CRISPR 基因編輯出維他命 D 滿滿蕃茄

科學家用 CRISPR 基因編輯技術編輯蕃茄基因,為怕曬人士帶來新的維他命 D 攝取來源。

小學生都應該知道缺乏維他命 D 有損骨骼健康。原來在全球,特別在日照短的地區維他命 D 缺乏症非常普遍。過去已有不少研究顯示,缺乏維他命 D 與患癌症、心血管病和神經系統疾病相關。去年亦有研究指,缺乏維他命 D 的人在感染 COVID-19 後出現重症和死亡的機率較高。雖然我們身體的皮膚曬太陽後能夠產生維他命 D,但是許多人由於「防疫」而留在室內,外出時又因為怕曬而遮遮掩掩,根本不會在戶外花足夠時間來「自製」維他命 D。專家擔心缺乏維他命 D 的人數會持續增加,事實 上我們需要從膳食中獲取這營養:三文魚、沙甸魚等含油量高的魚、紅肉、蛋黃、奶製品和菇菌類,而絕大部份的蔬果都缺乏維他命 D。

英國科學家 Cathie Martin 的研究團隊用 CRISPR 將蕃茄基因稍微編輯,阻止植物產生一種酵素,使維他命 D 在植物中累積。研究員必需深入了解植物的生物化學才能夠想到這個主意:天然蕃茄含有7-脫氫膽固醇(簡稱 7-DHC) 這種維他命 D3 的前驅物。蕃茄中的 7-DHC還原酶負責將 7-DHC 轉化為膽固醇,讓植物用作生長和防禦,因此通常在成熟蕃茄果實中的 7-DHC 含量非常低。研究人員用 CRISPR 技術剔除蕃茄基因組中表達這酵素的一小段 DNA,使「GE (Gene-edited) 蕃茄」內轉化 7-DHC 的生化途徑被 KO ,該物質便在植物中大幅累積。GE番茄和人類一樣都是要靠曬太陽去製造維他命 D。研究人員在實驗室用 UVB 照射蕃茄葉和果肉 1 小時,證實植物內積聚的 7-DHC 轉化成維他命 D3 [1]。

理論上,矮瓜和薯仔也有相同的 7-DHC 生化途徑,研究人員指這方法也可以應用於其他茄科作物,他們還認為在製作日曬蕃茄乾時會再提高果實內的維他命 D 含量。一個 GE蕃茄的營養含量相當於兩隻雞蛋或 28 克吞拿魚肉的維他命 D 水平,即是吃兩個 GE蕃茄便足夠一日所需。

不久前英國政府放寬基因編輯農作物的監管機制 [2]。這種微小的編輯只是將植物原有的某個基因刪除,改變亦可以是自然發生,因此是一般人較能接受的 GE 農作物。與人工插入外來基因的基改農作物 (GM crops)「定義」不同。然而,我們知道方法上 GE 和 GM 皆能夠把基因作一樣的人工修改,又何必分得那麼細。事實上,日本去年已經有提高 GABA 含量的基因編輯蕃茄於市場銷售 [3]。

Martin 的團隊計劃將 GE蕃茄研究移師到農田,測試植物在實際耕作條件下維他命 D 的產量,望能有朝一日為素食者提供非動物來源的維他命 D。不過,當地的天氣陰天較多,如果 GE蕃茄可以在意大利種植的話,或者維他命 D 含量會更高。

參考:

[1] Biofortified tomatoes provide a new route to vitamin D sufficiency https://www.nature.com/articles/s41477-022-01154-6 DOI – 10.1038/s41477-022-01154-6  

[2] New rules will make UK gene-edited crop research easier https://www.nature.com/articles/d41586-021-01572-0 

[3] GABA-enriched tomato is first CRISPR-edited food to enter market https://www.nature.com/articles/d41587-021-00026-2 

圖:erkan budak:

作者 Facebook 專頁

Dr Karen

麥嘉慧,人稱Karen博士,電視和網絡科普節目老是常出現的嘉賓主持。香港科技大學生物學學士及化學博士,曾任教於新加坡國立大學,2008年回港先後在教育學院、浸大和港大工作,教授通識教育以至化學碩士課程。現為自由科普專欄作家,譯有《卡通生物科技》(英譯粵/中),最近正摺埋寫書和低調地開展科普項目。

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