基因編輯技術“剪”出“肉多個大”新品系黃顙魚!魚類病害頻發,基因編輯技術能否大顯身手?

近幾年傳統大宗淡水魚養殖較為低迷,特種養殖品種迎來了黃金髮展期。黃顙魚就是眾多養殖品種中誕生的一條明星魚,多年來市場價格行情一直較為穩定,深受養殖戶鍾愛。

當時間進入四月,全國各地黃顙魚的主要產區相繼傳出黃顙魚因不明原因大規模爆發性死亡的事件,引起了業內的廣泛關注。據養殖戶反應,爆發性的死亡讓他們來不及做一丁點的應對措施。養殖池塘內發現病魚開始,短短几天魚塘內的魚就可全軍覆沒。這種慘劇讓養殖戶辛苦一年的勞動成果瞬間化為烏有,十分痛心。目前對於黃顙魚爆發性死亡的具體原因還未曾弄清,這樣的突發病症需要從各方面去深入研究才能找到答案。可以說近期的黃顙魚爆發性死亡事件牽動了所有養殖戶的心,很多人擔心未來其他品類的養殖水產品是否也會存在這樣突發病症的突襲?

基因編輯技術“剪”出“肉多個大”新品系黃顙魚!魚類病害頻發,基因編輯技術能否大顯身手?

發病的黃顙魚


就在近期科技日報上一則關於採用基因組編輯技術培育出新品系黃顙魚的新聞吸引了小編的注意:

中國水產科學院珠江水產研究所李凱彬課題組聯合南京大學模式動物研究所趙慶順課題組及南京堯順禹生物技術有限公司,採用基因組編輯技術成功培育出一種生長快速、肉質量高且規格大的新品系黃顙魚。這是國際上首次實現的水產養殖魚類(黃顙魚)的基因敲除。

基因編輯技術“剪”出“肉多個大”新品系黃顙魚!魚類病害頻發,基因編輯技術能否大顯身手?

基因編輯的新品系黃顙魚

這則新聞在普通人眼裡也許就是專家學者們研究出了一個新品系的黃顙魚,但在筆者眼裡看到的卻是這樣的基因組編輯技術可以根據研究人員的要求培育出相應性狀的新品系黃顙魚,那麼會不會通過基因編輯技術敲除相關致病基因,讓黃顙魚在養殖過程中免受病害影響?筆者帶著這樣的疑問,專門採訪了中國水產科學院珠江所李凱彬教授,帶我們認識這項技術在水產養殖業如何應用。

水產養殖網:據悉該項目始於2010年,當初是在什麼樣的背景下,開展了水生養殖動物的基因編輯研究?在眾多的養殖品類中為何選用黃顙魚這個品類?

李 凱 彬:在重組鋅指核酸酶技術誕生之前,我們對魚類的基因編輯其實是沒有相關經驗和手段的,這個技術出現以後才開始基因編輯技術在魚類研究中的應用。這個技術在人類有記錄的數據來看,通過此技術獲得的基因敲除個體還不是很多。隨著基因組編輯已發展到第三代的CRISPR/Cas9技術,廣泛應用於動植物品種改良、疾病模型建立以及基因治療等不同生物農業和生物醫學領域,對人類自身的日常生活正在形成日益巨大的影響。

這個項目始於2010年,當時主要由南京大學模式動物研究所的趙慶順老師開展的,選擇黃顙魚的原因:一方面他當時跟江蘇的同行有一些交流和合作,覺得黃顙魚是我們國內一個比較重要的養殖品種;另外一方面黃顙魚的性成熟時間只需要一年,養殖週期比較短。對我們做基因編輯的研究者來說,因為研究的樣本一定是純合的個體,往往這個過程需要經過兩到三代的雜交遺傳才會有這樣的個體,所以黃顙魚非常適合作為我們研究的對象;第三個就是黃顙魚個體大小適中,在實驗室裡即可飼養、試驗操作都比較簡便。

水產養殖網:近期全國黃顙魚主產區病害頻發,養殖戶損失慘重,針對魚類病害防治,未來基因編輯技術會不會可以應用於病害防治?

李凱彬:至於出現在日常養殖生產中的魚類病害是否可以用這個技術解決,從長期的技術發展上來看理論上應該是可以的,但是目前魚類病害的發生是多方面因素共同作用引起的,魚類免疫系統受到影響和破壞可以是養殖水體環境方面的影響,也有可能自身的問題。但是如果我們從提高養殖魚類免疫力角度來說,這個技術在預防魚類病害方面應該是可行的。

基因編輯技術“剪”出“肉多個大”新品系黃顙魚!魚類病害頻發,基因編輯技術能否大顯身手?

不明原因的黃顙魚爆發性死亡

但是目前的的問題是,我們還不清楚怎樣去通過基因編輯的手段,來提高魚類的抗病能力,而且針對不同的病原,可能方法也會不同,這個裡面還有很多很基礎的問題,需要我們去探索、解決。所以這個可能不是短時間能夠解決的問題,當然如果投入研究和探討這個問題,在一個比較長的時間尺度,這種假設是很有可能成為現實的。

水產養殖網:目前很多養殖戶對基因編輯技術和轉基因不能有效區分,存在一定的思維誤區!新品系的黃顙魚可以放心食用嗎?

李凱彬:對於轉基因和基因編輯,兩者之間還是有很大技術差別的。轉基因的特點是要轉入一個外源的基因,所以這也是轉基因一直受公眾詬病的一個地方。但是轉基因跟基因編輯的區別在於,轉基因是轉入了外源的基因,而且將它整合到魚類染色體具體哪個位置,其實很多都是隨機的整合。

基因編輯技術“剪”出“肉多個大”新品系黃顙魚!魚類病害頻發,基因編輯技術能否大顯身手?

CRISPR/Cas技術及其應用

基因編輯跟轉基因最大不同是它的定點整合,先在基因組上找到一個特定的點,如果只是簡單的敲除的話,其實就是幾個鹼基的變化,比如少了幾個核苷酸,或者是多了幾個核苷酸。


正如我所說的這個黃顙魚的新品系就是一個肌抑素基因我們把它敲除了。由於我們少掉了四個核苷酸,基因表達出來的效果就少了這個蛋白,所以在其他方面沒有發現新品系跟其它未經基因編輯的魚有什麼不一樣的地方,所以我們認為這個新品系黃顙魚食用是沒什麼問題的。

水產養殖網:未來這種魚是否在近期有推廣計劃?是否還有其他的研究在進行當中?

李 凱 彬:目前美國對這個基因編輯的動物,它是不監管的,但是我們國家現在我還沒有看到最新的規定啊。所以我們這個新品系要投放市場還要看國家的相關政策。我們實驗室是做了幾種魚的肌肉抑制素基因敲除的工作,但是其它幾種魚的表型其實不明顯,但是這個黃顙魚他就表現非常好,起碼我們從目前看它的生長性狀、經濟性狀可能未來很有競爭力,所以這個黃顙魚品系我們也是想往產業去發展並做推廣。當然所有的推廣計劃都是要符合國家關於基因編輯動物的監管的範圍下,包括怎麼樣去可以上市?我們下一步肯定會認真的按照規定的所有的程序去走。

基因編輯技術的誕生在一定程度上加速了物種自發突變過程,未來可以廣泛的應用於動植物品種的改良、疾病模型的建立以及基因治療等不同領域。針對眼下水產養殖領域魚類病害頻發,未來是否可以從基因方面來展開研究,相信依然會有很大的看點。


作者:水產養殖網 吳康


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