基因編輯:農業的革命性科技?

當我們吃的食物是被「 編輯」過的⋯

基因編輯技術,科學家公認是一九七○年DNA重組技術發明以來,最大的生物科技進步。即使它為農業技術帶來巨大變革,仍需要時間獲得消費者的信任。
▲科學家目前寄望於基因編輯,認為它不僅可以抑制疾病,也能提高農作產量。

距離英國倫敦東北兩小時車程的諾維奇(Norwich),一座燈火通明的實驗室裡,植物生物學家埋首緊盯著實驗皿,裡面的微生物可能就是挽救全球香蕉命運的解藥。熱帶生技公司(Tropic Biosciences)科技長梅爾(Ofir Meir)說:「這是革命性的科技。」

價廉物美的香蕉正受到病菌無情侵襲,全球蕉田逐漸凋零,這個一年三六○億美元的產業正有癱瘓之虞。百藥不侵的葉黃菌,已在東南亞、澳洲和中東肆虐三十年,熱帶植物專家警告,病菌侵襲拉丁美洲是遲早的事。拉丁美洲的香蕉輸出占全球四分之三。

科學家目前寄望於基因編輯,認為它不僅可以抑制葉黃病,也能提高農作產量,餵飽全球不斷增加的人口。根據聯合國統計,二○五○年全球人口將比現在增加二十億人,總數達到九十八億人。

農作物抵禦侵襲的救星?

香蕉是單一基因複製的作物,無法像其他作物在繁殖過程中,經人為控制杜絕疾病。兩年前成軍的熱帶生技公司,與數家初創農業科技公司一樣,基因編輯是營運重點。基因編輯技術與傳統的基因改造技術不同,後者因將不同物種的基因移轉或外加,遭到環保與消費團體的強烈抗議。

現有數種基因編輯技術,用途最廣的是「常間回文重複序列叢集法」(CRISPR)。這項技術的論文六年前第一次發布後,在番茄與香菇栽種的運用十分成功──果實成熟或切開後不會變老、變黃;銷售上架時間可以延長、浪費可以減少,技術在美國的商業利用已經指日可待。

對熱帶生技公司的科學家來說,眼前的目標是透過基因編輯技術生產上架期更長的香蕉, 以及生產去咖啡因的咖啡豆。執行長葛松(Gilad Gershon)強調,希望在四到六年內可以商業量產抵抗TR4病菌的「香芽蕉」(Cavendish banana)──全球銷售的香蕉九成五是此一品種。

基因編輯技術,科學家公認是一九七○年DNA重組技術發明以來,最大的生物科技進步。重組技術從實驗室走入農業,已取得兩項重大的成就——提高對除草劑的抗藥性,以及對害蟲的防禦力。但基因編輯比DNA重組技術更有效、成本更低,而且可以全盤加速基因工程。
▲瑪氏農務長夏皮洛認為,人類打亂生態,過去一千年無害的病原如今在找新的宿主。

在農業應用上的巨大成就

目前,農業科學家手上有很多基因編輯研究計畫,其中包括生產低麩小麥與不造成過敏的花生。這項科技對開發中國家也是一大福音,瑪氏食品集團就贊助了一項研究,目標是讓西非生產的可可能夠抵擋病毒感染。瑪氏農務長夏皮洛說:「人類打亂了生態,農作多元化被破壞了, 過去一千年無害的病原如今在找新的宿主。」
幾千年來,農民和育種專家依靠挑選與配種改良農作物;如今,科學家藉由基因重組編輯,就能達到比傳統雜交配種或DNA突變更為精準而有效的成果。不過,歐洲在核准基改農作物上落後美國許多;歐盟過去二十年只核准對兩種基改農作的商業性培育──孟山都研發的抗蟲玉米(一九九八年)與巴斯夫的改良澱粉質馬鈴薯(二○一○年),不過後者因乏人問津已被放棄。

去年七月,歐盟法庭裁決,基因編輯作物應與基因改造作物受同樣的法規規範,讓樂觀者頓時幻滅。不過,部分法規專家認為,這項判決的影響也許不如科學家所擔心的那麼嚴重。歐盟生態安全法律專家范德米爾說:「歐盟法庭的裁決並非斷然指陳基因編輯生物都是基改生物,這些裁決還須進一步澄清它的意義為何。」

在美國,農業部的初步反應是,只要結果難分辨,基因編輯受到的法律規範與傳統物種培育技術一樣。基改作物、食品問世二十年之後,美國消費者的疑慮並未消除。根據皮悠研究中心(Pew Research Center)去年十一月的調查,大約一半的美國成年人仍然認為基改食品比非基改食品不利於人類健康。

大地之友(Friends of the Earth)組織的食品專家波爾斯(Dana Perls)說:「基因編輯農作不是一種自然的過程,我們並不全然了解。它可能對人類與環境造成若干無法預期的後果,匆匆把它們引進生態系統可能引起大問題。」 不過,支持者反駁,過去二十年來超過一兆噸的餐食被人吃下肚,裡頭包括用基改作物飼養的牲畜肉製品,也沒有帶來任何負面影響。他們並指出,許多廣為社會大眾所接受的藥物,包括胰島素,也都是基因技術的產物。

創投金主則強調,基因編輯公司與科學家必須在所謂的「社會許可」下運作。美國創投公司S2G Ventures 投資長奎斯南說:「他們必須透過說明來激發社會的信任。」行銷專家則說,要贏得疑心重重的消費者信賴並不容易,消費者很難分辨基因編輯與基改作物的不同,尤其兩者的界線隨科技發展而隨時變化。

華盛頓大學奧林商學院助理教授史考特,曾針對基改食品的觀感進行了數項調查。他說,基因編輯可能因為社會大眾對農業巨頭化的反感而普遍不信任。位於英國諾維奇的因內斯研究中心(John Innes Centre)植物專家哈伍德也說:「你和對質疑基因工程的人談話時,他們總會提出:這件事情全掌控在三、四家跨國公司手中。」

門檻高 落入巨頭公司主導

受法規嚴格所致,一項基改產品從實驗室到市場的時間平均為十三年,成本是一億三千萬美元,只有一定規模的公司能承擔這一大筆花費,因此也就造成大型跨國公司主導產業局面的現象。不過,情形正在改變,例如明尼蘇達的中小型農業生技公司Calyxt,就利用Talen 基因編輯技術生產高養分的農作;經過基因編輯的黃豆含有高度的油酸,這種脂肪酸在橄欖油與酪梨中也找得到,可以減低壞膽固醇。

美國南達科他州第四代農民克羅寧每年種植八千五百英畝的穀物、食用油種子與蔬菜。去年他栽種了五百英畝的黃豆,種子就是由Calyxt 提供。克羅寧現在計畫擴大黃豆的栽種面積一倍,也對該公司的高纖小麥極有興趣。克羅寧說:「消費者的食物訴求是健康,這也是整個產業的走向。」

二○一七年在美國那斯達克上市的Calyxt,市值逼近四億五千萬美元。雖然美國農業部已表示不會以法規束縛基因編輯作物,Calyxt 主動向美國食品暨藥物管理局提交報告,也與食品廠商協商賣油之事。它最近在芝加哥市場以每布什爾九十九分的溢價買回它提供種子的黃豆收成加工,受到飽受低價與中美貿易戰衝擊的農戶青睞。

在大西洋的彼岸, 英國洛桑研究所(Rothamsted Research)植物生物學家帕皮爾(Johnathan Papier)強調,提倡基因工程技術必須能夠更清楚地解釋──他們在做的是什麼? 為什麼要如此做? 他說:「向社會大眾說清楚這麼做的動機何在非常重要,你若不對這一部分有所交代,有很多人樂得代勞。」

基因編輯在畜牧業的應用

儘管全球已有成千上萬的基改老鼠,在各地實驗室被拿來從事研究,但基因技術進入畜牧業的步伐卻很遲緩。部分原因是,業界擔心消費者對基改動物的抗拒心理,比對基改植物更強。

目前唯一獲准的基改肉品是Aqu Advantage品種的大西洋鮭魚。牠身上多了兩種基因讓牠比其他魚類長得更快更大。雖然在20 年的法規戰之後,美國食品暨藥物管理局已於2015 年放行;但包括野生鮭魚業者在內的反對派,至今仍抵制這種基改鮭魚的銷售。

現在,養殖大西洋鮭魚的Aqua Bounty 公司,也開發出長得更快的吳郭魚──經由基因編輯而非添加基因。這種品種吳郭魚還未販售,但阿根廷已決定將牠排除在基改食品規範之外。
家禽是基因編輯的主要目標,動物生物科技實驗先驅──羅斯林研究所(Roslin Institute)正在進行數項雞的實驗。其中之一是與倫敦帝國學院病毒學教授巴克萊(Wendy Barclay)的合作,培育可以抵抗禽流感的雞。巴克萊說:「我們若能防止病毒從野禽傳染給雞,我們就能在源頭制止下一個流行病的爆發。」羅斯林研究所也與英國的動物基因公司Genus 合作,培育可以抵禦導致感染呼吸障礙綜合症(PRRS)病菌的豬隻。此外,美國基因編輯公司Recombinetics 則在研發無角牛,以消除無謂的去角習俗。

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《財訊》575期

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基因編輯:農業的革命性科技﹖

《財訊》

2019/3月第575期