加拿大科學家對“被禁植物”研究躍躍欲試

　　 Jonathan Page一生都在圍著大麻“轉”。他在加拿大溫哥華島長大，周圍都是嬉皮士和癮君子。在獲得了植物生物學和植物化學博士學位后，21世紀初，他選擇前往德國繼續有關大麻的博士后研究。 【《自然》相關報道】

　　在這段時間里，Page幫助鑒定了一組基因，大麻的一些變種利用這些基因產生類似松樹和檸檬的香味。在加拿大國家研究委員會（NRC）職位面試中，Page提出了類似項目，以揭示大麻如何產生具有藥用活性的化合物——大麻素。

　　很快，Page開始在NRC植物生物技術研究所建立實驗室。但令他驚訝的是，他的老板說：“你不會在這里從事大麻研究。我們是政府部門。”

　　但是，政策的變化帶來了巨大的不同。10月17日，加拿大成為繼烏拉圭之后世界上第二個將所有用途的大麻合法化的國家。雖然其他幾個國家，尤其是以色列，已經共同努力支持大麻的農業研究，但加拿大的大麻完全合法化為基礎研究帶來了前所未有的資金。

　　該國129家持牌大麻生產商中的大多數現在積極尋求與科學家合作，涉及領域從基因定位、代謝工程到最佳干燥技術和種植實踐等。加拿大聯邦和地方政府也計劃投入數百萬美元支持這些研究。保守估計，10年內全球合法大麻市場的規模將超過570億美元。

　　一些研究人員，例如Page（他在NRC工作的10年中仍在涉足大麻研究），已經準備好充分利用加拿大的綠色熱潮。而且，很多植物學家現在都計劃轉向這種植物，因為它既能提供資金，又能提供未知的科學。

　　“這是一種在現代育種技術和科學發展方面已經落后了1個世紀的植物。”加拿大農業與農業食品協會植物學家Ernest Small說。自1971年起，Small就斷斷續續地研究大麻。

　　“遲鈍”的研究

　　15年前，當Page回到加拿大時，他開始研究大麻的近親——啤酒花，這種植物用于釀造啤酒。但是他堅持不懈地尋找著繼續研究大麻的途徑。

　　終于，Page獲得了種植工業大麻的許可證，這種大麻富含纖維，但只產生微量的四氫大麻酚（THC）。最終，他與當時為政府生產醫用大麻的唯一一家公司建立了聯系。

　　Page解開了大麻形成THC和大麻二酚（CBD）的通路。他和多倫多大學分子遺傳學家Timothy Hughes一起，對一種名為Purple Kush的大麻品種的基因組進行了測序。但是，Page說，“NRC仍然完全不支持這項工作”。于是，在2013年末，他搬到了溫哥華，創辦了一家名為Anandia Labs的大麻生物技術公司。

　　在該公司最早的一個項目中，Page與加拿大達爾豪西大學特魯羅農業分校遺傳學家Sean Myles合作，對124份大麻樣本進行了基因鑒定。分析表明，indica和sativa亞型的商業標簽幾乎與這些植物的DNA圖譜不相匹配。Myles說：“這在任何合法的農業作物中都是不可想象的。你不可能把一個面蘋果放在架子上，然后假裝它是一個脆蘋果。”

　　盡管這些研究得到了廣泛宣傳，但Page在融資方面卻遇到了困難。2015年10月，Justin Trudeau當選加拿大總理，他在競選期間曾承諾將大麻合法化。“這幾乎在一夜之間改變了人們的態度。”Page說。

　　盡管加拿大自然科學與工程研究委員會沒有專門的大麻項目，但該機構已經資助了數十個專注于大麻生物學和種植的項目。政府支持的組織也提供了研究資金。更重要的是，私人投資涌入了大麻產業。僅去年一年，加拿大的大麻公司就獲得了近20億加元的收入。

　　Aurora Cannabis公司首席企業官Cam Battley表示，科學和創新對“一家具有全球競爭力、將持續發展下去的公司”至關重要。目前，許多相關公司都在投資大麻基因研究。

　　發展基因庫

　　“今年是大麻分子遺傳學的轉折點。”日出基因公司創始人和首席執行官C. J. Schwartz說。該公司是6家表示已經研究出基因圖譜的公司之一，雖然它們還沒有在同行評議的雜志上發表論文，但是沃本醫學基因組學公司的首席科學官兼創始人Kevin McKernan在10月6日發布了基因圖的預印本，Schwartz也預計將在本月底公布他的序列。

　　然后，科學家希望能為大麻植入新的特性。Canopy Growth公司研發經理Katya Boudko與渥太華大學分子生物學家Douglas Johnson合作，開發了一種基因沉默技術，能阻止THC 合成基因的表達。Boudko希望這種技術能促進大麻CBD含量的增加，“這甚至有可能產生新的大麻品種”。

　　然而，Boudko還沒有完全驗證這個理論，因為還沒有人成功地用轉基因組織培育出完全成熟的植物。由于大麻種子或剪枝不能以一致和可預測的方式進行轉基因操作，科學家需要培養植物組織，并在基因被修改后誘導其長出根和芽。通常，科學家可以讓細胞團產生細細的根毛，但發芽特別成問題。

　　在2010年，來自密西西比大學的一個研究小組描述了一種用于誘導芽形成的激素配方。然而，另一些人說，他們無法讓該配方在自己種的大麻上起作用。耶路撒冷希伯來大學植物發育遺傳學家Leor Eshed-Williams說：“現在有幾十個實驗室正在努力使它更有效。”

　　當然，也有人不以為然。國際大麻和大麻素研究所的研究和開發主任Ethan Russo說，“這種植物是如此具有延展性，以至于這些基因改造很多是不必要的”。他認為，現代的選擇性育種策略就足夠了，而且這些方法不需要遺傳標記。Russo與加州Napro Research公司總裁Mark Lewis合作，利用化學分析技術，開發出幾十種具有獨特性、產量更高的大麻品種。

　　仍有分歧

　　在其他地方，研究人員正在尋求控制和微調不同生長階段的大麻所處的環境條件。在加拿大，成本高昂的室內大麻種植是高端大麻的主要來源，而環境微調能讓收益最大化。在CannTx生命科學公司，業務主管Jeff Scanlon和同事開發了一個空氣循環系統。

　　Scanlon表示，種植室里的風扇會把空氣吹到植物冠上。但在枝葉錯落的地方，空氣仍然停滯不前，導致溫度和濕度上升，從而滋生真菌病原體。解決方案是設置從地板到天花板的壓力梯度，確保氣流沿植物的每個表面流動。“這是一個非常簡單的創新。”Scanlon說。

　　但是，人們對大麻的態度仍存在分歧。2017年，美國國家科學、工程和醫學院發布報告稱，有“確鑿證據”顯示大麻或有關化合物能有效治療慢性疼痛、化療等引發的惡心和多重硬化癥引起的痙攣。該報告呼吁研究人員進行更多針對大麻益處和風險的研究。

　　但另一方面，美國緝毒局（DEA）也將大麻與海洛因、搖頭丸和其他具有潛在危險性或高度成癮性的藥物劃為一類。DEA表示目前沒有充足的證據顯示大麻存在醫用價值。

　　此外，由麻醉品引起的快感會損害人的注意力、記憶力和學習能力。紐約西奈山伊坎醫學院神經學家Yasmin Hurd表示，青少年吸食者的認知過程效率更低以及杏仁核和海馬體（分別參與情感調節和記憶的大腦區域）比正常要小。平均來看，那些過量吸食大麻的青少年在一生中成就更低，而且更加不快樂。

　　無論如何，Page記得，如果沒有大麻，他曾經參與的一項迅速發展的研究早就“枯萎”了。“我們在許多方面將它作為藥物，但不能忘記這場革命的核心都歸結為一種植物。”他說。