国际视野下CRISPR-Cas基因编辑作物的安全评价制度研究

石泉

中国政法大学

1 前言：科技是解决粮食短缺最有效的方法

20世纪以来，全球人口数量不断增长。根据联合国相关统计数据显示2022年全球人口数量已到达80 亿，到2050年，全球人口数量可能将达到98 亿。伴随人口问题而来的还有日益不平等的经济发展与难以有效解决的极端气候变化[1]。因此，2016年联合国粮食及农业组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO） 和经济合作与发展组织（Organization for Economic Co-operation and Development，OECD）就将粮食问题设定为当今世界所需要应对的最紧迫的挑战，以“发展可持续农业”为目标，并将提高农作物产量与改善农作物品质的育种技术确定为各国发展农业的核心[2]。

2017年欧盟出版的《关于农业生物技术新技术（生物育种新技术）的解释性说明》（Explanatory Note on New Techniques in Agricultural Biotechnology）一书中，将农业育种技术分为三类，即传统育种技术（conventional breeding techniques，CBT）、转基因育种技术（established techniques of genetic modification，ETGM）和生物育种新技术（new breeding techniques，NBT）[3]。该分类标准明显是以转基因育种技术为界限，将转基因育种技术出现之前运用的育种技术称为传统育种技术，相应的将转基因育种技术出现后由创新的生物科技所衍生的农业育种技术统称为生物育种新技术。按照此种分类标准，NBT 包括的技术种类范围是非常广泛的，既包含了只注入兼容性物种DNA 的改良CBT，也包含了同ETGM 相结合的NBT。而近年来，受到生物学界与农业领域关注的一种NBT 则是基因定点核酸酶编辑技术（site-directed nuclease，SDN）。SDN 利用靶基因断裂和宿主的自然修复机制，在DNA 断裂的部位引入特定的小变化。这种变化可以是一个小规模的删除、替换或增加一些核苷酸，如此针对性的编辑会使宿主产生新的特性。SDN 主要由锌指核酸酶（zinc finger nucleases，ZFNs）、类转录激活因子效应物核酸酶（transcription-like activator effector nucleases, TALENs），及被预言为“农业领域发展的未来”的CRISPR-Cas基因编辑技术等所构成[4]。

2 CRISPR-Cas 基因编辑技术：独特的优势带来了可观的成果

CRISPR 是规律成簇间隔短回文重复序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）的简称；Cas 是CRISPR相关蛋白（CRISPR-associated proteins，Cas）的简称[5]。同其他基因编辑技术不同的是，CRISPR-Cas 基因编辑技术并非由人类发明，而是天然存在于自然界中，最初是在细菌体内发现的，其本质是一类特定细菌演化出的病毒防御机制。

人类第一次发现CRISPR-Cas 的存在可能要追溯到1987年，当时日本学者石野良纯带领团队在大肠杆菌中发现了类似的序列，然而学者们未就此展开进一步研究[6]。其后数十年，通过科学家们不断的研究，终于在2012年由埃马纽埃尔·卡彭蒂耶和詹妮弗·杜德纳设计成功了CRISPR-Cas9 基因编辑系统，之后该种基因编辑技术被大规模投入实践，两位科学家也因此在2020年荣获诺贝尔化学奖。在农业领域，世界上的主要农业国家通过应用该项技术增强了农作物的抗病性、耐逆性与营养性，提高了农作物的产量。例如，2017年由于“柑橘绿化”疾病使得橙子和其他柑橘类农作物面临灭顶之灾的风险，美国研究人员通过CRISPR-Cas9 技术改造柑橘，使其能够抵御害虫的侵害，并消灭一种名为柑橘黄龙病菌的细菌[7]；2018年，宾夕法尼亚州立大学的学者使用CRISPR-Cas9 技术敲除可可叶中的基因TcNPR3，防止当感染热带疫病菌时，具有中断的TcNPR3 基因表达的叶子能够显示出增加抵抗性和防御基因的表达[8]。我国在此领域的发展也是非常迅速的，从2013年起，我国便通过利用CRISPR-Cas 编辑技术培育了耐寒的西红柿、芳香水稻、抗真菌小麦和抗除草剂玉米。2017年，中国化工集团公司更是完成了对世界第三大种子公司先正达的收购，本次收购所披露出的一个原因正是因为先正达存在一个非常成熟的CRISPRCas 研究团队[9]。2021年5月12日，日本Sanatech Seed Co.Ltd.一家公司向4200 名家庭园艺师免费提供由CRISPR-Cas9 技术改造过的番茄种苗，该类番茄中所含的γ-氨基丁酸（GABA）是普通番茄的4～5 倍，有助于改善人类的心血管健康，并于2021年9月15日，由网络开始销售种植的番茄果实。这是世界上第一个使用CRISPRCas9 基因编辑技术在市场推出的农业产品[10]。这是一个开始，未来必然还会有更多采用CRISPR-Cas9 基因编辑技术的农作物走向市场，成为全球粮食结构的重要部分。

CRISPR-Cas 基因编辑技术是当前所有能够对DNA 进行定点切割与精确编辑的生物科技中适应性与准确性最强的一种。它的优势来源于两个方面：第一，其作为基因编辑技术本身就优于传统育种技术及转基因技术；第二，CRISPR-Cas基因编辑技术的工作机制赋予了其较之于ZFNs 和TALENs 具有更强大的功能与更低廉的成本。

CBT 与ETGM 都需要基于稳定但随机的基因修改，然而，随机的基因修改是存在风险的，即可能会引起基因组的不良改变，导致基因被破坏，或创造出有毒的新蛋白质等。基因编辑技术的核心目的就是精准敲除、控制、编辑特定基因，这是CBT 所不具备的能力。因此，基因编辑技术能够极大降低因随机修改基因给农作物带来的风险，同时基因编辑技术也优于转基因技术，因为转基因技术的思路是调整生物体的DNA，许多转基因作物直接插入了不同种类物种的DNA，导致世界上许多国家和地区不愿意种植或消费通过此种技术培育的农作物，且转基因农作物投放市场之前需要通过严格的监管程序。基因编辑的农作物则不一定含有外来的DNA。如上文所述，CRISPR-Cas属于SDN 技术中的一种，而使用SDN技术会产出三种类型的结果，即SDN1、SDN2 与SDN3，其中SDN1 与SDN2主要涉及在没有从外部插入任何基因材料的情况下“敲除”或“过度表达”作物基因组中的某些特征，继而被新的变化所覆盖；而SDN3 才涉及插入外源基因的情况。因此，CRISPR-Cas 编辑技术生产出的农作物所带来的风险远低于转基因技术。

ZFNs 和TALENs 是人为创造出的第一代与第二代基因编辑方法，其中ZFNs 的基本结构为锌指核酸酶结合一个特异的三联体碱基以识别靶基因，其特异性高，免疫原性低，但缺点是设计简易性差，并且会由于脱靶率高导致细胞毒性的出现。TALENs 与 ZFNs 相比，能更大程度地避免功能蛋白的脱靶，具有比ZFNs 用法简单、构建迅速、价格低廉等优势，但是TALENs 技术组装却较复杂。与这两种技术相比，CRISPR-Cas 基因编辑技术具有诸多优势 ，包括其设计简单，不像ZFNs 和 TALENs 技术依赖于蛋白与靶基因之间的识别，而是利用由向导 RNA 和靶基因之间形成的核糖核苷酸复合物去识别靶向基因，使得其效率更高、成本更低，且还可同时进行多基因的突变操作[11]。自从CRISPR-Cas 基因编辑技术在2012年出现突破后，便迅速取代ZFNs 与TALENs 成为学术界中的主要研究对象与研究手段，本文对三种技术在2011～2022年的论文刊发量（Pumbed数据库）进行了对比，如图1所示。

图1 2011～2022年在Pumbed 数据库中题目包含“CRISPR-Cas”“TALENs”与“ZFNs”的论文刊发量对比

3 争议与担忧：安全性评价制度形成的基础

与所有新出现的生物科技相同，CRISPR-Cas 基因编辑技术投入实践后也不断在世界各地引起科学、舆论和法律等方面的争议。例如，日本学者在社交媒体Twitter 上收集了从2019年5月25日～10月15日期间日本Twitter 用户关于基因组编辑食品及本国标签制度共28 722条文章，其中 54.5%～62.8%的文章分别对基因组编辑食品和日本消费者事务局（Consumer Affairs Agency of Japan）的标签政策持否定态度[12]。不仅如此，欧盟、美国、加拿大等国家和地区也频繁出现部分农业团体和消费团体对此表示怀疑乃至抗议的情况，这种现象同转基因技术所面临的困境有些相似。尽管有足够的科学实验表明，CRISPR-Cas 基因编辑技术在脱靶风险上是可控的[13]，且公众越来越难以分辨出哪些农作物是自然突变的结果、哪些是通过CRISPR-Cas 技术编辑的结果。造成这种现象的原因在于公众对于基因相关的技术一直存有怀疑情绪，公众的直接忧虑是该项技术是否会影响农作物种植环境的安全与消费者的身体健康。因此，各国政府应及时回应来自公众层面的质疑，不能仅依靠舆论的引导，最重要的是各国政府应该制定一个合理且透明的安全评价框架以增强公众对基因编辑技术的信心。目前，一些国家和地区推出了相关的标签政策，但值得注意的是，虽然标签制度在一定程度上保障了公众的知情权，但是此种制度也有可能会加深公众对于基因编辑技术的隔阂感。因此，各国是否需要制定标签政策以及标签制度如何实施仍然需要立足于科学基础与本国国情加以综合考量。

4 安全评价制度：相关国家和地区对于CRISPR-Cas 基因编辑技术的不同态度

安全评价制度是所有新型生物技术在市场上大规模应用的基础。各国公众对CRISPR-Cas 基因编辑技术形成了不同的印象，且各国的农业利益群体构成也不尽相同，使得各国在安全评价制度上存在较大的区别。此种区别必然会影响相关领域研究人员在开发利用此种科技培育改良农作物的进度。由于基因编辑技术出现的时间要晚于转基因技术，因此相关国家均是基于本国已经形成的转基因作物安全评价制度之上，参照基因编辑技术的特性进行修改，最终形成了基因编辑技术的安全评价制度。目前，在全球范围内转基因技术的安全评价制度立法模式主要包括两种：一是以农作物为评价对象的评价制度；二是以农作物的种植过程作为评价对象的评价制度。简而言之，就是在监管与评价农作物的安全性时，是考虑农作物产品本身，还是考虑在开发农作物的过程中所使用了何种技术。毫无疑问的是，前者的安全评价制度模式所需满足的条件低于后者制度模式的要求。

4.1 美国、加拿大：全力鼓励，全速前进

美国是世界上最大的转基因农作物生产国[14]和最大的转基因农作物出口国之一。一直以来，美国在生物科技领域中一直持鼓励行业发展的立场，因此其在相关法律制度的建立都是尽可能为科技发展提供便利和保障。当前美国对于转基因技术作物与CRISPR-Cas 基因编辑技术产物的规范都纳入其1986年所通过的《美国生物技术监管协调框架》中进行调整，即将两种技术纳入同一种基于作物本身安全性能的评价机制内进行判断。一直以来，《美国生物技术监管协调框架》只保持一种立场：生物科技是传统科技的正常延伸，而非独特的存在。因此，该框架认为当前美国联邦执法机构职能足以覆盖生物科技的监管领域，并且该监管机制只需考虑农作物本身的性能与机能即可，而无需关注农作物到底是通过何种技术得以产出的。该框架将不同的监管职能主要赋予美国农业部（United States Department of Agriculture，USDA）、美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA） 和美国国家环境保护局（U.S.Environmental Protection Agency，EPA）[15]等，3个部门依据不同的法律，对生物技术产品分别进行管理，各自行使不同的职责。由于本文以农作物为讨论中心，因此本文主要介绍了FDA 与USDA 两个监管机构的相关职责。

根据美国《植物保护法》（The Plant Protection Act）的规定，转基因植物和微生物受USDA 动植物卫生检验局（Animal and Plant Health Inspection Service，APHIS）所管辖[16]。一般来说，如果存在潜在的“植物害虫”风险，相关法规要求在引进某些基因编辑植物和微生物之前，开发者必须先获得许可。在这种情况下，APHIS 对法规进行了广泛的解释，将其监管权扩大到了所有可能对植物健康或农业构成风险的生物技术产品上，并于2020年在一项规则中最终确定了自己的监管范围。该规则名称为 “可持续、生态、一致、统一、负责、高效的规则”即 “SECURE 规则”，极大影响了美国关于基因编辑作物的生产与流通安全评价制度。

在SECURE 规则下，通过生产流通安全评价的作物需要符合以下三个原则：①通过常规育种创造的植物在植物害虫风险方面具有安全使用的历史；②符合这些豁免条件的植物类型也可以通过常规育种来创造；③无论采用何种技术，都没有证据表明使用自由组合的DNA 或基因组编辑技术本身必然会带来植物害虫风险。

SECURE 规则要求任何使用基因工程开发、可能给植物健康带来合理风险的植物需要申请许可证[17]。但是，在当前的SECURE 规则版本中，APHIS 设立了豁免制度，即：①在没有外部提供的修复模板情况下，由靶基因断裂的细胞修复引起的变化；②靶向单个碱基对替换；③引入的改良基因是已知存在于植物基因库中的基因，或者使靶向序列中的变化与该基因的已知等位基因或基因库中存在的已知结构变异相对应，满足三种情况中的一种，即可获得豁免资格，该作物可免于被监管与评估。且鉴定是否满足条件的权力被赋予开发者本身，如果开发者不确定否满足豁免资格，可以向APHIS 申请，由APHIS 进行审查[18]。如果APHIS 审查后认为该作物不符合豁免条件，开发者可自行决定是否直接申请许可证；也可以申请进入APHIS 的监管状态程序，由APHIS 决定其是否应当申请取得许可证。总之，APHIS 简化了评估手续，在保证安全的前提下为开发者减轻了责任负担。

在食品安全评估方面，根据《联邦食品药品和化妆品法案》的规定，如果一种具有新成分（物质）的食品希望进入市场销售，其必须通过FDA 的安全评估[19]。FDA 通常会选择参照食品添加剂的标准或以“该物质对于其预期用途是公认安全的（GRAS）”为标准进行判断。在基因编辑作物上，FDA 一般会选择参照食品添加剂的标准，即由于作物的基因成分发生了改变，会将该类作物类比为食品添加剂决定其能否进入市场进行销售。同时，为了使基因编辑食品的开发者能够在上市前确保所开发的食品是安全的，FDA 还提供了一个自愿的上市前咨询计划。通过该计划，FDA 的科学家可就评估食品安全的适当方法提供建议，并评估由开发者所主导的安全评估。根据数据表明，截至2020年，FDA 已经通过这种程序完成了180 多个由基因工程改造的植物品种的食品安全性评估[20]。

加拿大与美国的相关制度相似度较高。加拿大关于转基因技术农作物的规定存在于《种子条例》（The Seeds Regulations）中，其中第五部分明确了符合“新性状特性植物”的标准与监管机构[21]。新性状特性的植物是指“对加拿大环境而言是新的并且可能影响环境和人类健康的任何植物性状，无论是通过传统、有机或生物技术育种技术获得的”，一旦新性状的表达比传统品种高至30%，则必须经过加拿大食品检验局（The Canadian Food Inspection Agency，CFIA）的监管与批准才能投放到市场。而CFIA 通过监管指南，提议改变对这一法规的解释，即通过基因编辑创造的大多数新植物将被豁免于《种子条例》第五部分规定，允许其在没有任何监管的情况下被释放到环境中（即种植），且相关公司可以在不向CFIA 提供任何数据的情况下销售这些产品，也无需告知监管机构、公众或农民这些销售的农作物是否经过基因编辑。只有当基因编辑作物是从未在加拿大作为作物种植的物种或含有外来的DNA 或具有可能导致《种子条例》中所列的以下四种环境影响的性状时，才会被列入第五部分的管理范围：①由于取消管理，而使其（植物）更难控制；②引入或增强毒素、过敏原或其他可能对环境中的非目标生物产生负面影响的化合物；③提高了植物在野外的生存能力，足以成为入侵性杂草；④会导致或加强植物害虫（任何对植物或植物产品有害的植物、动物或病原体的物种、品系或生物类型），或为植物害虫创造一个生存库。

而另外一个涉及对农作物管理的行政机构，即加拿大卫生部（Health Canada），也于2021年发布了《关于〈新型食品法规〉的指南建议》（Proposed guidance for Novel Food Regulations focused on plant breeding），其中也特别涉及了植物的育种技术的内容，并针对该部分进行了公开咨询，以寻求行业利益相关者和普通加拿大公众的意见[22]。

可以说，美国与加拿大在关于基因编辑农作物上的管理完全是以相关产业为导向。尽管美国与加拿大由于宽松的规定，都引来了国内不同层面的批判之音，指责行政部门在公共健康管理方面越权，以不透明的方式取消了对基因编辑农作物的监管，使消费者的知情权与公众的健康权面临潜在的受损风险。但这种类型的监管模式鼓励了美国与加拿大在基因编辑科技上的研究，并且推进了国内农业的可持续性发展。

4.2 欧盟：趋于保守，急需改革

欧盟与美国、加拿大相反，其采取的立场是关注农作物产出的过程，而非关注农作物本身的结构。虽然CRISPRCas9 编辑技术的发现者之一为法国科学家，但很可惜的是由于欧盟过于严格的法律监管制度，导致欧盟在该项目下的专利远低于我国和美国。欧盟对于现代农业科学技术的抵触态度从转基因技术便可以看出。20世纪90年代中期，当第一批用于作物生产的转基因玉米引入欧洲后，就被大力攻击，导致欧盟基于预防原则与对科学信誉的怀疑对转基因技术做出了临时禁令[23]。而后，由于英国暴发疯牛病，欧盟意识到必须通过转基因技术保障饲料的安全性，又不得不放开临时禁令，建立转基因技术的评估与审批准入程序，也配套建立了对农作物产品追踪溯源与标签化的制度[24]。

基因编辑技术与转基因技术迎来了相同的命运。2016年，法国政府要求欧洲法院（European Court of Justice） 说明对生物育种新技术应施加何种管理措施[25]。尽管欧洲生物遗传学界提供了充足的科学论证，欧洲法院仍然最终于2018年裁定，将转基因生物定义为通过任何非自然手段（定向或随机诱变）改变遗传物质的生物体，这就包括了采用CRISPRCas 基因编辑技术产出的作物[26]。实质上就是将所有基因编辑作物全部纳入到了转基因技术体系中进行管理。该项裁定引来了欧洲生物技术联合会（European Federation of Biotechnology，EFB）的严肃抗议，因为该项裁定严重阻碍了欧盟生物育种新技术上的发展[27]。而欧盟也意识到了该项裁决对于科技发展的不利影响，因此欧盟理事会（Council of the European Union）要求欧盟委员会（European Commission） 提交了“ 根据欧洲法院在 C-528/16 案中关于欧盟法律下新型基因组技术状况的判决的研究”[28]，而在欧盟委员会公布的研究报告中，将“生物育种新技术”这一术语变更为“新基因组技术”，并定义为“能够修改自 2001年以来出现或开发的生物体遗传物质的技术”，即在现有欧盟关于转基因生物体的立法通过之后出现的一众有关生物体遗传物质的新兴技术。该研究还指出新基因组技术在农业食品、工业和制药应用中的植物、动物和微生物中的现状和用途，并明确指出：“有强烈迹象表明，（当前）适用的立法不适用于某些新基因技术（new genemic techniques, NGTs） 及其产品，（欧盟）需要适应科技进步。”[29]

2018年的欧洲法院的裁定为欧盟成员国提供了规范模板，此种规范模版并非强制性规定，因此欧盟各成员国仍然可以根据自身情况制定相应规则。可截至目前，欧盟各成员国持反对意见的呼声仍然不容小觑[30]。因此，目前欧盟有关CRISPR-Cas基因编辑技术产出的农作物安全评价与监管仍然适用转基因技术农作物的监管制度，包括欧盟指令2001/18/EC（2001）等。

5 我国立法的最新动态：开放与平衡

我国在基因编辑领域，尤其是CRISPR-Cas 基因编辑技术上一直保持着世界领先的地位。近些年，我国在此技术上的专利注册数量也在连年攀升，如图2所示。与上述国家和地区一样，我国也是基于转基因技术法律规则体系对CRISPR-Cas 基因编辑技术及其作物产品进行规范。目前，我国转基因技术法律规范体系主要是由《生物安全法》《农业转基因生物安全管理条例》《农业转基因生物安全评价管理办法》《农业转基因生物标识管理办法》《农业转基因生物进口安全管理办法》等所构建。其中，《生物安全法》在当前转基因法律制度体系中发挥纲领性作用，但整个体系中尚缺乏关于转基因技术的环境生态、基因污染和产品安全评估方面的相关规定。

图2 2021年CRISPR-Cas 基因编辑技术全球专利数量排名

2022年，农业农村部发布了《农业用基因编辑植物安全评价指南（试行）》（以下简称《安全评价指南》）[31]，既符合我国在相关领域的利益，也符合国际立法的趋势。《安全评价指南》的亮点是把基因编辑定义为“利用基因工程技术对基因组特定位点进行靶向修饰获得的，用于农业生产或农产品加工的植物及其产品”，将“引入外源基因的基因编辑植物”排除了适用范围。说明我国在法律层面上承认了基因编辑作物的独特性，把基因编辑与转基因进行区分，并根据基因编辑作物的自身特点，推出适合其性质的安全评估与申报的规定，这是我国在对基因编辑技术领域规范上迈出的重要一步。需要注意的是，引入外源性DNA 就是指SDN3 类的作物产品，说明《安全评价指南》所适用的作物种类为SDN1 与SDN2 类作物。除此之外，《安全评价指南》还规定了安全申报的具体流程，并将申报流程分为四种情况：培育目标不会增加环境安全风险与食品安全风险、只增加环境安全风险、只增加食品安全风险、既增加环境安全风险又增加食品安全风险。笔者认为我国当前所采取的监管模式是介于美国与欧盟之间的折中模式。该种模式的优势在于面对仍处于发展阶段的基因编辑技术，能充分将影响公众健康的潜在风险因素纳入到规范范围，也尽可能避免了相关企业或研究人员存在错误与欺诈行为；缺点在于所需准备的资料与流程仍有可以精简的空间。如上文所述，美国在几种情况下豁免开发者进入监管程序与取得许可证的义务，并交由开发者自行判断是否符合豁免情况。如果开发者不确定自己的状态，可以向相关机构申请确认。根据我国的实际发展情况来看，暂时将判断权利完全交由开发者存在一定的风险，但是可以参照“SECURE 规则”建立一个在申请安全证书前确认所开发的基因编辑作物是否会造成环境或食品安全风险的咨询程序，以减轻开发者的负担，也可以建立一个自愿参与的专家咨询制度，由相关部门聘请专家为开发者提供咨询意见。

更重要的是，从法理上讲，《安全评价指南》作为规范性文件，效力要低于法规文件或者部门规章。而《农业转基因生物安全管理条例》第三条规定：“本条例所称农业转基因生物，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。”该条款之定义如果按照文本解释仍有包括基因编辑的可能。因此无论是从法律位阶的角度，还是法律条款文本设定的角度，基因编辑作物在其领域中缺乏特定的管理制度与法律规范的情况下，只能适用我国对转基因技术的规定，可能会对基因编辑的发展产生一定的阻碍。虽然《安全评价指南》的出台是我国在该领域内的重大进步，但是《安全评价指南》所针对的只是基因编辑作物在安全评价申报环节的规范。一种由CRISPR-Cas 技术所培育的作物如果需要商业化，还需要包含了该作物的加工与生产、经营、进口与出口等一系列的环节。因此，希望我国可以尽快推出更多与CRISPR-Cas 基因编辑技术的相关的法规文件，帮助我国在此领域实现长足发展。

6 结论：科学的精神是解决粮食短缺的真正保障

1970年诺贝尔和平奖得主诺曼·博劳格说过：“你不能在空腹和人类痛苦的基础上建立一个世界。”[32]现代化的生物科技是指引人类在长夜中前行的“北极星”，但是只有当人类对科技采取客观和理性的态度，换言之，只有当人类的行动是建立在科学的精神之上时，才能将科技的力量发挥到最大化。CRISPR-Cas 基因编辑技术对于实现资源的可持续发展具有重要作用。我国在科研能力层面上已具备相当专业的水平，法治层面上也意识到了规范该类技术的重要性，下一步就是秉承实事求是的科学精神，进一步在技术、生产、销售、安全监督、标准几个层面进行完善更新，为人类的福祉做出应有的贡献。