华南农业大学吴珍芳教授
今天很高兴应刘厅的邀请,来讲讲《转基因动物的应用》。
主要是讲五个方面:
一、什么是转基因动物?
转基因动物是指借助基因工程技术将外源基因导入受体动物基因组,在体内表达并能稳定地遗传给后代的动物。外源的基因一般带给我们期望的改变,为什么要这样呢?我们人使其在形状、品质方面符合我们的需要。
转基因动物怎么制作呢?第一种方法外源基因通过基因质粒转然到体细胞进行融合,这样在实验室里面我们可以生成克隆胚胎,这个胚胎移植到带孕母猪里面,这个就是转基因动物的过程。还有一种方法是外源基因,直接注射到一个受精卵,然后就可以生成胚胎,就可以是转基因动物了。
我们为什么要做转基因动物呢?转基因动物有什么用途呢?第一个主要是育种。
原因是常规的的育种不难改良,如果是能度量的这样的现状用常规技术进行改良就会很容易。但是如果现状难以度量,而且形状的遗传率又很低,用常规的技术进行改良很难做到。比如说我们大家说吃猪肉,都希望这个猪长得快,瘦肉多,味道相当好,现在大家市场上有没有这样的产品?没有。比如说我们现在希望我的动物抗性非常好,能够看这个病,看那个病,这个是我们希望的。植物也是一样的。但是这一类的改良我们科学家没有办法。但是用转基因技术就可以实现。所以这个就是我们为什么要做转基因的技术,主要是因为常规物种技术是达不到。
转基因育种与传统育种的比较,遗传改良是基因转移范围可以打破种间限制,从基因组水平来说,转基因动物的技术是定向改良的,但是常规的育种技术很多都是通过杂交,杂交实际上来说是基因水平的杂交。但是我并不很清楚这个基因转了下去一定在哪个位置。而且预见性来讲,转基因的预见性非常强,而且效率非常快。我通过操作就可以实现。
二、为什么我们要开展转基因动物研究呢?
第一,也就是说我们通过转基因的技术,就能够实现我们说的定向育种,比如说这个品种其他方面都非常好,但是它的肉质差了一点,但是我能不能转几个肉质相关的品种呢?
第二,是养殖产业发展的需要。你加疾病对养殖业年造成损失三千亿元以上。另外一个是粮食抵御安全来讲,我们整个国家饲料粮食很短缺。我们国家大豆销量是八千多万吨,我们80%左右的大豆需要进口。我们玉米每年的进口量相当大。但是能不能少吃饲料多长肉呢?其实是可以的。比如说我们大家知道,为什么我们现在养鸡,鸡粪那么臭?什么原因?因为有很多的营养浪费掉了,为什么浪费掉了呢?主要是因为消化过程中间所需要的一些酶动物体里面不具备的,是具备不了。如果我们能够通过转基因技术,能够有这个消化霉就可以利用饲料的价值,也就是说粮食需求就可以在动物中间用量减少。
第三是保障粮食,生态和食品安全的需要。减少粮食消耗,多瘦肉、满足消费需求,减少废弃物排放,高品质、满足消费者需求,减少药物使用,提高养猪效率,满足生产者的需求。把猪没有用的脂肪变成我们很宝贵的脂肪,这个是完全可能和完全可以的。可以保持我们高品质的肉体需要,减少废弃物的排放。同时我们在看病等等方面也是起了很好的作用。
第四,我们国家为什么要做这一项事情?其实也是应对国家种业的竞争需要。转基因在国外的研究比我们早很多年了。比如说日本的玉米90%都是转基因的,美国的大豆90%都是转基因的,我们国家还在争来吵去,说得不好听就是很愚昧,我们应对国际种业竞争的需要。
第五,为人类健康服务,人类疾病模型、模式,动物器官移植,理论上是可行,但是有障碍,猪的肝脏移到人的肝脏,其实主要都符合,但是主要是排斥反应,如果我们能够把整个排斥反应的基因功能去掉,那么这个异体器官是绝对可能的。这一件事情科研方面我们的猴子和我们的猪在做很大的贡献。我们用转基因来做不同的试验,药物开发我们都是转基因的,开发一个新药,首先在老鼠,然后再到猪,再到猴子,所以这个过程是离不开转基因的。然后还有一个我们是转基因动物,就是生物反应器,生物反应器牛奶每天生产一头奶牛1天10吨,假设他的牛奶中间有脂肪和蛋白质,如果是他的含量的蛋白质中间是我们所需要的珍贵的药物,比如说我们现在很多抗肿瘤的药物为什么贵呢?主要是活着非常困难,如果我们可以直接生产蛋白质呢?可不可以呢?这个也是完全可以的。这是生物反应器方面的影响。
三、主要研究进展。
1、主要的研究进展农用转基因猪研究进展,提高抗病性能、环保等等方面都有很多的研究进展。
2、人类的疾病模型做得非常多。而且也取得了非常大的进展。
3、生物反应器的进展。
接下来给大家举几个典型的示例,首先转基因动物的里程碑是1982年美国科学家做了一台转基因的老鼠,同一天出生的老鼠,这个老鼠大一倍的体重,转基因动物实际上是一个里程碑的意义。1985年做了第一头转基因猪,也是生长技术,它的生长激素会快17%,还有IGF基因的猪,还有MX1这个基因,还有omega-3,这个是2006年中国的科学家做出来的。还有转植酸酶基因的排放。还有我们人血清白植物这个已经成功了。
抗流感的转基因鸡:禽流感非常恐怖,其实没有那么恐怖,抗流感转基因鸡2011年已经出来了。抗口蹄疫病,还有抗蓝耳病,还有没有角的,这个是美国,为什么要没有角呢?因为这个角在生产管理中间是困难,要把它锯掉。还有肌肉抑制素等等这些都已经成功。
四、转基因动物科学的发展
就是讲一点,就是CRISPER/CAS9基因编辑技术这个炒得非常热,能够对于动植物进行定点的编辑。基因编辑技术从理论上来说不是转基因,只是把你本身的基因进行改造。所以这个基因编辑技术在近几年来发展非常快。而且现在美国已经确认了,确认基因编制技术不需要进行特殊的安全验证。
五、转基因动物的应用。
转基因技术新时代的来临,人类有史以来应用速度最快的技术之一。
我们国家在2008年做了《国家中长期科技发展规划》重大专项,转基因生物新品种培育。这个项目总投资130多个亿。转基因用得怎么样?玉米、棉花、蔬菜等等很多很多。去年美国FDA已经正式公布全球首例转基因食品动物转基因三文鱼可以上市了。这个是同样天数的三文鱼,这个是转基因,这个是野生型的,大家就可以看清楚。
我们国家转基因动物何时应用呢?我也不知道,但是我把我们国家中央一号文件的内容,2008年启动转基因的生物新品种培育。2010年继续实施,推进转基因新品种产业化。2012年继续实施转基因生物新品种培育。2015年是加强,科学普及,2016年加强,然后要慎重推广。什么意思?我们已经开始试了。在座的大家,我们心中要有期望,我们的转基因动物或者是转基因植物我预计不会太久,国家已经有规划,首先在转基因的玉米和转基因大豆方面推进。
应用在路上,关键在科普,科普在路上。我今天就讲这么多。谢谢大家!