CRISPR 培根：中国科学家培育转基因低脂猪 | PNAS 论文推荐

科学家们已经能利用新的基因编辑技术来培育猪种，这些猪的身体更暖和，燃烧更多的脂肪来产生低脂猪肉。

作者 Rob Stein

日期 Oct 23, 2017

翻译 梁珩

审校 陈月欣

上图为6个月大的小猪们分别在0，2以及4小时低温培养后拍摄的红外照片，这些图片显示在导入新基因后猪的自体温度调节能力明显提高。各图右侧均为转基因猪。

                                  图片来源：Zheng et al. / PNAS

这是一个听起来挺矛盾的概念：肥肉少的肥猪。但这真的就是中国科学家们用新的基因编辑技术创造出来的！

在最近的美国国家科学院学报（Proceedings of the National Academy of Sciences，PNAS）的一篇文章中，科学家们称他们培育了12头健康猪，这些猪比普通猪少约24%的体脂。

科学家们培育这些低脂猪，是希望能为养猪户们带来更低的养殖成本，以及减少寒冷天气导致的损失。

“这是养猪产业的大问题，”该项研究的领导者、来自中国科学院动物研究所的赵建国（Jianguo Zhao）说道，“非常振奋人心！”

这类猪有着更低的体脂，因为体内某个基因使它们能通过燃烧脂肪更有效调节身体温度。这能够节省养猪户们在保温和喂食上数百万美金的耗费，并且使数百万计的乳猪免于冻伤或冻死。

转基因低体脂小猪/Jianguo Zhao

“它们能更有效地调节体温，这意味着在寒冷的温度下它们能更好地生存，”在采访中赵建国如是说。

其他研究员也认为他取得了巨大进展。“这篇文章在技术层面意义重大”，R. Michael Roberts 如是说，他是一位来自密苏里大学动物科学系的教授，同时也是该科学期刊负责这篇文章的编辑。“这证明了一种可行的方式，你可以在改善动物福利的同时改善养殖动物的产品-如它们的肉。”

但 Roberts 对食品药品监督管理局（FDA）是否允许在美国销售一种转基因猪持怀疑态度，对美国人会吃转基因猪肉持同样的态度。“我十分怀疑这一种猪会否被美国进口——这是其一——其次是它们是否会被允许进入食品链，”他说道。

FDA 批准了一类转基因三文鱼，但这项许可花费了几十年，也遇到了来自环保和食物安全组织的强烈反对。其他研究员称他们希望转基因家禽家畜能逐渐被管理者和公众所接受。

“我们星球上的人口预计将在2050年前达到大约100亿人，而我们需要运用现代基因工程技术来增加食物供给从而喂饱增长的人口，”来自位于犹他州洛肯（Logan, Utah）的犹他州立大学兽医学院（school ofveterinary medicine at Utah State University）的副教授 Chris Davies 说道。

赵建国说他不认为肉的味道会因为基因编辑而发生改变。“因为这项研究中的猪种是以肉质好著称的，我们认为基因编辑不会影响肉的味道，”他在邮件中写道。

他们来培育该类猪的新基因编辑技术名为 CRISPR-Cas9。与之前相比，该技术使得科学家们能更容易也更准确地改变 DNA。

猪不具备其他大多数哺乳动物所拥有的UCP1基因，而该基因可以帮助动物在寒冷环境下调节体温。科学家们在猪细胞内导入小鼠的UCP1基因，然后用这些细胞创造了超过2553颗克隆猪受精卵。

然后，科学家们把这些转基因猪受精卵移植到13头母猪体内。报告称，这些受体母猪中有3头怀孕了，产下12头雄性乳猪。

测试说明这些乳猪对比普通猪更擅长调节体温。它们也比普通猪少约24%的体脂。

“人们喜欢吃更低脂且更多瘦肉的猪肉，”赵建国说道。

这些猪在它们六个月大时被宰杀，从而使科学家们能够对它们的身体进行分析。他们都非常健康，赵建国说道，至少有一头雄猪甚至交配并产生了健康的后代。

论文基本信息：

【题目】Reconstitutionof UCP1 using CRISPR/Cas9 in the white adipose tissue of pigsdecreases fat deposition and improves thermogenic capacity

【作者】QIantao Zhen，Jun Lin，Wanzhu Jin，JianguoZhao et al.

【期刊】Proceedings of the NationalAcademy of Sciences of the United States of America

【日期】Sept 14，2017

【DOI】10.1073/pnas.1707853114

【地址】http://www.pnas.org/content/early/2017/10/17/1707853114.abstract

【摘要】

Uncouplingprotein 1 (UCP1) is localized on the inner mitochondrial membrane and generatesheat by uncoupling ATP synthesis from proton transit across the inner membrane.UCP1 is a key element of nonshivering thermogenesis and is most likelyimportant in the regulation of body adiposity. Pigs (Artiodactyl family Suidae)lack a functional UCP1 gene, resulting in poor thermoregulation andsusceptibility to cold, which is an economic and pig welfare issue owing toneonatal mortality. Pigs also have a tendency toward fat accumulation, whichmay be linked to their lack of UCP1, and thus influences the efficiency of pigproduction. Here, we report application of a CRISPR/Cas9-mediated, homologousrecombination (HR)-independent approach to efficiently insert mouse adiponectin-UCP1into the porcine endogenous UCP1 locus. The resultant UCP1 knock-in (KI) pigsshowed an improved ability to maintain body temperature during acute coldexposure, but they did not have alterations in physical activity levels ortotal daily energy expenditure (DEE). Furthermore, ectopic UCP1 expression inwhite adipose tissue (WAT) dramatically decreased fat deposition by 4.89% (P< 0.01), consequently increasing carcass lean percentage (CLP; P < 0.05).Mechanism studies indicated that the loss of fat upon UCP1 activation in WATwas linked to elevated lipolysis. UCP1 KI pigs are a potentially valuableresource for agricultural production through their combination of coldadaptation, which improves pig welfare and reduces economic losses, with reducedfat deposition and increased lean meat production.