转基因动物的安全性.ppt

第一节转基因动物概况 转基因动物是指采用基因工程手段将外源基因有目的 有计划地导入受体动物的基因组中 从而改变受体动物的性状 获得新功能 并能稳定遗传的遗传改造动物体 世界上首例转基因动物是1982年问世的转大鼠生长素基因小鼠 Palmiter 动物转基因技术是人类基于现代分子生物学 动物胚胎学和生物工程学而有目的 有计划 有预见地改变动物遗传组成的一项综合性技术体系 一 转基因动物的研究现状 1国外转基因动物研究转基因动物育种研究 1982年Palmiter等将大鼠生长激素 GH 基因导入小鼠受精卵中获得转基因 超级鼠 世界各国都相继在兔 羊 猪 牛 狗 鸡 鱼等动物获得转基因成功 1988年从鸡DNA文库中克隆了一个刺激肌肉发育的基因SKI导人小鼠受精卵 获得转基因小鼠的体脂减少明显 但同时出现骨胳肌肥大症 Pursel 1993 将感染绵羊visna病毒LRT与该病毒外壳蛋白编码序列相连 直接用微注射法导人绵羊受精卵 获得3头转基因羊 转基因动物作为生物反应器的研究 Gorden等人1987年在转基因小鼠乳腺中表达了人的tPA基因 1991年英国人Wright将绵羊BLG基因调控区与抗胰蛋白酶基因相连 经微注射获得4头转基因绵羊 在乳汁中高水平地表达 泌乳7周龄时 不同转基因个体间表达量变化范围为1 5 37 5g L 其中1头转基因羊乳汁中的表达量超过了乳汁总蛋白的50 1992年Velander在转基因猪乳腺中表达了人C蛋白基因 预计到2010年仅在农业领域中的出口额有75亿美元来自转基因动物品种 而利用转基因动物制作生物反应器生产药物和功能蛋白的销售额预计可达500亿美元 2国内转基因动物研究1984年开始转基因动物的研究 先后成功获得转基因小鼠 转基因克隆牛 转基因免 转基因山羊 转基因猪 转基因鱼等 除了可能获得转基因禽畜新品种 抗疯牛病克隆牛 抗口蹄疫猪 抗流感鸡 快速生长的转基因羊等 外 获得的转基因动物产品还有 人凝血因子IX 衰变加速因子DAF 人抗胰蛋白酶 人乳铁蛋白 糖磷脂酰肌醇锚定蛋白CD59 人类溶菌酶 等等 转基因动物得率低 表达率低 难以稳定传代 真正商业化应用的并不多 3转基因动物的应用3 1利用转基因动物技术进行动物个体改造提高适应性和抗病力 抗病基因 抗体 促生长基因的转移 有效促进动物生长 提高生产性能 生长快 体大 瘦肉率高 转基因动物宠物 体小 莹光 彩色 3 2转基因动物在医药上的应用动物生物反应器生产珍稀治疗用药 疫苗疾病模型 转发病基因动物了解发病过程和对候选治疗药物的反应器官移植转基因保健食品 低脂 高必须氨基酸 二 存在的问题4 1技术性问题目的基因插入的随机性使转基因效率低插入位置不同影响自身和其他基因表达效率基因调控的复杂性和表观遗传调节的影响转基因动物寿命通常较短 转基因传代稳定性较差4 2安全性问题转基因对宿主动物影响 寿命短 健康差 成活低转基因动物对环境影响 基因漂移 多态性降低可能成为入侵生物转基因动物源食品安全 毒性 过敏 异常反应社会伦理问题 种的界限 动物权利 素食者抗议生物恐怖 超级动物 乱伦 基因武器 物种乱伦之后 物种乱伦之后 小脑综合症患者 第二节转基因动物的安全性评价 根据国务院 农业转基因生物安全管理条例 农业部 农业转基因生物安全评价管理办法 和卫生部 转基因食品卫生管理办法 转基因动物与其他农业转基因生物一样 需要纳入生物安全管理 进行安全性评价 转基因动物的安全性评价将按照其对人 动植物 微生物和生态环境的危险程度 分为I IV级 安全等级I 尚不存在危险 安全等级II 具有低度危险 安全等级III 具有中度危险 安全等级IV 具有高度危险 一 受体动物 宿主 的安全性评价1评价内容受体动物背景资料 学名 分类地位 来源 应用状况及应用过程中的安全记录 演变成有害动物的可能性 受体动物的生物学特性 特征特性 生活习性 繁殖建群能力 竞争性和侵占性 对人畜的攻击性或毒性 对生态环境的影响 受体动物病原体状况及潜在影响 是否为某种病原的宿主及发病状况 其疾病是否有传染性 人畜共患的可能性 病原体对生态环境的影响 受体动物的生态环境 地理分布 自然生境 其释放是否对原有生态环境产生不良影响 受体动物的遗传变异及其影响 遗传稳定性 与其近缘种杂交的可能性 变异表型及其影响 2受体动物安全等级有其划分标准根据受体动物的特性及其安全措施的有效性划分为4个安全等级 安全等级划分标准I 对人健康和生态环境未曾发生过不良影响 或演化成有害生物的可能性极小 或仅用于特殊研究 存活期短 自然环境中仍难以存活 II 对人健康和生态环境产生低度危险 但通过采取安全控制措施避免其危害 III 对人健康和生态环境产生中度危险 但通过采取安全控制措施基本上可以避免其危害 IV 对人健康和生态环境产生高度危险 而且尚无适当的安全控制措施来避免其危害 3基因转移的受体细胞动物转基因的受体细胞主要是生殖细胞 如卵细胞 精子 受精卵或胚胎细胞 须经过胚胎发育才能得到转基因生物 因此动物基因转移的途径极为有限 且成功率远远低于微生物和植物 原生殖细胞 性细胞的前身 可分化为精子或卵细胞 禽类的原生殖细胞容易分离 培养和冷冻 是转基因的良好受体 配子 指卵细胞和精子 能把其携带的遗传信息包括外源基因通过受精传递给下一代的受精卵 受精卵或胚性细胞团 是全能性或具有较高全能性的细胞 其遗传信息包括外源基因可在个体发育中逐步表达出来 但早期胚胎或囊胚作为受体制备的转基因动物多为嵌合体 受精卵为受体 去核卵细胞为受体的转基因操作 二 基因操作的安全性评价1基因操作安全性评价的内容实际插入或删除序列的资料 插入序列的大小和结构 目的基因在载体上插入位置 插入序列拷贝数 目的基因编码的氨基酸序列推测 载体和目的基因来源 是否致病性或转变为致病性 载体插入区域各片段的资料 启动子 终止子 报告基因的来源 大小及功能 表达序列调控区的来源及功能 转基因的方法等 插入序列表达的资料 插入序列的检测方法 插入序列表达的器官 组织 插入序列的表达量 2转基因操作的安全性转基因及其表达系统 目的基因编码的天然蛋白质的安全性 转基因构件及其序列或酶切图谱 转基因对受体动物及其近缘种的安全性 转录调控区 调控机理 及其对受体动物及其近缘种表达调控的影响 外源基因整合位置及其对受体基因组特定基因的影响 基因整合的位置 受阻断或缺失靶基因的功能 对受体动物生活力或生殖能力的影响 转基因及其表达产物的安全性鉴定 非目的基因片段对受体动物及其近缘种的安全性 目的基因表达产物的安全性 转基因体系安全性评价 主要针对病毒类载体 三 转基因动物的安全性评价1转基因动物安全性评价的内容转基因动物在自然界中的存活能力 繁殖 遗传及其他生物学特性 插入序列的遗传稳定性 表达产物 表达量及其组织器官分布 插入序列的转移能力及转移后的可能后果转基因性状和转基因操作对人健康或生态环境的危害或潜在危险 转基因动物插入序列及其表达的检测鉴定技术及其有效性 2目的基因克隆 体外重组及转基因动物制备方法转基因动物生产中目的基因克隆和体外重组 选择目的基因和载体的安全性 组装完整的表达栽体的安全性 外源基因 目的基因 扩增制备 贮藏的安全性 转基因动物的制作方法 显微注射 随机整合 插入突变 精子载体法 体外授精法卵母细胞内精子显微注射法即将正常精子进行破膜处理后 与带目的基因的表达载体共孵育 然后通过显微注射注入处于减数分裂II期的卵母细胞质中 受精后将早期胚胎转入母体子宫内发育成后代转基因动物 显微注射法 体外授精法 逆转录病毒载体法 逆转录病毒是一种单链RNA病毒 能直接感染宿主细胞 在细胞内病毒RNA反转录为DNA 整合到细胞基因组DNA中 病毒DNA中段可被取代 重组后的DNA同样能够整合到细胞基因组DNA中 并能被转录和包装 目的基因能以逆转录病毒为媒介转移至受体动物中 制备转基因动物 逆转录病毒载体法操作简单 效果稳定 外源基因整合率高 宿主范围广 但容量有限 难以整合进生殖系统 有可能激活某些有害基因 如原癌基因 或失活某些有用基因 如肿瘤抑制基因 细胞凋亡相关基因 胚胎干细胞介导的基因转移胚胎干细胞是指囊胚期内细胞团中尚未分化的细胞 理论上是全能性的细胞 在一定条件下可分化为其他类型的细胞 也可发育成完整个体 将目的基因转移入胚胎干细胞 再重新导入囊胚中 可培育出转基因动物个体 但得到的多是嵌合体 有些能传代表达目的基因 体细胞基因转移和克隆以体细胞为转基因受体 导入目的基因后再进行体细胞扩增 将扩增的细胞作为供体 将其细胞核导入去核受精卵中 培养到胚细胞团后植入子宫发育为新个体表达目的基因 基因打靶法 直接将目的基因通过基因枪射入受体细胞 多拷贝进入 少数重组 体细胞基因转移和克隆 四 转基因动物产品的安全性评价1转基因动物产品安全性评价的内容转基因动物产品的稳定性 生产 加工活动对转基因动物安全性的影响 转基因动物产品与转基因动物在环境安全性方面的差异 转基因动物产品与转基因动物在对人类健康影响方面的差异 根据对转基因产品评价的 实质等同性原则 对转基因动物产品的安全性评价是以在预期状况下使用不会对人造成伤害为基础 形成 以产品为基础 的管理模式 以技术为基础 的管理模式和 兼顾技术和产品 的管理模式 2转基因动物产品的纯化与鉴定转基因产物的回收及生产批号确定产物回收的过程 挤奶 放血 摘取器官 程序及其安全措施有效性 无菌 洁净 保鲜 效价 产品分离纯化过程 程序及安全措施的有效性 确定生产批号的条件与标准 动物批量大小 收储时间 原料无菌过滤前经历时间 认可标准 产品质量及生产过程监测及检验方法每灵敏度 宿主动物的不定因子 产物组织来源及病原检测不定因子或化学污染物存在及随产品分离纯化而浓集的可能性 潜在地含有病原体及在产品中残留的可能性 检测方法的有效性及灵敏度 产品的同度与纯度分析及纯化产品批量投放检测原料中已知的和可能存在的人类病原体检测 终产品中免疫原和有毒物质存在与否及量值 不同批次产品之间理化性质的均一性及效价 杂质 污染物 免疫原等的检测结果 转基因动物作为组织供体的特殊问题作为组织器官供体时出现致病病毒的可能性 转基因动物组织器官中存在的不活动 不为害病毒移植后被活化或与受体人体中存在的病毒发生重组的可能性 不定因子或化学污染物随移植进入人体的可能性及其或能产生的危害性 五转基因动物食品的安全性评价 1评价的必要性及评价的原则转基因动物食品安全性评价的必要性转基因在新遗传背景中可能的相互作用及影响 转基因动物食品出现的新组合 新性状及影响 转基因动物食品与常规天然食品的安全性差异 转基因动物食品安全性评价的原则科学性原则 实质同等原则 个案原则 逐步原则以实质同等原则为起点 即要求转基因食品与其所替代的传统食品至少要同样安全 以个案分析为基础 每只转基因动物都要以其亲本动物为对照 至少要同样安全才进行评价 2转基因动物食品安全性评价的主要内容外源基因的安全性 对受体动物 人健康 环境基因载体的安全性 标记基因 致病性 抗药性转基因过程的安全性 插入 重组 拷贝数转基因表达的安全性 毒性 致敏 食用安全 环境影响 转基因动物食品安全的检测指标针对不同动物有所不同 但主要的指标均应包括 毒性 有毒物质及潜在毒素 基因毒性与细胞毒性过敏 转基因表达物是否为过敏原 潜在致敏性激素 转激素基因动物食品激素水平是否显明提高标记基因 直接毒性与潜在毒性 水平转移到肠道微生物的可能性 第三节转基因动物的安全管理 一 国外的安全管理1转基因食品安全管理政策转基因动物食品安全管理包括 制定政策法规 规范评价内容 评价对象 评价程序 评价指标 指定评价的组织管理机构 美国 由USDA FDA EPA DSHA 职业安全与卫生管理局 和NIH 国立卫生研究院 共同管理 主要管理法规 生物食品法 和部门法英 加 由农业部和卫生部管理1989年颁布 转基因动物安全管理法 澳 新 1999年颁布 转基因食品标准 2转基因食品与国际贸易转基因食品将成为未来食品行业的商业制高点和国际竞争的热点 各国转基因食品的竞争力决定于其技术储备 商业化能力和市场垄断优势 各国对于转基因食品的政策既有经济利益考虑 也涉及消费者和环保势力对转基因食品的态度 欧共体国家的消费者与绿色环保组织强烈要求政府不要对转基因食品签发许可证 对转基因食品尚缺统一的国际标准 相关国际组织因其权威性而行动极谨慎 未有实质性行动 各国