加拿大科学家对“被禁植物”研究跃跃欲试

在加拿大的阿南迪亚实验室，大麻样本在特殊光线下生长。资料来源:拉姆齐·麦克唐纳

乔纳森·佩奇一生都围绕着大麻。他在温哥华岛长大，周围都是嬉皮士和吸毒者。在获得植物生物学和植物化学博士学位后，他选择在21世纪初继续他在德国的大麻博士后研究。[自然报道]

在此期间，佩奇帮助鉴定了一组基因，一些大麻品种利用这些基因产生类似松树和柠檬的香味。在加拿大国家研究委员会的工作面试中，佩奇提出了一个类似的项目来揭示大麻是如何产生大麻素的，大麻素是一种具有药用活性的化合物。

不久，佩奇开始在美国自然资源委员会植物生物技术研究所建立一个实验室。但令他惊讶的是，他的老板说，“你不会在这里做大麻研究。我们是*部门。”

然而，政策的变化带来了巨大的差异。10月17日，加拿大成为继乌拉圭之后世界上第二个将所有用途的大麻合法化的国家。虽然其他几个国家，特别是以色列，已经共同努力支持大麻的农业研究，但大麻在加拿大的完全合法化为基础研究带来了前所未有的资金。

该国129家有执照的大麻生产商中的大多数现在正积极寻求与科学家在从基因图谱和代谢工程到最佳干燥技术和种植实践等领域的合作。加拿大联邦和地方*也计划投资数百万美元支持这些研究。保守估计表明，全球合法大麻市场将在10年内超过570亿美元。

一些研究人员，如佩奇(他已经在美国自然资源保护委员会从事大麻研究10年)，准备充分利用加拿大的绿色热潮。此外，许多植物学家现在计划转向这种植物，因为它可以提供资本和未知的科学。

"这种植物在现代育种技术和科学发展方面落后了一个世纪。"加拿大农业和农业食品协会的植物学家欧内斯特·斯莫尔说。自1971年以来，斯莫尔一直断断续续地研究大麻。

“沉闷”研究

15年前，当佩奇回到加拿大时，他开始研究啤酒花，这是大麻的近亲，用来酿造啤酒。然而，他坚持不懈地寻找继续学习大麻的方法。

最后，佩奇获得了种植工业大麻的许可，这种大麻富含纤维，但只生产微量的四氢大麻酚。最后，他与当时唯一一家为*生产医用大麻的公司建立了联系。

佩奇解开了大麻形成四氢大麻酚和大麻二酚的途径。他和多伦多大学的分子遗传学家蒂莫西·休斯一起，对一种名为紫色库什的大麻品种的基因组进行了测序。然而，佩奇说，“核管理委员会仍然不支持这项工作。”因此，在2013年末，他搬到了温哥华，并成立了一家名为阿南迪亚实验室的大麻生物技术公司。

在该公司最早的项目之一中，佩奇与达尔豪西大学特鲁罗农业分校的遗传学家肖恩·迈尔斯合作，鉴定了124个大麻样本。分析表明，籼稻和栽培稻亚型的商业标记几乎与这些植物的DNA图谱不匹配。迈尔斯说:“这在任何合法的农作物中都是不可想象的。你不能把一个苹果放在架子上，假装它是一个脆苹果。”

尽管这些研究已被广泛宣传，但佩奇在融资方面遇到了困难。贾斯廷·特鲁多于2015年10月当选加拿大总理。在竞选期间，他承诺大麻合法化。“这几乎在一夜之间改变了人们的态度。”佩奇说。

尽管加拿大自然科学和工程研究委员会没有专门的大麻项目，但它资助了几十个专注于大麻生物学和种植的项目。*支持的组织也提供研究资金。更重要的是，私人投资涌入了大麻产业。仅去年一年，加拿大大麻公司就赚了近20亿加元。

奥罗拉大麻公司的首席企业官凯姆·斯泰利表示，科学和创新对于“一家具有全球竞争力和可持续发展的公司”至关重要。目前，许多相关公司正在投资大麻基因研究。

开发基因库

"今年是大麻分子遗传学的转折点."日出基因创始人兼首席执行官施瓦茨说。该公司是六家声称已经开发出基因图谱的公司之一。尽管他们还没有在同行评议的杂志上发表论文，但沃本医学基因组学的首席科学官和创始人凯文·麦克南在10月6日发布了基因图谱的预印版本，预计施瓦茨也将在本月底公布他的序列。

然后，科学家希望在大麻中植入新的特征。冠层生长公司的研发经理卡蒂亚·鲍德科和渥太华大学的分子生物学家道格拉斯·约翰逊开发了一种基因沉默技术，可以阻止四氢大麻酚合成基因的表达。鲍德科希望这项技术能够促进大麻的生物多样性含量的增加，“这甚至可能产生新的大麻品种。”

然而，Boudko没有完全证实这一理论，因为没有人成功地用转基因组织培养完全成熟的植物。由于大麻种子或修剪不能以一致和可预测的方式进行基因改造，科学家需要培育植物组织，并在基因改造后诱导它们长出根和芽。一般来说，科学家可以让细胞团产生纤细的根毛，但发芽尤其成问题。

2010年，密西西比大学的一个研究小组描述了一种用于诱导芽形成的激素配方。然而，其他人说，他们不能让自己的大麻配方工作。耶路撒冷希伯来大学的植物发育遗传学家莱奥·艾什德-威廉姆斯说:“现在有几十个实验室试图让它更有效。”

当然，有些人不同意。国际大麻和大麻研究所研发主任伊森·鲁索(Ethan Russo)说，“这种植物可塑性很强，很多基因改造都是不必要的”。他认为现代选择性育种策略已经足够，这些方法不需要遗传标记。鲁索与加州纳普罗研究公司总裁马克·刘易斯合作，利用化学分析技术开发了几十种独特的高产大麻品种。

仍然存在分歧。

在其他地方，研究人员正在寻求控制和微调大麻不同生长阶段的环境条件。在加拿大，高成本室内大麻种植是高端大麻的主要来源，微调环境可以最大限度地发挥效益。在CannTx生命科学公司，业务主管杰夫·斯坎伦和他的同事开发了一种空气循环系统。

斯坎伦说，种植室里的风扇会向树冠吹气。然而，在枝叶散布的地方，空气仍然停滞不前，导致温度和湿度上升，从而滋生真菌病原体。解决方案是设置从地板到天花板的压力梯度，以确保气流沿着工厂的每个表面流动。“这是一项非常简单的创新。”斯坎伦说。

然而，人们对大麻的态度仍然存在分歧。2017年，美国国家科学、工程和医学科学研究所发布了一份报告，称有“确凿证据”表明大麻或相关化合物可以有效治疗慢性疼痛引起的恶心、化疗和多发性硬化症引起的痉挛。该报告呼吁研究人员对大麻的益处和风险进行更多的研究。

另一方面，美国缉毒署也将大麻与海洛因、摇头丸和其他具有潜在危险或高度成瘾的毒品归为一类。美国药品管理局表示，目前没有足够的证据表明大麻具有医疗价值。

此外，毒品带来的快感会损害一个人的注意力、记忆力和学习能力。纽约西奈山伊坎医学院的神经科学家Yasmin Hurd说，青少年吸烟者的认知过程效率较低，杏仁核和海马体(分别涉及情绪调节和记忆的大脑区域)比正常人小。平均而言，吸食过量大麻的青少年成就较低，一生中更不快乐。

无论如何，佩奇记得，如果没有大麻，他参与的一项快速发展的研究将会“枯萎”“我们在许多方面将其用作药物，但我们不能忘记这场革命的核心归结于一种植物。”他说。

(唐毅宸)

中国科学新闻(2018-10-23，第三版国际)