2022年3月3日|环境

遗传生物控制

基因生物控制策略正在开发中，以降低这些工程生物体在实验室或工业环境之外存活的可能性。来源：绿叶123

作者：Jacob Sebesta，Wei Xong，Michael T.Guarieri和余建平，美国国家可再生能源实验室生物科学中心，Golden，CO

在工业规模上，基因工程藻类可以在露天池塘或封闭的光生物反应器中培养。无论哪种情况，行业都需要解决工程藻类释放到自然环境中的潜在风险，从而对环境造成潜在的负面影响。因此，正在开发基因生物控制策略，以降低这些工程生物体在实验室或工业环境之外存活的可能性。

这些策略旨在通过表达有毒蛋白质杀死逃逸的细胞，而被动策略则利用敲除本地基因来降低实验室和工业培养系统受控环境之外的适应性。

几种生物控制策略已经证明逃逸频率低于检测极限。然而，他们通常是在精心控制的实验中这样做的，这些实验可能无法捕捉到在更复杂的自然环境中可能出现的逃跑机制。选择能够在实验室外有效杀死细胞，同时在实验室内保持最高生产力，且不需要相对昂贵的化学品的生物控制策略需要进一步研究。

本研究简介

藻类的基因改造，包括真核微藻和蓝藻，有望促进光能和无机碳直接转化为多种有价值的化学物质。与其他转基因生物（GMO）一样，必须评估大规模种植的环境风险，并采取适当措施减轻这些风险。此前，Henley等人（2013年）报告了对基因工程微藻的风险评估，发现对人类健康、环境和经济的风险通常较低，但不是零。

考虑到基因工程藻类可能在户外生长，可能在开放的池塘中生长，他们确定这些细胞逃逸到环境中的可能性高于典型的工业微生物培养。因此，他们建议开发生物控制策略，降低自然环境中的生长适应性，当细胞不在实验室或工业环境中时，对细胞有条件地致命，并降低将遗传物质转移到其他生物体的能力。

自那份报告以来，许多新的基因生物控制策略已经被开发出来，用于微藻和其他工业相关微生物，以实现其中一个或多个目标。

在人工营养缺陷型中，细胞经过修饰，使其生长依赖于不寻常的或非自然的营养物质或非自然的高浓度营养物质。例如，对亚磷酸盐等不寻常磷源的依赖，以及对高浓度二氧化碳的依赖。

已经做出进一步的努力，以依赖于实验室外条件的方式在细胞中表达有毒蛋白质，例如核酸酶，通常是某些合成信号分子的丢失或信号分子的非自然浓度。标准SinSynbio上的Biocontainment Finder中收集了生物防护策略。欧盟网站。

本综述的完整版本总结了设计基因编码生物容纳系统的基本原理，以及迄今为止为评估其在基因工程藻类中的功效所做的努力。首先，报告讨论了逃逸藻类的可能逃逸路线和命运。然后总结了几个地区对基因工程藻类室外培养的监管要求。接下来，概述了可能用于藻类的不同类型的基因编码生物控制策略。

检查实验室测试是否符合美国国家卫生研究院（NIH）10年的指导方针−8细胞存活率，真正代表了如果将培养物释放到自然环境中可能发生的情况。最后，讨论了在最近的出版物中发现的一些基因编码生物内含物的具体例子的结果，并对未来的方向提出了一些建议。

本文转载自微藻博士微信公众号