转基因重大专项生物安全项目“十二五”需求分析调研报告.doc

转基因重大专项生物安全项目“十二五”需求分析调研报告转基因产品检测标准物质研制一、国际研发现状与发展趋势近20年以来，转基因生物研发及生产应用十分迅速。截止2008年底，全球已有140多转基因植物品系商业化生产应用，并且全球种植面积每年飞速扩大，转基因生物在传统农作物中的位置日益显要。由于转基因生物产生的原理源于外源基因的人为随机插入，因此公众对其安全性问题十分关注。为此，欧盟、美国、日本和中国等纷纷制订了强化转基因生物安全管理的法律法规，组织了多个转基因生物安全评价和管理核心技术研究工作组，开展关键技术的研究，旨在规范转基因生物的研发和产业化应用。（一）加强标准物质研制，夯实检测技术基础，已成加强安全管理的重要技术支撑转基因生物标准物质是开展转基因生物检测必不可少的物质基础。标准物质是具有高度均匀性、良好稳定性和量值准确性的一种重要计量标准，其特性值用建立了溯源性的程序确定，使之可溯源到准确复现的表示该特性值的测量单位。转基因标准物质不仅技术要求高，而且具有较高的经济附加值。仅转基因生物标准物质原料出售价格为每克粉末50 欧元，或10 g DNA 100 欧元。每克有证粉末标准物质的售价为55欧元，10g 有证DNA标准物质销售价格为175美元1。高经济附加值、高技术难度，造成了国外少数机构对转基因标准物质的高度技术垄断。截止2009年底，国外已完成的转基因生物有证标准物质有种子、粉末、DNA三种类型。2009年8月止，IRMM生产的粉末标准物质有76种，涉及作物有大豆、玉米、马铃薯、甜菜和棉花的17个转化事件。浓度有0%，0.1%，0.5%，1.0%，2.0%，5%和接近100%。成品一般为1克，少数为2克瓶装（表1）。表1 IRMM有证标准物质一览表（二）立足基体标准物质，着眼质粒标准物质，已成标准物质研制的重要发展方向转基因生物标准物质主要有4种形态，1）种子；2）粉末；3）DNA；4）质粒。不同形态的标准物质具有各自的优缺点（表2）。目前，国际上产业化的转基因生物标准物质主要以基体标准物质为主，也是标准物质研制的主要方向之一。2002年，日本学者栗原（Kuribara）等提出了标准分子的概念，指一种含有转基因检测外源目的基因和内标准基因特异性片段的线性化重组质粒分子。由于质粒分子可以通过微生物进行大量培养，具有DNA易于扩增，生产制备容易，稳定性好等优点，被业内称为“金标准物质”，已逐步用于转基因产品实际检测和评估中，被国际同行接受和认可，成为转基因生物标准物质又一发展方向。由于基体标准物质和标准质粒分子在实际工作中优势互补，二者将成为今后转基因生物标准物质发展的方向2。表2 不同类型标准物质比较二、国内研发现状与发展趋势（一）发展现状我国转基因生物标准物质研究刚刚起步，目前只有零星的转基因生物标准物质研究报道。2008年，在转基因生物新品种培育重大专项的前期资助下，初步开展了转基因生物标准物质研制工作，并初步建立了转基因生物标准物质研制规范。但与欧盟、美国等发达国家相比，转基因标准物质的研制尚有许多差距。1.我国转基因生物标准物质研究技术贮备不足我国初步建立的转基因生物标准物质研制技术框架，主要是针对已经商业化的转基因生物且国外公司能够提供原材料的转基因生物。对于国内数以百计环境释放阶段的转基因生物，标准物质研制的技术贮备明显不足。同时，由于标准物质和转基因生物研发存在的先后关系，标准物质研制工作始终处于转基因生物研发之后，因此，转基因生物标准物质技术贮备不足的问题愈来愈紧迫。2.我国转基因生物标准物质研制种类较少 目前，我国只有两种转基因大豆有证标准物质，且主要针对国外转基因大豆，转基因产品标准物质的种类极其缺乏。与欧盟76种转基因有证标准物质相比，我国数量少很多，不能满足转基因生物安全监管和检测技术发展需要。十一五期间，在转基因重大专项支持下，我国计划研制完成10-15种转基因生物标准物质，主要针对批准进口用作加工原料的转基因品种。截止2008年底，我国转基因生物安全评价申请受理量已达3352件，尚有大量环境释放、生产性试验阶段的转基因生物品种缺乏标准物质，需在十二五期间继续完成。3.我国转基因生物标准物质研制技术体系尚需完善转基因生物标准物质研制是一个十分复杂的系统工程，它包括转基因生物原材料的生产与鉴定技术（如原材料的隔离繁殖技术、分子特征鉴定和质量控制技术）、标准物质加工技术（包括粉碎、干燥、保藏、均匀度测试、细度测试、包装）、标准物质计量技术（量值确定、不确定度测定和稳定性测定）以及循环验证等环节。虽然我国转基因产品标准物质生产技术体系有望在十一五期间初步建立，但是在原材料的生产与鉴定技术、粉碎与干燥技术、量值确定技术等方面尚需加强，不断提高标准物质的稳定性和有效储藏时间，降低检测不确定度，提高标准物质的质量和效果，在标准物质的保藏、应用等方面更需大胆探索、逐步完善。（二）发展趋势1标准物质研制种类将不断增加随着转基因生物研究的不断深入，十二五期间预计转基因生物安全评价申请受理量将超过5000件，商业化和即将商业化的转基因产品种类将不断增多，转基因生物安全监管的对象将越来越多，需研发的标准物质的研制种类将不断增加。2转基因生物标准物质研制技术将不断更新随着转基因生物研发的不断深入，转基因生物检测与监测任务日趋繁重，转基因检测技术也将不断跟进，呈现出多元化的发展趋势。转基因成分的定性检测将向转基因生物定量检测发展，单一成分检测将向高通量多种成分检测技术发展，单基因检测向叠加基因检测发展，多重PCR方法，定量PCR方法、基因芯片方法等将登上历史舞台。技术方法的推陈出新、不断发展，必然要求有新的转基因生物标准物质研制技术和产品与之配套。3、标准物质研制技术发展日趋标准化标准物质是具有高度均匀性、良好稳定性和量值准确性的一种重要计量标准，生产要求较高，每个环节必须建立标准化的技术规范才能保证产品的最终质量，保证转基因产品检测结果准确性、可比性，实现转基因分析测量中的量值传递。随着全球经济一体化的发展，为实现检测结果的国际互认，我国标准物质研制技术标准化工作将在十二五期间得到进一步加强，转基因标准物质研制、保藏、应用技术体系将日趋健全，相关技术规范日趋成熟，技术标准化进程日益加快。三、需求分析（一）产业发展需求分析1. 转基因生物标准物质研制是提升科技竞争力的重要体现目前，我国使用的转基因生物标准物质主要依靠进口，长期依赖国外的转基因标准物质作为我国转基因成分检测的尺度和标准，这与一个转基因生物研发大国的地位是极不相称的。同时，国外研制的转基因生物标准物质种类有限，不仅不能满足我国监管需要，而且价格都比黄金还要贵很多。加强自主知识创新，研制一批适合我国转基因生物安全管理需要的标准物质，打破长期依赖国外转基因生物标准物质的局面，是十分必要的。2转基因标准物质研制是实施转基因生物安全管理法规的迫切要求。目前，我国批准了1种转基因抗虫水稻和1种转植酸酶基因玉米的商业化生产及应用，大豆种子等5类17种产品已列入第一批农业转基因生物标识目录。为加强转基因产品的监管，近年来，农业部制定了一些急需的转基因安全检测标准和规范，缓解了我国目前转基因安全管理的燃眉之急，但是由于缺乏转基因生物标准物质，许多标准方法无法顺利实施。缺乏转基因生物标准物质已成为制约我国转基因生物检测技术应用与发展的技术瓶颈，已经影响到我国转基因安全管理相关法律法规的顺利实施。适合转基因产品检测和监测的标准物质已经成为转基因产品检测监测工作中重要的技术支撑之一。3研制转基因生物标准物质产业需求量大、需求期长我国是转基因生物及其制品的生产大国和进口大国，目前申请环境释放和申请商业化生产的转基因生物已逾数百。今后数年内，转基因生物的种类不断增多，转多基因的转化事件逐渐增多，对转基因生物标准物质的需求将越来越大3 4，转基因生物标准物质的研制将成为一项长期的任务56。据估算，10g DNA或1g粉末可进行400-500 PCR 反应。一个实验室按照进行1000个反应计算，每年需要 20gDNA或2-10g粉末，用于+/-对照和内部方法验证。我国按照100个实验室计算, 一年需消耗粉末标准物质200-1000克, 或DNA标准物质约2000 g。转基因生物标准物质的稳定性一般保持在一到两年，因此不能一劳永逸，必须常备常新。鉴于标准物质的稳定性要求，每1-2年都需要更新标准物质。转基因产品标准物质的研制将是一项长期而艰巨的任务。（二）技术研究基础分析我国作为转基因生物研究和产业化大国，迫切需要适合我国国情的标准物质研制技术体系。在借鉴国外已有相关先进技术的同时，需重点加强关键技术研究攻关，特别是标准质粒分子制备、精确定量和量值溯源技术，以形成拥有自主知识产权的标准物质及其配套技术体系，培养和造就一支专业的标准物质研制人才队伍，为推进我国转基因生物技术研究和产业化的健康发展提供技术保障。与国外发达国家和地区相比，我国转基因生物标准物质研制的技术研究基础较为薄弱。为推动我国转基因生物标准物质研制，农业部科技发展中心在国家转基因重大专项资助下，组建了研发团队，研制出第一批转基因生物标准物质产品，为我国转基因生物标准物质研制探索出一条路子。该中心负责全国转基因生物安全检测鉴定、监测监控、安全评价与标准制定的技术管理工作，全力推动转基因生物标准物质技术开发和产品研制。由于该中心与各转基因生物研发机构和安全检测技术机构具有广泛的业务和技术联系，在转基因生物标准物质研制、应用和验证过程中具有不可替代的纽带作用。中国农科院油料作物研究所农业部转基因植物环境安全监督检验测试中心（武汉）是我国农业转基因生物检测领域的中坚力量，拥有一只国际水准的研究团队，具有一流的转基因生物安全检测和评价实验室500多平方米，转基因植物实验基地140余亩。中国农科院油料作物研究所在转基因生物新品种培育重大专项资助下先后与农业部科技发展中心合作开展两项转基因生物标准物质课题的研究，在粉末标准物质、DNA标准物质和质粒阳性分子研制方面积累了较好的理论、技术和条件基础。上海交通大学具有一流的转基因生物安全检测和评价实验室、转基因生物检测仪器设备，具有完善的对外服务技术体系和较强国家标准制定能力和研究水平。在转基因生物新品种培育重大专项资助下先后与农业部科技发展中心合作开展一项转基因生物标准物质课题的研究，在粉末标准物质和质粒阳性分子研制方面积累了较好的理论、技术和条件基础。四、重点研究方向根据我国转基因生物安全监管需要，在十一五研究工作的基础上，紧密围绕转基因重大专项具有产业化前景的转化体，开展转基因生物原材料的生产、鉴定工作，强化标准物质均匀性、量值确定等关键技术的研究，健全集技术研究、产品研制、保藏、应用等技术于一体的标准物质研制技术体系。重点研究方向包括：（一）标准物质原材料生产及高通量鉴定技术研究（二）转基因生物标准物质加工工艺研究（三）标准物质量值的准确测定技术研究（四）转基因新产品标准物质研制（五）转基因产品标准物质研制技术标准化五、研究目标（一）完善水稻、玉米、大豆、小麦和棉花等原材料生产与鉴定、不同类型标准物质加工工艺、量值准确测定等关键技术体系研究。（二）建立转基因产品标准物质生产、保藏、应用等技术体系。（三）研制专项研发具有产业化前景和已经批准产业化的转基因生物新品种标准物质15-20种。（四）申报标准物质研制关键技术的技术标准和规范5-7项，申请国家专利8-10项。六、研究内容（一）标准物质原材料生产及高通量鉴定技术研究研究转基因标准物质原材料生产关键技术环节，建立高效、可溯源的转基因标准物质原材料生产体系；研究高通量、快速转基因生物外源插入序列分析技术；建立原材料高通量鉴定技术。（二）转基因生物标准物质加工工艺研究根据转基因生物标准物质类型，分别研究标准物质生产加工的关键技术环节，如基体标准物质的原材料研磨、混合、烘干等，质粒和DNA标准物质的纯化、浓度测定等）技术；强化研究标准物质均匀性、稳定性等关键参数分析技术；完善转基因生物标准物质大量制备的工艺流程。（三）标准物质量值的准确测定技术研究根据转基因生物标准物质类型，开展基于核酸和蛋白质测定的精确量值测定新技术研究；建设转基因生物标准物质量值测定验证实验室网络平台；深入开展转基因生物标准物质量值不确定度关键技术研究，特别是新型标准物质的不确定度分析。（四）转基因新产品标准物质研制以专项研发具有产业化前景和已经商业化生产应用的转基因生物为对象，根据安全监管需要研制不同类型的标准物质，如基体、质粒、DNA标准物质等。（五）转基因产品标准物质研制技术标准化开展转基因产品标准物质研制过程中关键技术、方法和生产工艺的标准化工作；开展转基因生物内标准基因检测方法的标准化工作；开展研制的标准物质应用相关的标准化工作，如配套标准物质的定量PCR、ELISA检测方法、标准物质使用操作程序等。七、国内优势单位和科研团队布局情况在转基因重大专项资助下，农业部科技发展中心、上海交通大学和中国农科院油料所承担了我国转基因生物标准物质的研制工作，三个单位分工合作，初步形成了转基因生物标准物质研制的技术体系，并且制备了我国批准商业化应用的15种进口转基因植物标准物质。同时，上述3个单位长期以来在转基因检测及标准物质研制工作的第一线，具有很好的研究基础和实验室支撑。另外，北京、长春、杭州、广州、济南等35个转基因生物安全监督检验测试中心已通过双认证，涵盖产品成份、环境安全和食用安全等三个领域，分布在全国转基因作物商业化的重要区域，在标准物质的协同试验和标准方法的循环验证方面具有良好的工作基础，是转基因产品标准物质研制和应用技术体系的重要组成部分。农业部科技发展中心：是农业部直属单位，加挂农业部转基因生物安全监管中心牌子，是我国专门从事转基因生物检测鉴定、监测监控和安全评价的全国性技术机构。目前正在建设国家农业转基因生物安全评价与检定中心，国家发展改革委批复规定，该中心将建设成国际先进的检测鉴定实验条件，形成国内最高技术水平的农业转基因生物安全评价与检定机构，主要研究制订我国农业转基因生物安全管理的相关标准与规范，开展农业转基因生物产品成分、食用安全、环境安全检测鉴定与监测监控等工作。组织制定了农业转基因植物、动物、植物用微生物、动物用微生物、其它微生物安全评价等70多项国家标准。团队有从事农业转基因生物安全技术管理和标准制修订工作的专职人员18名，包括博士2名、硕士6名、高级职称人员8名。在开展农业转基因生物安全评价与检定工作中，先后多次派人赴欧、美、日等国参加检测鉴定、安全评价和监测监控等方面学习交流与国际合作。上海交通大学：具有一流的转基因生物安全检测和评价实验室、转基因生物检测仪器设备、完善的对外服务技术体系、较强国家行业标准制定能力和研究水平。在转基因产品检测研究和标准化方面开展了大量工作，针对国际上主要商业化种植生产应用的近30种转基因大豆、玉米、棉花、油菜和番茄等品系，系统开发建立了筛选、基因、构建和品系特异性检测方法。首次在国际上系统的验证了转基因生物（水稻、棉花、油菜和番茄）内标准，并首次组织国际协同实验验证了前期研究获得的内标准基因及其定性、定量PCR检测方法。制定和正在制定的国际、国家和行业标准达30项。开发建设了国际上第一个转基因产品检测方法和安全评价数据库（GMDD.和）。近年来承担和完成国际和上海市转基因产品检测相关项目10余项，在转基因产品检测技术方法研究方面取得了满意的成果，在国际学术期刊Transgenic Res, J. Agric Food Chem, Plant Cell Rep, J. Sci Food Agr, J. Cereal Sci, J. AOAC Int, Plant Mol Biol Rep等发表SCI论文近20余篇，申报国家专利近10项，制定国家标准近30项，同时研究成果主要转基因农产品定性定量检测技术荣获上海市科学技术进步一等奖。团队有教授职称高级研究人员5名、中级技术职称人员6名、技术员6名、具有博士学位人员8名、博硕士在读研究生18名，研究人员在转基因产品检测和安全性评价技术、方法和标准化工作中均有2年以上实践经验，熟悉该领域发展方向和研究动态。中国农业科学院油料作物研究所：保存了9个转基因油菜和3个转基因水稻、1个转基因大豆转化体的纯系，制备了转基因油菜和水稻的部分阳性质粒分子，并应用于实际转基因产品的定量检测。针对国际上主要商业化种植生产应用的近油菜和水稻品系，建立了筛选、基因、构建和品系特异性定性和定量检测方法，目前已经制订相关国家标准6项，发表SCI论文多篇。研制和发布转基因生