「基因編輯」屬於基改作物嗎？看各國法規如何影響基因編輯產品的未來

　　2012年CRISPR-Cas9基因編輯技術（genome editing）的出現，讓科學家可以更隨心所欲的編輯基因。基因編輯技術有多種應用可能性，對各種生物產業包含醫學、植物、畜牧、漁業的未來發展都有重大影響。有鑑於基因編輯技術的應用潛力，各國也紛紛制定相關法規。目前臺灣還沒有相關法規制定，因此本文將以植物作物為例，探討傳統育種到基因編輯的變化，討論各國法規的制定如何影響農業經濟發展，並探索未來臺灣法規制定的可能性與潛在影響。

從傳統育種到基因編輯，植物育種技術的演變

　　植物的各種性狀如顏色、產量等，主要由遺傳物質DNA所決定。細胞複製或產生後代的過程中，有一定機率會發生DNA的改變，稱之為突變（mutation）。絕大部分突變都不會有明顯的影響，只有極少部分的突變會造成明顯的性狀改變。傳統的育種方法是人們會選擇特定性狀的植物作為育種材料培育後代，最終可能會成為新的商業品種。舉例來說，如果想要培育出有藍色葉子的觀賞植物，傳統育種就是在自然界中找到因自然突變而有藍色葉片的植株，再反覆雜交培育出穩定且具有觀賞價值的藍葉植物。但是，要靠自然突變得到想要的藍色葉片植株機率實在太低，因此人們也會利用藥劑或放射線等方法增加DNA突變的量，一次處理可以在染色體上創造數百到數千個位置的突變，如果剛好有基因突變能讓葉片變成藍色就留下來育種，這種方法就稱為「誘變育種」。目前許多市面上的水果或觀賞花卉，都是利用誘變育種培育。

　　傳統育種和誘變育種都需要找到特定性狀的植株才有辦法育種，但如果植物本身不存在藍色葉片的突變株，那麼即使以誘變育種也沒有辦法得到藍葉植物。這時，就要借助「基因轉殖」（gene transformation）幫忙。基因轉殖是把外來的一段DNA轉殖到目標生物的染色體中，利用基因轉殖直接獲得目標性狀，而轉殖的成品就被稱為基因改造生物（genetically modified organism, GMO），但過去的技術沒辦法控制轉進去的基因該插在染色體的什麼位置。

　　而基因編輯技術則可以精準改變基因序列的特定位點，理論上不影響基因體的其他部分，且不含有外來DNA。 定點核酸酶技術（site-directed nuclease, SDN）類型的基因編輯，如鋅指核酸酶（zinc finger nucleases, ZFNs）、類轉錄活化因子核酸酶（transcription activator-like effector nucleases, TALENs）、CRISPR-Cas9技術，可以精準地在基因的特定部位做變動，創造出所需的特定突變基因，獲得SDN-1的植物〔註〕。基因編輯後育種所得到的SDN-1植物品系，與傳統育種的成果在遺傳物質上看起來是一樣的。也就是說，如果今天市面上有一顆新品系的藍葉植物，單從基因組成其實無法判斷它是由天然突變產生，還是透過基因編輯培育而成。

〔註〕定點核酸酶切割後依據 DNA 修復的方式，還可區分為SDN-1、SDN-2、SDN-3 等三類，SDN-1 的產物完全不含外源插入的 DNA；SDN-2、SDN-3 的基因編輯仍牽涉外來的遺傳物質模板。本文討論到被認定為非 GMO 的基因編輯植物，以 SDN-1 植物為主。

各國基因編輯相關法規與對農業的影響

　　目前各國對於基因編輯產品適用的法規細節都不太一樣，大部分國家如美國、英國、澳洲、巴西、阿根廷、 日本等國認定SDN-1植物不含外來DNA，基因體的突變情形與自然突變相似，因此不屬於GMO；其中部分國家規定只要在產品上市前提供一些必要的資訊即可；其他國家則要求基因編輯產品需要做個案評估。在前述提到的國家中，基因編輯植物皆不需要進行屬於GMO的評估審查。而歐盟（European Union, EU）與紐西蘭 則將SDN-1產品視為GMO，需要進行GMO相關的評估審查。不過，歐盟理事會（Council of the European Union）後來要求歐盟委員會提交新基因體技術的研究報告，特別是將基因編輯技術視為基因轉殖管理所造成的影響。2021年4月歐盟發布的研究報告指出，基因編輯作物的風險程度與傳統育種相似，使用不同的管理方法可能不合理，而且基因編輯產品對永續農業的發展具有相當的貢獻潛力。因此，歐盟委員會目前正在針對基因編輯植物擬定新的管理辦法。

圖一：植物育種方法與染色體 DNA 突變的關係。（作者提供）

　　法規的認定會如何影響基因編輯技術於植物育種的運用？由於基因編輯技術使用於植物育種的技術與成本門檻並不高，大部分中小型企業就有能力可以進行基因編輯作物的研發。但如果將基因編輯產品視為GMO，就代表產品上市前需要提供和GMO相同的安全性評估資料。過往GMO產品從研發到商業化，平均需400個月的時間以及1.15億美元的研究經費，其中有50％的時間跟38％的經費被用於評估資料的準備與審查。因此當基因編輯產品在法規上被認定屬於GMO時，即使產品研發 前期的技術與成本門檻較低，產品研發完成後仍需花上近200個月及5800萬美元的時間及成本進行GMO的資料跟審查，才能讓產品成功上市。這樣的審核對一般中小型企業而言是個沉重的負擔，這也是為何目前的GMO多半是跨國大企業的產品。

　　根據歐盟種子公司調查，在歐盟尚未決定基因編輯商品的規範時，有八成的歐盟傳統育種公司投入基因編輯技術的開發跟應用。但在2018年歐盟法院判定基因編輯植 物屬於GMO後，有三成公司放棄進行基因編輯育種研究。從阿根廷的案例更可以明顯看出，基因編輯作物是否被視為GMO，對於中小企業的研發意願影響很大。

　　在阿根廷國內的GMO申請案中，只有8％來自國內中小企業，跨國企業則占了90％。而阿根廷認定基因編輯植物不被視為GMO，因此有56％的基因編輯申請案由在地中小企業和公家單位提出，外國企業則僅占41％。顯示法規對基因編輯產品是否屬於GMO的認定，直接影響了國內企業開發產品的花費與時間，也會影響一個國家投入產業的研發能量，甚至可能影響未來農業產品的競爭力與外銷能力。

臺灣的農業優勢與對基因編輯作物的展望

　　臺灣地形高山與丘陵占比非常高，地小人稠且農地不集中，造成機械化困難、人工需求高，使生產成本比外國高，價格無法與國外大規模生產類型的農產品競爭。例 如臺灣有95％大豆來自進口，而全世界的大豆有74％是GMO。臺灣法規尚未開放大規模種植GMO作物，因而造成國內不能生產GMO大豆，卻又向國外進口GMO大 豆的現象。

　　雖然大規模生產農產品有許多限制，但在高價作物方 面，臺灣農業的育種與栽培技術都非常成熟，如需要精緻栽培的蝴蝶蘭、芒果、釋迦等作物皆世界知名，也是 臺灣重要的出口品項。基因編輯可以精準創造類似天然突變性狀的技術，能大幅度縮短育種時間、獲得目標性狀，有效率的改良高單價作物品質、提高競爭力。從世 界各國的專利布局也可以發現，過往GMO產品多半為糧食作物的專利，但目前世界各國的基因編輯專利已經開始大量應用在高單價作物。大部分國家規定SDN-1植 株不屬於GMO，因此可以進行大規模的研究、種植與商品化。如目前日本的GABA番茄或美國的抗褐化蘑菇等高機能性或耐儲運基因編輯產品皆已經上市，相信在 不久後的未來，國際高單價農產品的市場上將會出現很多強勢的基因編輯商品，有可能會對臺灣目前的出口品項造成衝擊。

　　臺灣因為特殊的原因無法加入各種國際關係貿易協定， 農產品外銷狀況受關稅談判結果影響。目前世界上大部分國家規定SDN-1植物不需進行GMO相關審查，臺灣 相關法規狀況也將成為與各國進行國際關係貿易談判的重要影響因子。

　　臺灣目前尚未正式制定基因編輯相關法規，在此建議除了站在科學的基礎上，更需考量國情需求，將國內產業 發展、未來國際競爭力，以及未來國際貿易規畫列入考 慮，才能制定適用而有前瞻性的法規（圖二）。

圖二：基因編輯法規對臺灣農業研發與產業的影響。（作者提供）

新聞來源

1. 朱文深等（2019年7月5日）。國內外基因體工程相關法規掃描與探討。農業科技決策資訊平台。https://reurl.cc/KXv77g
2. AgbioInvestor. (2022 April). Time and Cost to Develop a New GM Trait (A Study on Behalf of Crop Life International). AgbioInvestor. https:// reurl.cc/qZ37yp
3. Buchholzer, M., & Frommer, W. B. (2022). An increasing number of countries regulate genome editing in crops. New Phytologist.

資料來源

• 原文刊載於《科技報導》第493期

潘怡君 副教授
中興大學園藝系