牛冬：动物基因编辑领域的探路者

在攀登高峰这条路上，智慧、勇气、毅力，缺一不可。奔走在动物基因编辑领域的浙江农林大学教授牛冬，就是披荆斩棘的践行者。

牛冬在人类异种器官移植供体猪的研发方面取得重大突破；在人类疾病大动物模型猪的研发方面获得了一系列成果，并率先实现了产业化；在基因编辑生物育种方面也取得较大的研究进展。

 

 

医学领域的基因编辑探索

异种器官移植，可以有效解决人体移植器官严重短缺的现状，但也对供体提出了更为严苛的技术要求。牛冬在这个领域探索了多年。在美国工作期间，她就曾取得世界领先的突破性成果。

当时，牛冬与团队一起完成了全球首次对猪内源性逆转录病毒PERVs（人类异种移植中的最大微生物威胁）全部62个位点的一举敲除，创造了迄今为止一次性敲除基因位点数目最多的世界纪录，并主导研发出了世界首批PERVs全灭活的安全供体猪，消除了病毒跨种感染风险，打破了异种移植研究停滞数十年之久的困境，对人类健康具有划时代意义。牛冬也因此成为备受关注的科学家。

2018年，牛冬选择回国奋斗，进一步突破原有技术水平，取得一系列国际领先的创新成果。

在人类异种移植中，免疫排斥、供受体凝血系统不兼容及猪内源PERVs病毒感染人类的风险等问题一直是异种器官移植的“拦路虎”。但是，随着基因编辑技术的快速发展，这些障碍均可通过对猪基因组进行改造来解决。牛冬团队目前不仅完全敲除了猪PERVs病毒的所有几十个基因位点，对免疫排斥和凝血不兼容相关基因也已改造了22个（国内外同行最高编辑基因数目为12个），获得了迄今为止国际上最先进、基因编辑组合最多的异种移植供体猪。由于对人有感染风险的猪内源PERVs病毒基因位点数众多，敲除难度非常大，目前全球能实现PERVs全部位点敲除的仅有包括牛冬在内的极少数几个研究团队。此外，牛冬已与国内多家顶级医院包括一些院士团队在该领域开展合作，致力于打通异种移植临床应用及产业化的“最后一公里”，3年内有望在市场规模达百亿元的皮肤移植领域率先实现产业化。

人类疾病动物模型已经成为现代医学特别是药效学、肿瘤学、免疫学以及临床实验医学深入发展不可缺少的工具，具有很高的应用价值。猪的体型大小和生理功能与人近似、易于大规模繁殖饲养、克隆技术成熟，且猪是人类长期以来的肉用动物，其在伦理及动物保护等方面要求较低，是特别适合作为人类疾病模型的动物。

牛冬团队进行一系列人类疾病基因编辑模型猪的研发工作。目前已成功构建了包括糖尿病、地中海贫血、重症免疫缺陷、乳腺癌、帕金森症等八十余种重大人类疾病的模型猪细胞系，并运用体细胞核移植技术进行动物克隆生产，是国际上研发模型猪种类最多的科研工作者，已成功实现模型猪的产业化应用。研发出的模型猪可用于进行药物筛选、药效评价、药理毒理、疾病病理、基因及细胞治疗等研究，为进一步的临床应用提供有效的实验数据，也为成功治疗人类重大疾病提供非常有力的实验手段。

养殖业的基因编辑创新开拓

基因编辑是当代育种研究中最重要的前沿技术之一，已在多种作物育种中广泛应用。不久的将来，其在动物育种中也有望得到较大范围的应用，其中就包括了生猪养殖业。

2018年以来，非洲猪瘟给中国的养猪业造成了灾难性的损失。我国有非常丰富的地方猪种，但其存在生长慢、瘦肉率低、经济效益差等缺点。基因编辑技术的出现，为解决当前生猪养殖业中存在的问题带来了新的希望。

作为该领域的探索者，牛冬团队采用基因编辑技术，在优质及抗病猪的研发方面取得了较大的研究进展。他们将控制生长速度、瘦肉率、繁殖率及肉质性状等优质基因整合在一起，研发生长快、瘦肉率高、繁殖力高且肉质优良的优质猪作为育种材料。针对猪的四种主要流行性传染病病毒的受体及感染通路进行阻断，研发抗猪蓝耳病病毒（PRRSV）、传染性胃肠炎病毒（TGEV）、德尔塔冠状病毒（PDCoV）和经典猪瘟病毒（HCV或SFV）的抗病猪。他们还将上述优质及抗病基因整合在一起，研发具有四种优良经济性状兼抵抗四种主要流行性传染病的优质兼抗病超级猪。这些利用基因编辑技术在农业领域的探索，将为传统的生猪养殖业带来颠覆性的影响，也为生猪产业的种质创新提供极具竞争力的技术储备和生物育种材料。

（浙江农林大学动物科技学院、动物医学院供稿）

（责编：张若涵）