TimothyDoran的11歲女兒對雞蛋過(guò)敏。全球約有2%的兒童患有這種病癥。像他們一樣，Doran的女兒無(wú)法接受很多常規疫苗接種，因為它們是利用雞蛋生產(chǎn)出來(lái)的。

　　身為澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)和產(chǎn)業(yè)研究組織（CSIRO）分子生物學(xué)家的Doran覺(jué)得，他能通過(guò)強大的基因編輯工具CRISPR-Cas9解決這一問(wèn)題。大多數雞蛋過(guò)敏是由蛋清中的4種蛋白之一引起的。而當Doran的同事改變了細菌內編碼其中一種蛋白的基因時(shí)，由此獲得的蛋白不會(huì )在對雞蛋過(guò)敏者的血清中觸發(fā)反應。Doran認為，利用CRISPR編輯雞的基因能獲得不會(huì )導致過(guò)敏反應的雞蛋。

　　該團隊希望在今年晚些時(shí)候孵化出第一代轉基因雞作為對概念的驗證。Doran知道，要經(jīng)過(guò)相當長(cháng)一段時(shí)間，才能等到監管機構批準轉基因雞蛋上市。他希望自己的女兒到時(shí)候已經(jīng)擺脫了過(guò)敏癥。

　　雞只是基因組將很快得到改造的一大群動(dòng)物中的一種。時(shí)至今日，研究人員擁有的工具僅能對一小部分類(lèi)別的動(dòng)物進(jìn)行基因操作，而且這一過(guò)程通常效率不高，也很費勁。隨著(zhù)CRISPR的到來(lái)，他們能更加精確、簡(jiǎn)單地改變很多生物體的基因。僅在過(guò)去兩年間，當科學(xué)家試圖將CRISPR用于諸如農業(yè)、藥品生產(chǎn)以及恢復已消失物種等多個(gè)領(lǐng)域時(shí)，對猴子、猛犸象、蚊子和其他動(dòng)物的基因進(jìn)行編輯的前景頻頻見(jiàn)諸報端。利用CRISPR改造過(guò)的動(dòng)物甚至被當作寵物在市場(chǎng)上出售。

　　不過(guò)，監管者仍在規劃如何對待此類(lèi)動(dòng)物，尤其是那些用作食物或被釋放到野外的動(dòng)物。關(guān)于安全和生態(tài)影響的擔心無(wú)處不在。甚至美國國家情報總監也介入此事，并表示，基因組編輯的輕松獲取、廉價(jià)成本和飛速發(fā)展，會(huì )增加有些人制造有害生物制劑的風(fēng)險。

　　在華盛頓特區威爾遜中心研究生物技術(shù)監管的EleonorePauwels表示，CRISPR在動(dòng)物中的迅速應用為研究人員和政策制定者提供了讓公眾參與討論的機會(huì )。她希望，此類(lèi)討論將有助于決定哪種CRISPR應用將對人類(lèi)、其他物種以及科學(xué)最有用處，并且突出此項技術(shù)的極限。

　　疾病控制

　　抵抗疾病是CRISPR在農業(yè)中最流行的應用之一，而科學(xué)家正在修改多種動(dòng)物的基因。在舊金山工作的生物技術(shù)企業(yè)家BrianGillis希望，這種工具能幫助阻止由疾病、寄生蟲(chóng)等因素導致的全球蜜蜂的急劇消失。

　　目前，一些團隊正利用CRISPR和其他基因編輯系統，培育對每年給農業(yè)帶來(lái)上億美元損失的病毒性疾病產(chǎn)生抵抗力的豬。英國愛(ài)丁堡羅斯林研究所動(dòng)物生物技術(shù)專(zhuān)家BruceWhitelaw領(lǐng)導的團隊便是其中之一。

　　他們利用另一種基因編輯技術(shù)改變家豬免疫基因，使其同對非洲豬瘟有著(zhù)天然抵抗力的疣豬免疫基因更加相近。來(lái)自密蘇里大學(xué)的RandallPrather創(chuàng )建了一種在細胞表面擁有突變蛋白的豬，這種蛋白能讓它們抵抗一種致死性呼吸道病毒。其他研究人員則正在培育對引發(fā)昏睡癥的錐體蟲(chóng)寄生蟲(chóng)有抵抗力的牛。

　　藥品生產(chǎn)

　　Doran對雞蛋中過(guò)敏原的修改需要精確的控制。技巧在于以一種讓蛋白不再觸發(fā)人體免疫反應但仍使其在胚胎發(fā)育中扮演正常角色的方式，精細地調整一個(gè)基因序列。CRISPR使得此類(lèi)精準編輯首次變成可能。

　　CSIRO分子生物學(xué)家MarkTizard和Doran研究了原始生殖細胞（PGC）——最終轉變成精子或卵子的未成熟細胞。和很多動(dòng)物不同，雞的PGC在發(fā)育期間主要存在于血流中。因此，研究人員能移除PGC，在實(shí)驗室中編輯它們，然后將其送回正在發(fā)育的雞體內。該團隊甚至開(kāi)發(fā)出一種將CRISPR組件直接插入血流中從而能在那里編輯PGC的方法。

　　研究人員還計劃培育一種將基因組和CRISPR所需組件直接融合在一起的CRISPi雞。這使得編輯雞DNA更加簡(jiǎn)單，并且對“農場(chǎng)藥”（利用家養動(dòng)物創(chuàng )建的藥物）來(lái)說(shuō)是一大福音。

　　滅絕物種復活

　　約4000年前，人類(lèi)的狩獵助推了猛犸象的滅絕。來(lái)自哈佛醫學(xué)院的CRISPR先驅GeorgeChurch因其雄心勃勃的計劃而受到關(guān)注——利用CRISPR將瀕臨滅絕的印度象改造成猛犸象，或者至少是能抵抗寒冷的大象。他介紹說(shuō)，目標是將它們釋放到西伯利亞一個(gè)有著(zhù)充足漫步空間的保護區內。

　　這項計劃聽(tīng)上去有點(diǎn)瘋狂，但讓哺乳動(dòng)物更像猛犸象的努力已持續了一段時(shí)間。去年，芝加哥大學(xué)遺傳學(xué)家VincentLynch證實(shí)，擁有能感知熱量和控制毛發(fā)生長(cháng)的猛犸象版基因的細胞能在較低溫度下生長(cháng)，擁有類(lèi)似基因的小鼠也更喜歡待在溫度受到調控的籠子中偏涼的地方。Church表示，他已在大象胚胎中編輯了約14個(gè)此類(lèi)基因。

　　當然，還有一些復活滅絕物種的項目沒(méi)有這么大難度。比如，來(lái)自加州大學(xué)的BenNovak想復活一種曾經(jīng)無(wú)處不在但因過(guò)度狩獵而在19世紀末期滅絕的鳥(niǎo)類(lèi)——候鴿。目前，他的團隊正在比較博物館樣本和現代鴿子的DNA。Novak利用的PGC方法和Doran類(lèi)似，并且計劃編輯現代鴿子的基因組，從而使這種鳥(niǎo)類(lèi)更像已滅絕的侯鴿。

　　病媒控制

　　幾十年來(lái)，研究人員一直在探索基因改造蚊子的想法，以阻止諸如登革熱、瘧疾等疾病的傳播。CRISPR為他們提供了一種新的方法。

　　去年11月，加州大學(xué)爾灣分校分子生物學(xué)家AnthonyJames用一種被稱(chēng)為基因驅動(dòng)、將抗瘧疾基因傳遞給蚊子后代的合成系統，培育出抗瘧疾蚊子?；蝌寗?dòng)確保幾乎所有蚊子的后代都能繼承被編輯基因的兩個(gè)拷貝，使其得以在整個(gè)種群中快速傳播。

　　另一種在去年12月發(fā)表的基因驅動(dòng)，可將一種令所有雌性蚊子絕育的基因傳遞給后代，從而使整個(gè)種群滅絕。蚊媒寨卡病毒在中南美洲的暴發(fā)使科學(xué)家對此項技術(shù)的興趣大增。一些實(shí)驗室開(kāi)始建造能消滅攜帶寨卡的物種——埃及伊蚊的基因驅動(dòng)。

　　更好的食品生產(chǎn)

　　去年11月，經(jīng)過(guò)很長(cháng)時(shí)間的評審后，美國食品藥品監督管理局批準了用于人類(lèi)消費的首個(gè)轉基因動(dòng)物——由馬薩諸塞州AquaBounth技術(shù)公司培育、能快速生長(cháng)的三文魚(yú)。一些人仍在擔心，如果這種三文魚(yú)逃走，它們會(huì )和野生三文魚(yú)繁殖后代，擾亂生態(tài)平衡。

　　為解決此類(lèi)擔心，亞拉巴馬州奧本大學(xué)魚(yú)類(lèi)遺傳學(xué)家RexDunham利用CRISPR使3種生殖激素失活。這種變化會(huì )讓魚(yú)類(lèi)絕育，因此任何可能從養殖場(chǎng)逃走的魚(yú)，無(wú)論是否經(jīng)過(guò)基因改造，都是沒(méi)有機會(huì )污染自然種群的。

　　CRISPR還會(huì )減少農民撲殺動(dòng)物的需要。加州大學(xué)戴維斯分校生物技術(shù)專(zhuān)家AlisonvanEenennaam正利用此項計劃確保肉用牛只產(chǎn)生雄性或像雄性一樣的后代，因為雌性肉用牛產(chǎn)出的肉較少，并且通常被捕殺。

　　寵物改良

　　去年9月，基因組學(xué)公司——華大基因（BGI）在中國深圳發(fā)布的一種微型豬大受歡迎。它只能長(cháng)到15公斤左右，和一只標準達克斯獵狗的大小相仿。BGI培育這種豬起初是打算用于研究，但自此以后決定以1600美元的價(jià)格將其當作寵物出售。

　　BGI還正利用CRISPR改變錦鯉的大小、顏色和樣式。BGI基因編輯平臺負責人JianWang介紹說(shuō)，公司將在2017年或2018年開(kāi)始出售錦鯉，并計劃最終增加其他種類(lèi)的寵物魚(yú)。

　　與此同時(shí)，澳大利亞悉尼大學(xué)遺傳學(xué)家ClaireWade表示，CRISPR能被用于增強狗的能力。她的團隊正在將不同品種間的基因差異進(jìn)行分類(lèi)，并希望辨別出涉及敏捷性等各種行為和特征的區域。因將以10萬(wàn)美元的價(jià)格克隆已故寵物而出名的韓國首爾秀巖生物科技公司，也對CRISPR的使用頗感興趣。該公司研究人員DavidKim介紹說(shuō)，公司想增強諸如導盲犬或牧羊犬等工作犬的能力。

　　疾病模型

　　雪貂一直是很有用的流感研究模型，因為病毒能夠在其呼吸道中復制，并且當被感染時(shí)，它們有時(shí)會(huì )打噴嚏，從而使研究病毒傳播成為可能。不過(guò)，直到CRISPR的到來(lái)，病毒學(xué)家才有了輕松改變雪貂基因的工具。來(lái)自中科院的XiaoqunWang和同事利用CRISPR調整了參與雪貂大腦發(fā)育的基因。目前，他們正利用其改變這種動(dòng)物對流感病毒的易感性。

　　行為研究人員對基因操縱狨猴和猴子的前景尤其感到興奮。和標準的嚙齒動(dòng)物模型相比，這兩種動(dòng)物同人類(lèi)的聯(lián)系更為緊密。此項研究工作在中國和日本發(fā)展得最快。比如，來(lái)自中科院的神經(jīng)學(xué)家ZilongQiu和同事在今年1月發(fā)表了一篇文章，對MECP2基因中擁有CRISPR誘導突變的獼猴進(jìn)行了描述，而MECP2同神經(jīng)發(fā)育疾病——瑞特綜合征相關(guān)。

　　CRISPR“動(dòng)物園”正在飛速擴張——目前的問(wèn)題是如何為前方的路“導航”。Pauwels表示，該領(lǐng)域可能會(huì )和此前一代轉基因植物和動(dòng)物研究一樣，同樣面臨公眾的極力反對。為避免這種狀況，科學(xué)家需要就其工作的好處進(jìn)行充分溝通。