基因重组与基因组编辑

听到可以操纵基因的技术，大家脑海中最先浮现的一定是基因重组吧。根据日本厚生劳动省下发的宣传手册中的定义，所谓基因重组，指的是“从生物细胞中提取具备有用性状的基因，组合到植物等生物的细胞基因中去，令其获得新的性状”。简而言之，基因重组是一种能“插入”跨越生物种属的新基因的技术。它出现于20世纪70年代，在发展中逐步应用于实践，取得了诸多成果。

以前，治疗糖尿病的药物胰岛素只能从猪等动物的心脏内提取，在采用了基因重组技术之后，才实现了大规模生产。将人胰岛素的基因组合到大肠杆菌或酵母的基因中，然后进行培养，就能大规模制造出人胰岛素。这为糖尿病的治疗做出了巨大贡献。

基因重组也被应用于某些植物的品种改良领域。大家应该都听说过具备除草剂抗药性的大豆，以及对害虫有抵抗力的玉米。除了利用病毒和细菌之外，也有其他的基因插入方法，比如对于动物，最常用的就是将基因直接注入受精卵中。鱼类中也已经诞生了基因重组的品种，其应用实例正不断增加。在第一章中已有提及，2015年美国食品药品监督管理局批准了通过基因重组的方式促进成长激素分泌，从而实现快速生长的大西洋鲑鱼（Salmo salar）的食用养殖与贩卖。

在日本国内，广为人知的基因重组植物是蓝玫瑰。接下来就以此为例，对基因重组和基因组编辑的区别进行说明。

蓝玫瑰在自然界中原本并不存在。三得利株式会社的研究小组于2004年宣布其使用基因重组技术开发蓝玫瑰，并获得了成功。他们将玫瑰的基因与三色堇生成蓝色素的基因进行融合，制造出了蓝色的玫瑰。但从开始到成功，他们花费了14年时间。据悉，在开发过程中研究人员遇到了各种难题，比如该选择什么基因，该在哪个位置插入。不过，还是让我们先把注意力放在基因之间的融合到底有多困难这一点上吧。

如果把一连串的基因当作排成一列的积木，那么我们首先得搞清楚，蓝色的基因该插到哪里。在操作基因重组技术时，想要往细胞中插入代表蓝色基因的蓝色积木，很可能受到成列的积木排斥而插不进去，也可能无法瞄准插入点，插到了错误的地方，甚至多插了好几个。整个过程不可控，只能大量重复蓝色基因的插入操作，经过几千、几万次的尝试，从中挑选出恰巧符合预期的插入结果。也就是说，基因重组仍然依赖于偶然性，必须耗费漫长的时间和大量的劳动，并非人人都能做到。

■基因组编辑与基因重组技术对比

而能让这个过程精准完成的技术，就是基因组编辑。采用基因组编辑，可以把基因正确地插入所瞄准的位点。同样以积木为例对这个过程进行说明。首先，切开基因所瞄准的位点，使其丧失功能；此时，被切开的位点就出现了一个间隙，可以趁机将蓝色基因插进去；被切断的基因会尝试进行修复，从而与蓝色基因融合到一起。结果就是蓝色基因成功实现了插入。

第一章中介绍过的真鲷以及本章所介绍的白色青蛙，都只经历了特定基因被敲除（knock‐out）的过程，而上文中的案例还能引入（knock‐in）新的基因。对基因进行剪切粘贴，这项技术确实是名副其实的对基因进行“编辑”的技术。