基因編輯大解密!與基因改造差異?高效技術成為農業永續利器

周羿庭    2023年12月21日 16:00:00

大家聽過「基因編輯(genome editing)」嗎?這項受到世界關注的技術對生技醫療及永續農業有極大影響,美國黃豆出口協會特別邀請台灣大學洪傳揚、林彥蓉教授與食品工業研究所研究員林奐妤博士,說明基因編輯迷思與未來優勢,解開其神秘面紗。



 





 



先釐清!基因編輯不是基因改造



 



許多人聽到「基因編輯」,會認為它與「基因改造」類似,有安全隱憂、會帶來負面影響,但其實兩者是完全不同的技術,最大差別在於基因編輯「沒有外來 DNA」,也未發生基因重組。



 



基因編輯


基因編輯「沒有外來 DNA」,也未發生基因重組。(取自 Pixbay)


 



基因編輯是什麼?



 



基因編輯技術利用了細菌的自我防禦系統,由一段客製化的引導 RNA 與核酸酶組成,可以對目標基因做精確切割,開發 CRISPR 基因編輯技術的兩位學者 Jennifer A. Doudna 與 Emmanuelle Charpentier 也因此共同拿下 2020 年諾貝爾化學獎。



 





 



台灣大學洪傳揚教授進一步解釋,基因編輯的概念就是「切割 DNA 再做修復」,其中「NHEJ」為基因斷裂修補,這個自我修復的系統,有一半機率會修復成原來模樣,有一半機率會因修復錯誤,而在目標基因中形成突變;「HR」則是讓 DNA 根據模板進行修復。



 



洪傳揚


台灣大學洪傳揚教授(周羿庭攝)


 



基因編輯是農業永續利器



 



洪傳揚教授強調,無轉基因的基因編輯可在目標基因 DNA 中做出類似自然突變的效果,是輔助現行育種方法的利器,因為此技術操作簡單、高效率、精準且低成本,可加速「香蕉」等無性繁殖的植物育種。



 



他舉例,基因編輯就像是多彈頭導彈,能同時編輯多個基因,微調基因表達、創造新數量性狀。此技術現被廣泛使用於農業,像是日本販售世界首個無轉基因的基因編輯高 GABA 番茄,基因編輯還可用於延緩哈密瓜老化、創造高油酸大豆油,是促進農業永續的革命性工具。



 





 



台灣大學林彥蓉教授說明,農業育種分成天然突變的「傳統育種」、使用藥劑或放射線誘導突變的「誘變育種」、轉殖一段含有目標基因片段的「基因轉殖」,以及最新技術「基因編輯」。



 



其中,傳統育種、誘變育種及基因轉殖都需要較高時間成本,而「基因編輯」是直接編輯目標位點,相對快速。新舊技術在互相搭配下才能發揮最大益處。



 



林彥蓉


台灣大學林彥蓉教授(周羿庭攝)


 



台灣基因編輯法規怎麼定?



 



目前台灣尚未有正式的基因編輯法規,未來若要進行管理,應該嚴格還是從寬?是否要像現行基改法規一樣層層把關?食品工業研究所研究員林奐妤博士以基改法規為例,解釋了現行法規針對基改食品十分嚴格,輸入之前,所有基改原料都需經安全評估與查驗登記,確認無慮後才可將產品運送至台灣。核可後分為食品或飼料,在輸入時再經邊境查驗、原料檢核,於市場流通後,所有的基改食品皆需強制標示並進行產品抽驗。



 



林奐妤


食品工業研究所研究員林奐妤博士(周羿庭攝)


 



林奐妤博士說明,基因編輯會產生類似於自然突變形成的單點突變,因為與加入外源基因的基因改造技術不同,因此目前世界多國已經放鬆基因編輯產品的管理制度。



 



基改產品之所以讓大眾感到隱憂,是因為它涉及跨物種改造,但基因編輯只是改變了一小段的核苷酸序列,由於這樣的改變也可能發生於如細胞複製時形成的自然變異,那這樣還需要像基改產品一樣嚴格管理嗎?



 





 



阿根廷是第一個提出基因編輯管理的國家,明文指出「若不含有外源基因則不受到基改法管轄」,後續以色列、智利、哥倫比亞等國家也提出類似方式,在日本更有多個基因編輯商品流通於市面。歐盟也為認為基因編輯技術能有助於其綠色協議之農業永續政策,因而提出新基因體技術(New Genomic Techniques,NGT)草案,若無外源基因且僅微小修飾基因的基因編輯產品將可視為等同於傳統作物。



 



針對基因編輯技術產品,若基因編輯法規採取過度嚴格態度,可能會扼殺台灣的農業科技的發展;若參考國際作法放寬規範,或可促進台灣種苗創新技術,增加台灣種苗開發在世界的競爭力,最後就看政府如何畫定這條線。


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