每日雜誌｜精準修改植物基因 基因編輯快速育種增產量 港缺科研資源難開發

《未來食物》系列之基因編輯農作物

氣候異常下，近年乾旱、水患、蟲害不斷，全球農作物產量銳減。各國保護主義抬頭，供應全球40%食米的印度為保障國內供應，7月起禁止出口大米，加上俄烏戰爭等地緣政治因素影響，糧食危機正進一步靠近。食物科技（FoodTech）的竄起，將掀起未來餐桌上的革命。本報訪問多名本地科研精英，將一連三集聚焦基因編輯農作物、人造肉及發酵替代食品的科學原理和發展進程，探究未來食物的無限可能。

吃一顆番茄可穩定情緒、額外增加維他命D，還有不苦的芥菜、遇雨不發芽的小麥、減少褐變的薯仔等，均是基因編輯後的成果。根據預測，世界人口在2050年將高達91.5億人，惟國際食物政策研究所指出，若維持現今的農業模式，屆時全球作物的產量會減少30%。專家希望利用「基因剪刀」CRISPR，控制農作物的基因，達至精準、快速育種，增強作物的抵禦能力和產量，以應對未來的糧食危機。
 

GABA番茄以基因編輯截斷阻礙合成GABA的酵素。

「CRISPR/Cas」是原核生物中的適應性免疫系統，當中的「Cas9」蛋白質與引導核糖核酸（sgRNA）結合後，能精準尋找和剪斷基因組中的目標DNA（去氧核糖核酸），待細胞自行修復，藉此增加、刪去或修改DNA。該種技術經科學改良後，被用作編輯動物和植物內的基因。科大生命科學部教授李凝指，CRISPR可以針對性地刪除生物體細胞基因組內的特定DNA，令該基因的功能喪失，同時使該生物體呈現不同的外表表型或生理變化。

資源不足影響食品科研發展

以日本研發的基因編輯番茄「High GABA」為例，番茄作為生物反應器，會自行合成γ-氨基丁酸（簡稱GABA），有助放鬆、舒緩情緒，惟其他番茄基因也會產生阻礙合成GABA的酵素，當地大學團隊利用CRISPR反覆剪切，使相關基因失效，使番茄內的GABA比一般的多約5至6倍。不過，食用該種番茄的功效，目前未有科學定論。

中大卓敏生命科學教授暨農業生物技術國家重點實驗室主任林漢明比喻，基因組像一篇由基因組成的文章，基因編輯是修改已寫好的文章，而轉基因技術是插入外來文字。他說，基因編輯比常規育種更快產出新品種，也能製造出目標基因異變，幫助作物改良，惟目前技術仍有「脫靶效應」的缺點，即錯誤地改動了非目標基因，因此，目前技術的研發重點是高效、專一化和去除脫靶效應。
 

圖解CRISPR/Cas9技術

本港有不少基因編輯技術的相關研究，但多在醫學上，例如中大醫學院團隊與四川大學華西臨床醫學院通過臨床試驗，證實以基因編輯修改免疫細胞T細胞，治療晚期肺癌的可行性。此外，港大亦有研究通過基因編輯技術操控黃酮、木質素等次生代謝途徑，提升穀類非食用部位等轉化為生物乙醇的效能。

惟在開發農業產品上則未有相關成果，據悉與本港食品科研資源有限有關。3位專家不約而同地談及成本問題，香港食品創新科技及安全中心食品科研項目經理文嘉敏博士指，本地缺人才、缺資金、缺空間，窒礙整體食品科研發展，「研究人員有想法卻難以實現，做實驗最基本需要儀器，需與化驗中心或食品工廠合作，部分更到周邊地區做，不能說是『香港製造』了。」
 

有學者指，本港食品科研資源有限。

起步成本以千萬元計算

林漢明說，要在香港開發基因編輯農作物，預計起步成本以千萬元計算。除此以外，他認為，香港會遇到的難題是缺乏清晰規管制度、大規模田間測試用地，以及國內和國際市場准入。

李凝不諱言，「即使可在內地進行田間測試，也需要很長時間才能完成一項轉基因作物產品的開發和批准上市。」他指，香港可重點進行作物育種和食品開發的上游研發工作，需要的土地和資源相對較少，「但大規模和長期的田間測試以及放大生產，應在大灣區合作下進行，成立大灣區產、學、研聯合基地不乏為好的開端。」

本地獨自開發面臨實際層面的考驗，如從外地進口基因編輯農作物，則需思考有否監管需要。事實上，有關問題在各地引起爭論。翻查資料，日本和美國已有基因編輯農產品上架，不受基因改造法規管理；英國今年3月修訂《基因技術法案》（Genetic Technology（Precision Breeding Act）），允許以基因編輯進行精準育種。

 

圖解基因技術

歐盟裁定有關作物須受嚴格監管，不過歐盟委員會在今年7月正式呼籲修改法規，分開對基因編輯與基因改造生物的限制，建議放寬監管。林漢明指，理論上基因編輯所產生的變化結果，都可能在自然突變中發生，過程有步驟會用上轉基因技術，最後會將轉基因片段移除，故規管上的差異，是視乎各地以基因編輯的過程還是結果為評估標準。

上述標準能否套入香港，專家各有意見。文嘉敏認為，必須作出嚴格規管，需要進口商多方面證明有關產品的安全，並要求在產品上作出標示，「消費者接受與否也好，亦應該有知情權，像近年食品會標示致敏源一樣。」

倡參考內地監管制度

李凝坦言，本港未必有資源和能力，去審核和監管有關產品。他說，最方便的做法是接受已通過內地、歐盟或美國當局審批的產品入口，「香港公司也要遵守有關標準，到上述其中一地進行田間測試和安全評估，取得當地認證後，再將產品帶回香港市場銷售。」

林漢明則指，香港與內地食品交流頻繁，而內地又是農產品最大市場之一，建議參考內地監管制度，在港成立其中一個大灣區驗測和認證中心。他強調，「食品科學、農業生產、可持續環境應該三位一體地綜合考慮。」

科技發展日新月異，經基因編輯的天然種植蔬果，未來會否可「以一抵百」，只吃一種蔬果，也可攝取保健產品含有的所有營養價值？林漢明說，在科學理論上，基因編輯蔬果可以富含保健產品所提供的營養價值，可以用作加工製作保健產品的原材料，但他個人認為，還是食品多元較能獲得均衡營養。

實際上的可能性多高，李凝說，「若能把人工智能（AI）應用在分子設計或合成生物學上，是有可能的。」他笑說，人工智能與多組學以及基因工程的結合，將改變農林作物的育種和生產方式，「相信那一天比我們想像的更快到來！」
 

科學家通過基因編輯，增強作物的抵禦能力和產量。 Reuters

靈活應用基因編輯 改善動物缺陷增產肉量

各地對基因改造食物的討論持續多年，本港早於20年前曾提出推行強制性的銷售前安全評估及標籤制度，至今仍無進展。有食物進口商解釋，本港大部分食物均為進口，連供應商也無法保證食物不含基因改造成分，相信未來若基因編輯食物在全球流通，政府會以同樣方式處理。

港府在數年前重提推行銷售前安全評估，預定2021年底作公眾諮詢。惟翻查同年9月的立法會文件，食安中心指，近年各地研究均指基因改造食物同樣安全，該類食物一般已通過其他地區的銷售前安全評估，相信在港進行另一次評估的作用不大；有業界人士推測，有關評估方案已被擱置。

此外，政府在2006年公布《基因改造食物自願標籤指引》，建議在含5%或以上基因改造成分的食物上作標籤。近年強制標籤議題再起，食安中心指，專家建議繼續推動自願性標籤。有進口商提到，業界曾向政府反映產品成分已混合，供應商也區分不來，加上食物或被污染，「逐一檢測成本太高。」他相信，如日後基因編輯食物成為全球趨勢，政府會參考處理基改食物的方式，不另作監管。
 

日本的基因編輯真鯛（左）可食用部位比一般真鯛（右）多。

進口商料本港參考基改食物監管

除了農作物，外國也將基因編輯技術應用在動物上。

日本京都大學的初創公司以基因編輯技術，抑制魚類本身的「肌肉生長抑制素」（Myostatin）基因，培育出可食用部位增加20%的赤鱲（學名為真鯛），另剪去河豚調節食慾的「瘦素受體基因」（Leptin receptors），令其生長速度比傳統養殖的快近2倍。兩款魚均已在市面發售，該公司也在不同縣市舉辦試食會，並與知名餐廳合作推聯名套餐，盼提升市民的接受程度。

美國食品及藥物管理局（FDA）去年亦批准經基因編輯的「短毛牛」上市，預計最快明年進入市場。該品種牛隻的催乳素受體（Prolactin Receptor）基因被引入提前停止密碼子（Premature stop codon），令該基因產生的蛋白質被截斷，因而產生短而光滑的毛髮，提升牛隻在炎熱天氣的生存能力，亦有機會提升其體重，提高產肉量。

記者：林家希

《未來食物》系列

人造肉篇：每日雜誌｜取動物細胞繁殖 培養肉全球蠢蠢「肉動」 港政策未明朗 學者籲嚴管

發酵類替代食品篇：每日雜誌｜微生物發酵轉廢為食物 港缺空間難產業化 學者倡小規模研發藻類菇菌

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