【科技．未來】編輯動物基因　可掀食物革命？

能抵抗炎夏的安格斯牛、不會染上禽流感的雞、羊毛更長的山羊……為增加農產量，改善動物福利，近年科學界正掀起一場以基因編輯（gene editing）改造牲畜組織的革命。但近日美國食物及藥物管理局（FDA）仔細觀察其中一隻經編輯的動物—名為Buri的無角乳牛，竟發現其基因組含有細菌的DNA，更包括一段抗生素耐藥性的基因。本來潛力無窮的基因編輯，會否就此走上過往基因改造的失敗道路？

霍爾斯坦乳牛（Holstein，又名荷蘭乳牛）的牛角可以長得很大，會對族群中其他動物及照顧牠們的農場員工構成危險。一般情況下，農夫會在牠們幼年時割下牛角，但過程不但對乳牛造成痛苦，也增加了成本，農夫更會用上燒紅的鐵或腐蝕性化學劑，以免牛角重生。

編輯乳牛遇上細菌

有見及此，美國基因公司Recombinetics透過基因編輯製造出無角乳牛。該公司先從荷蘭乳牛抽取皮膚細胞，然後使用基因編輯工具將原來的、不想要的基因剪走，再把預先準備好的DNA 模板插入其中，替換成想要的「無角」基因。這些編輯了的皮膚細胞其後被複製，並於2015年經代母誕生出兩隻無角小牛Buri和Spotigy。Spotigy其後被屠宰，用作分析組織，Buri則活着並有17隻後代，分散於美國加州大學戴維斯分校的研究設施和澳洲一個農場。

「我們知道那基因確實需要去哪個位置，我們也將它放到那確實位置。」Recombinetics負責人在2017年說，「我們有所有科研數據，可證明沒有脫靶效應（off-target effect）。」但基因編輯並非擁護者所說般可預測和可靠，過程中需要在DNA上作準確改變，或會在無人察覺之下引入了意料之外的重要改變。

Recombinetics只是這股基因編輯農場動物潮流的其中一員。英國愛丁堡大學羅斯林研究所和美國密蘇里大學遺傳學家Randall Prather曾分別以基因編輯技術育成能抵抗俗稱藍耳症（PRRS）的豬。方法是把豬隻DNA上的一小截基因刪除，經編輯的豬隻即使曝露於PRRS病毒或延長與受感染同伴的同居時間，都不會遭到感染。「這就是所謂的完全免疫。」羅斯林研究所研究員Christine Tait-Burkard說。

今年1月，羅斯林研究所還宣布會培養對流感免疫的雞，並表示正研究如何修改動物基因，以對抗大腸桿菌（E. coli）和曲狀桿菌（campylobacter）。另有其他科學家正欲解決威脅蠔的疱疹病毒，以及讓三文魚免疫阿米巴鰓病（amoebic gill disease）。

預防疾病增加產量

在巴西，有科學家希望外地品種也能適應當地氣候。美國是安格斯（Angus）牛肉的最大產地，而巴西牛肉主要來自瘤牛（Zebu）。巴西國家農業研究機構Embrapa研究副總監Fernando Flores表示，在全球市場中，每磅美國牛肉比巴西牛肉貴約50％，其中一個原因是「瘤牛肉不夠腍，比較瘦，沒有什麼脂肪，不會有油花紋」。此外，巴西本地對安格斯牛肉的需求不斷上升，導致愈來愈多牧場主希望飼養安格斯牛。

問題是，巴西夏天的炎熱天氣會令安格斯牛無胃口，不長肉。Sonstegard解釋：「當氣溫超過華氏90度（約攝氏32.2度），牠們就很辛苦。」Recombinetics子公司Acceligen行政總裁Tad Sonstegard認為自己找到解決方法。數年前，他在牛隻品種Senepol身上發現一種讓牛隻能適應炎熱氣候的耐熱基因SLICK，他深信可透過基因編輯在安格斯牛引入SLICK。之所以用基因編輯而非傳統交叉繁殖，一個原因是瘤牛產奶能力較差，要交叉繁殖出高產奶量又耐熱的牛可能需數十年時間。

Recombinetics的科學家從一隻紅安格斯牛（Red Angus）身上抽取細胞，並以名為TALENs的基因編輯進行修改。他們把基因中一組鹼基對刪除，使安格斯牛也有Senepol的SLICK基因。在美國製出20,000個這些細胞後，再冷藏運到巴西，然後在當地進行複製，把這些細胞的DNA加入卵子，在實驗室生成胚胎置入牛代母。九個月後，即去年7月，一隻名為Genselle的基因編輯雌牛誕生，一同出生的還有另一隻雌牛，惟出生一周後死亡。Recombinetics科學家Marc Maserati聲稱死因是複製過程造成的先天缺陷，與基因編輯無關。

Sonstegard在Genselle出生兩周後已發現牠與一般安格斯牛有少許不同，「牠的耳毛比較疏落，也比正常的短……這令牠較易降溫。估計牠應有更活躍的汗腺，也可能有些新陳代謝差異，讓牠更能適應炎熱氣候。」Songstegard聲稱，Genselle的血液檢測結果確定基因編輯有效，並指Genselle能很好地適應巴西的環境：「牠就像一隻正常動物，在巴西炎夏時也沒有『熱緊迫』（heat stress，高溫刺激下造成的緊迫反應，會影響禽畜的生理反應）迹象。」

另有科學家想以基因編輯增加農產量。茄士咩（cashmere）是山羊毛較內裏一層絨毛，只在冬天生長，毛質柔軟輕盈。雖然有人專門養殖生產茄士咩的山羊，但產量極低，每隻只能提供半磅茄士咩，導致價格高昂。有中國科學家曾使用基因編輯工具CRISPR阻斷山羊一個基因，令茄士咩羊毛更長、更多，但沒有更厚。這些改動令每隻羊增產約三盎司毛。

加州大學戴維斯分校獸醫Alison Van Eenennaam利用CRISPR，把SRY基因加到牛的X染色體。SRY基因負責在胚胎成長時控制它發展成雄性，這樣編輯的話，即使本來會發展成雌性的胚胎也可改為雄性。由於不少農夫傾向要較多肉的公牛以賺更多錢，Van Eenennaam相信這種用途未來會有市場。

愛丁堡大學熱帶家畜遺傳與健康中心（CTLGH）總監Appolinaire Djikeng認為，落後國家特別需要基因編輯動物技術：「有幾個原因，例如牛奶生產，在撒哈拉以南的乳牛，產量平均比在溫帶（經濟較先進的地區）少五倍。在先進經濟體，結構完善和長遠繁殖項目幫了不少，例如會持續監察動物有否近親繁殖之類。在幾乎整個撒哈拉以南的非洲，都沒有這些繁殖項目。所以很難追蹤基因在幾代之間的遺傳變化。」

Djikeng認為，更能抵抗疾病和更多產的牛、豬和雞對這些國家有重大意義：「我們可以令一些最弱勢的國家減少貧窮。我們說的是那些只有1、2或3隻動物的小農。若動物死了或者產量不及預期，就代表這小農家庭沒有收入，可能陷入絕對貧窮。」Djikeng的團隊正專注研發可抵抗新城病（Newcastle disease）的雞，以及抵抗東海岸熱（East Coast fever）的乳牛。

繼續閱讀：基因編輯誤中副車　農場動物時有畸胎

相關文章︰複製寵物販賣情感　空有軀殼無靈魂代孕犬如生育機器　複製寵物不如支持領養

美國不規管歐洲不放行　基因編輯食物重燃基改爭議突破基因改造食物困局　溝通比科學理據更重要？

如果可以，人類應否改變自己基因？黑客編輯肌肉基因　基因編輯有幾神奇？

上文節錄自第179期《香港01》周報（2019年9月9日）《細菌DNA擾亂基因編輯　食物革命未竟全功》。

更多周報文章︰【01周報專頁】《香港01》周報，各大書報攤、OK便利店及Vango便利店有售。你亦可按此訂閱周報，閱讀更多深度報道。