑技术更为精确,但一直以来,有对基因编辑可预测性和可靠性的担心。Recombinetics 公司一直宣称,他们确切知道基因应该去哪里以及其所在的位置,并拥有基因编辑没有脱靶的证据。与此同时,该公司认为 FDA 对基因编辑动物产品以新药开发的模式进行监管不合理,因此一直呼吁 FDA 豁免其基因编辑产品的监管。

如今科学家认识到,基因编辑可能产生错误。即使是其他基因编辑技术,如锌指核酸酶(ZFN)技术也已经发现模板质粒整合事件在靶位点和非靶位点都有发生,还有研究发现,CRISPR/Cas9 编辑的秀丽线虫靶位点处发现模板质粒的整合。

FDA 负责动物生物工程的 Heather Lombardi 表示,当研究人员使用基因编辑技术制造 DNA 断裂时,细胞会启动自我修复机制,理想状态下,它会正确修复,但实际上细胞可以整合任何靶点附近的 DNA。

污染的风险有多大

质粒 DNA 污染意味着什么呢?根据转基因生物产品的定义,只要产品中出现质粒 DNA,那么就意味着这种产品应该被视作转基因产品。

那么在 Buri 的 17 个后代中,差不多一半的牛体内会含有这种质粒 DNA。

含有质粒 DNA 的牛肉能吃吗?Tad Sontesgard 认为,无论有没有质粒,这些牛的肉都是可以食用的。加州大学戴维斯分校兽医科学家 Alison Van Eenennaam 也说,这种无角牛即使有质粒 DNA 污染,也不必担心食品安全问题

事实上,科学共识也是这么说的,吃了转基因食品并不会转变进食者的基因与健康状况。《麻省理工科技评论》则指出,需要关心的是,牛体内的细菌会不会受到这些抗生素抗性基因的影响,以及这些基因会不会散播出去。

Tad Sonstegard 承认,Acceligen 公司没有提早发现质粒在无角牛体内的存在,但承诺现在会专门设置此筛查程序。