Timothy Doran的11歲女兒對(duì)雞蛋過(guò)敏。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(guī)疫苗接種，因?yàn)樗鼈兪抢秒u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(qiáng)大的基因編輯工具CRISPR-Cas9解決這一問(wèn)題。大多數(shù)雞蛋過(guò)敏是由蛋清中的4種蛋白之一引起的。而當(dāng)Doran的同事改變了細(xì)菌內(nèi)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(duì)雞蛋過(guò)敏者的血清中觸發(fā)反應(yīng)。Doran認(rèn)為，利用CRISPR編輯雞的基因能獲得不會(huì)導(dǎo)致過(guò)敏反應(yīng)的雞蛋。

該團(tuán)隊(duì)希望在今年晚些時(shí)候孵化出*代轉(zhuǎn)基因雞作為對(duì)概念的驗(yàn)證。Doran知道，要經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，才能等到監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)轉(zhuǎn)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(duì)一小部分類別的動(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(fèi)勁。隨著CRISPR的到來(lái)，他們能更加、簡(jiǎn)單地改變很多生物體的基因。僅在過(guò)去兩年間，當(dāng)科學(xué)家試圖將CRISPR用于諸如農(nóng)業(yè)、藥品生產(chǎn)以及恢復(fù)已消失物種等多個(gè)領(lǐng)域時(shí)，對(duì)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(bào)端。利用CRISPR改造過(guò)的動(dòng)物甚至被當(dāng)作寵物在市場(chǎng)上出售。

不過(guò)，監(jiān)管者仍在規(guī)劃如何對(duì)待此類動(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(dān)心無(wú)處不在。甚至美國(guó)國(guó)家情報(bào)總監(jiān)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(xiǎn)。

在華盛頓特區(qū)威爾遜中心研究生物技術(shù)監(jiān)管的Eleonore Pauwels表示，CRISPR在動(dòng)物中的迅速應(yīng)用為研究人員和政策制定者提供了讓公眾參與討論的機(jī)會(huì)。她希望，此類討論將有助于決定哪種CRISPR應(yīng)用將對(duì)人類、其他物種以及科學(xué)zui有用處，并且突出此項(xiàng)技術(shù)的極限。

疾病控制

抵抗疾病是CRISPR在農(nóng)業(yè)中zui流行的應(yīng)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Brian Gillis希望，這種工具能幫助阻止由疾病、寄生蟲(chóng)等因素導(dǎo)致的蜜蜂的急劇消失。

目前，一些團(tuán)隊(duì)正利用CRISPR和其他基因編輯系統(tǒng)，培育對(duì)每年給農(nóng)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(guó)愛(ài)丁堡羅斯林研究所動(dòng)物生物技術(shù)專家Bruce Whiaw領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)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(duì)非洲豬瘟有著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Randall Prather創(chuàng)建了一種在細(xì)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(duì)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(duì)雞蛋中過(guò)敏原的修改需要的控制。技巧在于以一種讓蛋白不再觸發(fā)人體免疫反應(yīng)但仍使其在胚胎發(fā)育中扮演正常角色的方式，精細(xì)地調(diào)整一個(gè)基因序列。CRISPR使得此類編輯變成可能。

CSIRO分子生物學(xué)家Mark Tizard和Doran研究了原始生殖細(xì)胞（PGC）——zui終轉(zhuǎn)變成精子或卵子的未成熟細(xì)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(yàn)室中編輯它們，然后將其送回正在發(fā)育的雞體內(nèi)。該團(tuán)隊(duì)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(jì)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(duì)“農(nóng)場(chǎng)藥”（利用家養(yǎng)動(dòng)物創(chuàng)建的藥物）來(lái)說(shuō)是一大福音。

滅絕物種復(fù)活

約4000年前，人類的助推了猛犸象的滅絕。來(lái)自哈佛醫(yī)學(xué)院的CRISPRGeorge Church因其雄心勃勃的計(jì)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(biāo)是將它們釋放到西伯利亞一個(gè)有著充足漫步空間的保護(hù)區(qū)內(nèi)。

這項(xiàng)計(jì)劃聽(tīng)上去有點(diǎn)*，但讓哺乳動(dòng)物更像猛犸象的努力已持續(xù)了一段時(shí)間。去年，芝加哥大學(xué)遺傳學(xué)家Vincent Lynch證實(shí)，擁有能感知熱量和控制毛發(fā)生長(zhǎng)的猛犸象版基因的細(xì)胞能在較低溫度下生長(zhǎng)，擁有類似基因的小鼠也更喜歡待在溫度受到調(diào)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)此類基因。

當(dāng)然，還有一些復(fù)活滅絕物種的項(xiàng)目沒(méi)有這么大難度。比如，來(lái)自加州大學(xué)的Ben Novak想復(fù)活一種曾經(jīng)無(wú)處不在但因過(guò)度而在19世紀(jì)末期滅絕的鳥(niǎo)類——候鴿。目前，他的團(tuán)隊(duì)正在比較博物館樣本和現(xiàn)代鴿子的DNA。Novak利用的PGC方法和Doran類似，并且計(jì)劃編輯現(xiàn)代鴿子的基因組，從而使這種鳥(niǎo)類更像已滅絕的侯鴿。

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Anthony James用一種被稱為基因驅(qū)動(dòng)、將抗瘧疾基因傳遞給蚊子后代的合成系統(tǒng)，培育出抗瘧疾蚊子?；蝌?qū)動(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(qū)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(duì)此項(xiàng)技術(shù)的興趣大增。一些實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始建造能消滅攜帶寨卡的物種——埃及伊蚊的基因驅(qū)動(dòng)。

更好的食品生產(chǎn)

去年11月，經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的評(píng)審后，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)了用于人類消費(fèi)的*轉(zhuǎn)基因動(dòng)物——由馬薩諸塞州AquaBounth技術(shù)公司培育、能快速生長(zhǎng)的三文魚(yú)。一些人仍在擔(dān)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。

為解決此類擔(dān)心，亞拉巴馬州奧本大學(xué)魚(yú)類遺傳學(xué)家Rex Dunham利用CRISPR使3種生殖激素失活。這種變化會(huì)讓魚(yú)類絕育，因此任何可能從養(yǎng)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(jī)會(huì)污染自然種群的。

CRISPR還會(huì)減少農(nóng)民撲殺動(dòng)物的需要。加州大學(xué)戴維斯分校生物技術(shù)專家Alison van Eenennaam正利用此項(xiàng)計(jì)劃確保肉用牛只產(chǎn)生雄性或像雄性一樣的后代，因?yàn)榇菩匀庥门．a(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(guó)深圳發(fā)布的一種微型豬大受歡迎。它只能長(zhǎng)到15公斤左右，和一只標(biāo)準(zhǔn)達(dá)克斯狗的大小相仿。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(dāng)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(tái)負(fù)責(zé)人Jian Wang介紹說(shuō)，公司將在2017年或2018年開(kāi)始出售錦鯉，并計(jì)劃zui終增加其他種類的寵物魚(yú)。

與此同時(shí)，澳大利亞悉尼大學(xué)遺傳學(xué)家Claire Wade表示，CRISPR能被用于增強(qiáng)狗的能力。她的團(tuán)隊(duì)正在將不同品種間的基因差異進(jìn)行分類，并希望辨別出涉及敏捷性等各種行為和特征的區(qū)域。因?qū)⒁?0萬(wàn)美元的價(jià)格克隆已故寵物而出名的韓國(guó)首爾秀巖生物科技公司，也對(duì)CRISPR的使用頗感興趣。該公司研究人員David Kim介紹說(shuō)，公司想增強(qiáng)諸如導(dǎo)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?yàn)椴《灸軌蛟谄浜粑乐袕?fù)制，并且當(dāng)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Xiaoqun Wang和同事利用CRISPR調(diào)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(duì)流感病毒的易感性。

行為研究人員對(duì)基因操縱狨猴和猴子的前景尤其感到興奮。和標(biāo)準(zhǔn)的嚙齒動(dòng)物模型相比，這兩種動(dòng)物同人類的更為緊密。此項(xiàng)研究工作在中國(guó)和日本發(fā)展得zui快。比如，來(lái)自中科院的神經(jīng)學(xué)家Zilong Qiu和同事在今年1月發(fā)表了一篇文章，對(duì)MECP2基因中擁有CRISPR誘導(dǎo)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(kuò)張——目前的問(wèn)題是如何為前方的路“導(dǎo)航”。Pauwels表示，該領(lǐng)域可能會(huì)和此前一代轉(zhuǎn)基因植物和動(dòng)物研究一樣，同樣面臨公眾的極力反對(duì)。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。