PNAS：食疗？食疗！科学家用基因编辑育出“超级番茄”，一个补足7种关键营养，还能顺便抗个癌

*仅供医学专业人士阅读参考

长期以来，在现代医学和严肃科学的语境里，“食疗”这两个字常常显得有些尴尬——它要么出现在长辈朋友圈的养生谣言里，要么就是商家兜售高价保健品的噱头。

毕竟，普通食物里的营养浓度实在太低，想要达到“疗”的剂量，你可能得先撑破肚子。为了维持身体健康，现代人硬生生把自己吃成了“药罐子”，每天早晨雷打不动地吞服维生素C、维生素D、叶黄素、番茄红素……

这种膳食结构看似丰盛，实则隐藏着“隐性饥饿”，也就是肚子吃饱了，但微量元素却严重匮乏。据统计，全球有超过20亿人正深受其害。

难道，“食疗”真的只能停留在想象中吗？

顶级学术期刊 PNAS 近日发表的一项重磅研究，给出了一个科技感爆棚的答案。南方科技大学/澳门科技大学朱健康院士团队利用先进的“多基因编辑”技术，对番茄的5个基因进行了精准“修剪”，成功培育出富含7种关键营养素的新一代“功能番茄（5m番茄）”！

更令人惊喜的是，这颗番茄不仅营养爆棚，在体外和动物实验中，还展现出了显著抑制结直肠癌细胞生长的潜力。

这简直就是大自然亲手封装、用科技加持的“天然食物药”！

为什么偏偏是番茄？

想要实现真正的“食疗”，最理想的载体就是大家天天都能吃到的蔬菜。番茄作为全球消费量最大的蔬菜之一，自然成为了科学家的首选。其实，番茄本身就自带不少好东西，比如维生素C、番茄红素等。但问题是，普通番茄里的这些营养素含量实在是“毛毛雨”，想靠吃普通番茄补足每日所需，你的胃可能第一个表示抗议。

过去，科学家也尝试过用转基因技术来给番茄“升级”，但往往只能单点突破——提升了维生素C，番茄红素就顾不上了。这一次，朱健康院士团队祭出了CRISPR基因编辑技术这把“分子剪刀”。它不引入外源基因，而是通过精准修剪番茄自身的基因，首次在同一个番茄里实现了“多条营养通路的大丰收”。

一把分子剪刀，如何完成“七合一”神作？

为了创制这颗代号为“5m”的超级番茄，研究团队巧妙地设计了多基因编辑方案，同时对番茄体内的四条代谢通路、五个关键基因进行了精准调控：

图1. 多基因编辑技术实现番茄果实七种功能代谢物含量显著提高

维生素D通路：敲除一个关键基因，让番茄开始积累维生素D的前体物质。经过紫外线照射后，就能转化为活性维生素D3，普通番茄里可没有这东西。

GABA通路：改造关键酶，让有助于舒缓压力、改善睡眠的神经递质GABA含量暴增5倍以上。

类胡萝卜素通路：敲除抑制基因，让番茄红素飙升7倍，具有护眼作用的β-胡萝卜素（维生素A前体）提升近4倍，α-胡萝卜素和叶黄素也大幅增加。

维生素C通路：解除两个基因的“刹车”机制，让维生素C合成量直接翻倍。

经过这番“精修”，5m番茄的外观呈现出独特的红褐色，颜值极高。更重要的是，它的植株高度、果实大小和含糖量等，与普通番茄没有任何差别，完全没有牺牲番茄本身的产量和口感。

研究团队算了一笔账：吃1个5m番茄（约30克），就能满足成年人一天所需的维生素A前体和番茄红素；吃4个，就能把一整天所需的维生素C和维生素D通通补齐！

如果只是单纯的营养升级，那它还算不上真正的“食疗”。研究团队进一步探索了5m番茄在疾病预防和健康管理方面的功效。在体外细胞实验中，5m番茄提取物展现出了强大的杀伤力，能显著抑制结直肠癌细胞的生长和迁移。

为了验证在体内的实际效果，研究人员将结直肠癌细胞注射到小鼠体内构建了肿瘤模型，并开启了为期21天的“番茄喂养计划”。实验结果令人振奋：与喂食普通番茄的小鼠相比，喂食5m番茄的小鼠，其体内的肿瘤体积和重量都出现了显著的缩小！

图2. 5m番茄可显著抑制HCT116细胞生长以及和小鼠体内肿瘤生长

这表明，5m番茄中大幅提升的多种营养素并不是在单打独斗，而是像“复仇者联盟”一样协同作战。

例如，飙升的番茄红素、维生素C和β-胡萝卜素构成了强大的抗氧化网络，清除自由基、抑制慢性炎症；而维生素D3则在免疫调节中起到关键作用。这些成分各司其职又相互配合，最终在体内产生了1+1>2的健康保护效应。

这项研究的重大意义，不仅在于创造了一颗“超级番茄”，更在于它为未来的“主动健康管理”和“食物药（Food as Medicine）”提供了一个完美的范式。

相比于化学合成的药丸，天然食物中的营养素包裹在生物基质中，人体吸收率更高，也更加安全。

也许在不久的将来，我们不需要再对着满桌的保健品发愁，只需在一日三餐里多吃两口“超级作物”，就能轻松、自然地守护身体健康。

科学，终于让“食疗”这两个字，变得无比硬核。

该研究发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS），南方科技大学医学院/前沿生物技术研究院研究副教授洪烨淳、余宗峻、朱文波和孙加雷为论文并列第一作者，洪烨淳和朱健康院士为共同通讯作者。同时得到南方科技大学朱泽尧、曹民杰、吕宇轩、郎曌博、刘朋朋，以及安徽农业大学王镇等帮助。该研究得到了国家自然科学基金、科技部重点研发计划等项目的资助。

参考资料：

[1]Hong, Y., Yu, Z., Zhu, W., et al. (2026).Multiplex gene editing enables multinutrient biofortification of tomato with essential vitamins and other health-promoting phytonutrients. Proceedings of the National Academy of Sciences, 123(22), e2603937123.