各国如何监管基因组编辑植物？

由于基因组编辑技术具有方便和效率高等特点，已经成功应用到多种生物，在植物基因功能研究、农作物育种等方面更是取得了重要的研究进展。

随着越来越多不同类型基因组编辑植物的面世，尤其是基因组编辑农作物的成功商业化，对基因组编辑产品的监管提出了更高的要求，对基因组编辑产品的检测也迫在眉睫。

基因组编辑的类型

基因组编辑技术利用人工构建的序列特异性核酸酶通过在生物体基因组（基因）特定位置（靶位点）制造DNA双链断裂，然后利用生物体自身的同源重组（HR）功能，删除或替换相应的DNA序列，或利用非同源末端连接（NHEJ）功能产生随机的DNA小片段插入或缺失，精确、特异性地改造基因序列。

已知的序列特异性核酸酶主要包括：锌指核酸酶（ZFNs）、类转录激活因子效应物核酸酶（TALENs）以及成簇规律间隔短回文重复与关联蛋白（CRISPR/Cas）系统。

ZFNs和TALENs技术都是依赖于DNA结合蛋白模块，操作较复杂繁琐。

CRISPR/Cas技术克服了以上不足，设计和合成方便，效率更高、切割位点更精确、细胞毒性更小，逐步发展成基因组编辑方面的主流技术，目前已成功应用于水稻、玉米、小麦、大豆、番茄及蘑菇等的育种改良以及植物基因功能研究。

植物基因组编辑产品分类

国际上将使用位点特异性核酸酶（SDN）获得的基因组编辑产品主要分3类：

第1类（SDN-1）：不涉及同源重组修复，未引入外源DNA片段，仅在特定位点处产生双链断裂后，利用NHEJ方式进行修复，最终在靶位点造成点突变或少量几个碱基的插入或缺失；

第2类（SDN-2）：利用同源修复模板，使用HR方式进行双链断裂后的修复，最终在靶位点造成少量碱基（一般少于20个碱基）突变；

第3类（SDN-3）：使用HR方式在双链断裂处插入外源基因片段（可多达几千个碱基），造成外源基因DNA片段插入。

基因组编辑植物的监管

美国政府对基因组编辑作物产品监管采取以最终产品为监管对象，遵循“个案分析原则”，由美国农业部（USDA）、环境保护署（EPA）和食品药品监督管理局（FDA）共同管理。

目前，USDA已对多种应用基因编辑技术培育的SDN-1和SDN-2类玉米、油菜、蘑菇和亚麻荠等产品豁免转基因生物监管。

加拿大、阿根廷、智利、巴西、哥伦比亚等国家采取比较相似的监管方式，以最终产品为监管对象，按照“个案分析原则”进行评价，由开发者确定其产品是否具有新属性，若产品涉及DNA重组和新性状则自动触发监管。

欧盟对转基因产品持保守态度，对待基因组编辑作物产品的态度同样谨慎，主张以过程为监管对象，认为基因组编辑作物与转基因作物等同视之；2001年后出现的新突变技术产生的生物体同样受转基因生物法律法规监管。

也有部分欧盟机构认为部分无外源DNA插入的育种产品不应属于转基因生物范畴。

2019年，日本厚生劳动省发布了最新版本的基因编辑技术食品和食品添加剂处理指南：所有包含基因编辑技术产品的杂交后代都需要向厚生劳动省通报，在通过磋商后才能销售。

澳大利亚由基因技术监管专员办公室（OGTR）主要负责产品研发过程的监管，并于2016年启动了《基因技术法案》的第三次修订：SDN-1类产品与自然突变相似，无需监管；SDN-2和SDN-3类产品由于涉及同源重组，较多改变基因组序列、引进新的遗传物质，需要政府相关部门进行监管。

中国对基因组编辑植物的监管主要依据是国务院颁布的《农业转基因生物安全管理条例》的第三条规定：“本条例所称的农业转基因生物，是指利用基因工程技术改变基因组构成，用于农业生产或者农产品加工的动植物、微生物及其产品”。

凡是通过基因组编辑技术获得的农作物及其产品，均属于农业转基因生物，依法纳入农业转基因生物安全管理范畴。

目前，对基因组编辑植物产品的安全评价与管理也有报道和讨论。

针对基因组编辑作物，Huang等提出了监管的5个关键原则：必须严格控制处于研发和试验阶段的基因组编辑作物，严防非法流出；必须确保基因组编辑作物在研发过程中引入的外源DNA被完全去除；必须详尽汇报靶位点处的DNA序列变化，若插入外源DNA序列，必须说明外源DNA供体和受体的亲缘关系、遗传背景以及互作的可能性；必须评价该作物发生脱靶的可能性及其风险，确保不发生非预期的编辑事件；必须把以上4个管理过程和相关信息如实登记备案。

基因组编辑植物产品检测技术

按照中国目前的监管体系，为了更科学地对基因组编辑植物进行监管，更有针对性的检测技术必不可少。

SDN-3类基因组编辑类似于传统转基因方法，获得的产品可用普通PCR检测，但对于SDN-1和SDN-2类型只涉及少量碱基改变的基因组编辑产品，需要研发新的不同的检测方法。

目前能应用于检测单核苷酸多态性（SNP）位点的方法，很多都适合用于检测SDN-1和SDN-2类基因组编辑产品。

已有文献报道的基因组编辑产品检测方法包括基于测序的检测方法、错配切割法、等位基因特异性PCR（AS-PCR）法、实时荧光PCR法、微液滴数字PCR（ddPCR）法等。

对于编辑位点和序列未知的基因组编辑植物，可以针对目前基因组编辑应用领域的热门编辑位点、常见的脱靶位点及载体骨架等进行筛查，对筛查得到的疑似样品或阳性样品再使用测序的方法进行确认。同时，可结合对基因组的修饰情况、表达产物等的检测，实现对未知基因组编辑产品的有效识别。

使用AS-PCR分析方法、Taqman探针实时荧光PCR方法对已知的基因组编辑植物产品进行检测，主要依赖前期针对已知的基因组编辑靶位点设计特异性引物，方法建立后操作相对简单，仪器设备也比较容易满足需求，应用成本相对较低，可用于大规模筛查已知的基因组编辑产品。

结论

由于基因组编辑植物存在脱靶效应等可能引发安全风险，因此，基因组编辑植物的监管非常重要，加强对检测技术的研究，进行有效的安全评价与监管，使基因组编辑植物及其产品更健康地发展和应用。

不同种类植物基因组编辑技术产品应该根据其特点有重点地开展不同类型的安全监管，同时，不同种类的植物基因组编辑产品应该根据其特点针对性地开发相应的检测方法。

通过与已知基因组编辑产品的全基因组测序数据、靶位点序列、脱靶位点序列、常见的载体序列等相关的数据资料进行比对，可帮助实现对未知的基因组编辑产品的识别，也可对基因组编辑产品的知识产权保护，但这需要依托于信息准确、数据全面详实的基因组编辑产品信息数据库。

因此，由研发者提供基因组编辑产品详细的遗传背景、基因组编辑操作方法、分子特征与性状等数据，由管理部门对相关数据进行收集、验证、汇总及维护，加快建立基因组编辑产品数据库非常必要。

此外，通过测序结合大数据分析对未知基因组编辑产品进行鉴别也是未来检测技术发展的趋势之一。