转基因产品的安全性评价.ppt

转基因产品的生物及其安全性评价,内容,一.转基因食品概念二.转基因食品分类三.转基因作物现状四.转基因食品安全性及其评价五.转基因食品管理现状六.转基因成分的检测,1972年美国斯坦福大学的伯格第一次重组DNA获得成功,伯格因此获得了1980年诺贝尔化学奖。,1.转基因产品,Berg博士显微镜下的DNA分子,现代基因工程的创始人P伯格（美国,1926）在1960年以敏锐的科学预见力提出一个大胆的设想：是否可以创造出一种人工方法，把外界的遗传基因引入动物体内，以达到改变遗传性状和治疗某些疾病的需要呢？1972年，伯格把两种病毒的DNA用同一种限制性内切酶切割后，再用DNA连接酶把这两种DNA分子连接起来，于是产生了一种新的重组DNA分子，首次实现两种不同生物的DNA体外连接，获得了第一批重组DNA分子，这标志着基因工程技术的诞生。伯格因此获得了1980年诺贝尔化学奖。,重组DNA,1.转基因产品,所谓转基因产品又称基因改良产品，是指利用基因工程技术将一种微生物、动物或植物的基因植入另一种微生物、动物或植物中，改变原有生物的基因组，制造出具备新特征的产品，从而使该产品获得它所不能自然拥有的品质。世界上首例基因移植作物是英国1983年培植出的一种含抗生素药类抗性的烟草。,1.转基因产品,转基因烟草,1.转基因产品,微生物（工程菌）大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、乳球菌、乳杆菌、酿酒酵母、毕赤酵母等植物马铃薯、玉米、番茄、木瓜、水稻（富含Va）等动物鱼、小鼠、猪、猴、羊等,BT玉米的开发,苏云氏杆菌产生毒害剂的基因除害剂基因与质粒结合,BT玉米含转基因的幼苗植物细胞与重组基因重组基因在细菌中细菌共同培养培养扩增细菌,基因重组,转基因与杂交有区别,转基因技术可以将基因在不同生物间转移，杂交技术只能在同种和近亲种间进行。转基因生物（transgenicorganism或geneticallymodifiedorganism,GMO）转基因植物（transgenicplant或geneticallymodifiedplant,GMP）转基因作物（transgeniccrop或geneticallymodifiedcrop,GMC）,二.转基因食品分类,(一)按原料分类1.植物性转基因食品2.动物性转基因食品3.微生物转基因食品4.特殊转基因食品,利用DNA重组技术将多聚半乳糖醛酸酶(PG)的抗敏基因导入蕃茄，PG抗敏基因可抑制PG的产生，使蕃茄中的果胶不易分解，从而延迟了蕃茄的软化，有利于蕃茄的运输、贮藏。将大豆中编码蛋白质的基因导入水稻，从而获得“高蛋白”大米。把表达胡萝卜素的基因植入水稻，产生高胡萝卜素的“黄金水稻”,如含有人生长激素基因的转基因猪生长期明显缩短，且饲料利用率及瘦肉比重大幅度提高提高肉鸡和蛋鸡的抗感染能力是转基因鸡研究的主要目标随着天然鱼种的大批灭种，利用转基因技术改良食用鱼品质的研究日益显示其重要性。,(二)按功能分类,1、增产型转移或修饰生长分化、肥料、抗逆、抗虫害等基因达到增产效果。2、控熟型转移或修饰与控制成熟期有关的基因使GMO成熟期延迟、提前、不易腐烂,好贮存。3、高营养型改造贮藏蛋白质基因,使其表达的蛋白质具有合理的氨基酸组成。4、保健型转移病原体抗原基因或毒素基因至GMO,既补充营养又起到预防疫病的作用。5、新品种型不同品种间的基因重组形成新品种,GMO在品质、口味和色香方面具有新的特点。6、加工型：由转基因产物作原料加工制成,花样最为繁多。,三.转基因作物现状,1983年:英国培育出世界上第一种含有抗生素药类抗体的基因移植烟草1993年:美国将世界第1例GMC投入市场-保鲜延熟型西红柿目前商业种植的GMC:大豆、玉米、棉花、油菜、南瓜、木瓜、马铃薯、番茄、甜菜等几十种。世界GMC市场份额:美国孟山都（Monsanto）农产品公司占80,德国安万特公司占7,德国巴斯夫公司和瑞士先正达公司各占5,美国杜邦公司占3。,转入荧光素酶蛋白基因的发荧光烟草,改变花色的转基因矮牵牛花,转基因甜椒,转基因草在穴盆中生长良好.,转基因西红柿,蓝色玫瑰一直是人类美丽的梦想基因工程正在将它变为现实,(4)转基因植物方面:目前,科学家已经培育出了大批具有抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆等全心形状的农作物.,微生物方面:把某些重组DNA转移到细菌中表达获得成功,随后,使出现了具有重要经济价值的各种重组微生物,如可以清除石油污染的假单孢杆菌等.,利用转基因细菌制造蛛丝多年来，科学家们一直试图找到利用其他生物体来制造蛛丝的办法。蛛丝是自然界最奇特的物质之一，它具有极强的韧度，其韧度是同样直径钢材的好几倍。但与家蚕不同，蜘蛛不能家养，因为它们会互相吞食，所以不可能建立人工饲养蜘蛛的农场。沙伊贝尔说：我们正在与各行业联系，以检测这种新丝的品质，并进一步研发工业规模的生产技术。蛛丝如果能实现大规模人工生产，将可以取代塑胶材料，用于眼部或神经外科手术的精细缝合，也可用来制造胶布等伤口包扎材料或者人造韧带及肌腱等，应用前景极其广阔。在转基因细菌之前，曾有科学家尝试利用转基因山羊、转基因烟草、转基因土豆等制造蛛丝，但由于产量过低或丝质太差均未成功,转基因细菌可治癌症英国医学专家日前将转基因大肠杆菌与一种抗癌药相结合，成功杀死了实验鼠体内的癌细胞。科学家将转基因大肠杆菌注射到实验鼠的肿瘤内，再给实验鼠注射一种名叫6MPDR的抗癌药。这种药无法单独发挥作用，但是一种由转基因大肠杆菌分泌的酶能将此药物“激活”，形成一种有效的毒素，将其周围的癌细胞杀死，而不伤害其它组织器官。,转基因植物方面:,预防乙肝不用打针，只要吃几个西红柿就行。这可不是玩笑，中国农科院生物技术研究中心经过十年研究，培育出的抗乙肝西红柿顺利通过前三个阶段的测试，明年有望上市。抗乙肝西红柿与普通西红柿口感一样酸中带甜，不但可以直接食用，还可以榨成汁或炒菜吃，对人体没有任何毒副作用。据该项目负责人刘德虎研究员介绍，食用抗乙肝西红柿，虽不能治愈乙肝，但一年只吃几个，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经多代繁殖，使转入的基因稳定化。这种西红柿上市后将论个出售，每个售价大概在元左右,吃西红柿能防乙肝?,GMC在全球市场的价值,1995年0.75亿美元1996年2.35亿美元1997年6.70亿美元2000年30亿美元2004年47.0亿美元2005年超过50亿美元2010年可望增至200亿美元,全球GMC种植情况,1996-2004年,全球GMC种植面积从170万公顷发展到8100万公顷,增长超过47倍,连续以约20%增长率持续增长。1996-2004年,全球GMC种植面积累积3.85亿公顷,相当于美国或中国土地总面积的40%,是英国土地总面积的15倍。2004年,全球GMC种植面积占全球耕地总面积15亿公顷的5%。2003-2004年,发展中国家GMC种植面积增长720万公顷(35%),发达国家的为610万公顷(13%),增长率第一次超出。2004年,对除草剂有耐性的转基因大豆、玉米、油菜和棉花,占全球GMC种植面积8,100万公顷的72%。,2004年生物技术大国转基因作物种植情况,我国转基因作物种植情况,1997年至今,农业部批准安全评价申请环境释放243项,生产性试验108项,生产用安全证书79个。已进入环境释放阶段的GMP有:水稻、玉米、小麦、马铃薯、河套密瓜、番木瓜、大豆、油菜、杨树、烟草、高羊茅、黑麦草。已商业化的GMC有:棉花(46项)、线辣椒(1项)、甜椒(4项)、矮牵牛(1项)、番茄(6项)，共58项。转基因棉花是我国主要的GMC。中国自1999年进行转基因棉花的商业化种植之后,没有再批准任何一种GMC进入商业种植。2004年12月、2005年6月,农业部先后召开专门会议讨论转基因水稻的安全性及商业化种植。今年11月再次召开类似专门会议,若议题获得通过,中国可能是世界上第一个通过转基因水稻种植的国家。,1998年起,我国从美国和加拿大进口了较大数量的GM粮油。2002年以后,我国进口的转基因大豆基本维持在2000万吨左右。其主要用做加工原料,生产豆油、豆腐、豆奶等制品。其中,在国内用转基因大豆生产的大豆色拉油比例高达约80。目前我国对进口转基因食品原料已发放的转基因生物安全证书的有转基因大豆、转基因油菜、转基因棉花和转基因玉米。在美国,已经有超过60的加工食品含有转基因成分,涉及食品原料的转基因植物种类有大豆、玉米、油菜、马铃薯、番茄、甜椒、番木瓜、西葫芦等。在英国,与转基因有关的食品达7000种,包括婴儿食品、巧克力、冷冻甜品、面包、人造奶油、香肠、肉类及代肉类产品等。,基因一旦被改动，一方面可能引起生物体内一系列未知的结构与功能的变化；另一方面，转基因操作对生物体的影响会通过遗传传递。,外源基因引入后，是否会影响其他重要的调节基因，甚至会激活原癌基因？转基因技术广泛应用是否会导致难以消灭的新病原物出现？是否会造成生态学灾难？人类摄食大量转基因食品是否会影响人类及其后代的健康？,四.GMF安全性及其评价,转基因产品安全性争论,两种态度-一种是：携带着一种具有潜在危险的克隆基因，有可能因偶然的机会，寄生在人的肠道中，而导致某种灾难性的后果。-另一种：自然界中的生物腐烂尸体所释放出来的DNA肯定会有机会被其他生物所捕获，基因重组在自然界中是自发进行的，自然界同时对变异的物种进行着选择。,转基因生物对环境的污染,1.重组基因进入自然界后流向何方2.在自然界中重组基因与病原菌杂交的可能3.搅乱现在的生态系统，加快纤弱个体消亡4.抗抗生素基因如进入致菌体内，将产生有严重抗性的病原体5.重组微生物降解产物可能造成二次污染6.本身杂草化，或与其他杂草杂交，把重组基因带入杂草7.打破了种间界限，可能对自然进化历程带来影响,案例：1989年美国用微生物基因工程生产的色氨酸虽然经分析其纯度高达99.6%，当作为营养素补充剂投放市场后，造成1500人永久性伤残和37人死亡。-1998年，英国科研人员公布了一份研究报告：转基因马铃薯喂养大鼠，发现大鼠器官生长异常，免疫系统遭到破坏。之后，英国皇家学会评审中，对试验的严谨性提出了质疑。2000年德国耶拿大学研究人员发现，用转基因玉米制成饲料喂养鸡群，结果鸡肉里存在玉米的变异基因片段。进一步研究认为，基因可能通过食物链在不同物种之间转移。-2002年，英国“nature”和美国的“science”杂志又陆续报道了转基因食品中的DNA片断可以进入人体肠道中的菌体内部，这个结果似乎可证明肠道中的菌群会获得抗性基因而具有抗性。-美国的孟山都公司（孟山都是最大的一个，他的资本渗透到许多转基因食品公司）他们的一份未公开的研究报告显示，转基因玉米可引起大鼠肾脏发育不良，免疫力下降等。,转基因产品安全性争论,转基因农作物中的DNA是否会转移到人的细胞内？,VOLUME22NUMBER2FEBRUARY2004NATUREBIOTECHNOLOGY在7位做了回肠造口术病人流出液中，都发现了含有转抗除草剂草甘磷合酶epsps基因序列被修复了。其中6人流出液中检测出了跨越整个基因的产物，1人有4%转基因DNA被修复了。epsps原本是来自细菌，经改造后才引入大豆。那么人消化液中epsps是来自细菌还是来自转基因大豆？科学家将消化液中存在的该序列放大后确认，它更接近植物体内的epsps，而不是来自细菌原来的拷贝。在做对照的健康组中，转基因农作物DNA，在通过结肠后已被完全分解。,是否会转移到与人肠道共生的微生物体内？,转基因农作物中重组DNA是否会进入人肠道里共生的微生物中，过去几乎没有研究过。现在科学家采取严格措施保证样品不受污染情况下，将肠道中细菌富集起来，通过Luria肉汤培养，终于在细菌中发现了极少量食物中所转基因DNA拷贝。回肠开口术7位病人中，在3位病人中发现了转基因植物中的基因转移到微生物中。,1.GMC对生态环境的可能影响具有除草剂耐性因子的转基因作物的遗传因子可能通过授粉和种子迁移传播给野生植物。获得这些耐性后的野生植物有可能会变成对一般除草剂有耐性的“超级”杂草。为了清除这些杂草,将不得不使用更强大的，浓度更大的除草剂，这必然会引起土壤板结、土质变坏、药物残留等,从而对生态环境造成破坏。2.标记基因的传递可能引起的抗生素耐性基因工程技术中应用的标记基因通常是一类抗生素基因,人们担心食用含有此类标记基因的食品后,是否对肠道微生物产生影响或者抗生素类药物产生耐药性。,（一）GMF的安全性,3.转基因食品引起食物过敏的可能性转基因食品引起食物过敏的可能性是人们关注的焦点之一。特别是如果转基因食品转入的蛋白质是新蛋白时,这些异种蛋白有可能引起食物过敏。4.毒性方面许多食品原料生物本身会产生大量的毒性物质，如蛋白酶抑制剂、溶血剂和神经毒素等，GMC中是否有毒素以及毒素的含量就成为争议的重要内容之一。5.伦理方面许多民族都有其独特的饮食习惯和制约，某些宗教团体禁止食用的动物基因转入他们通常食用的动物中（如将猪的基因转入绵羊中）,这可能触犯某些民族的饮食戒律;另外将动物基因转入植物中可能使素食者感到困惑。,(二)GMF的安全性评价,1.实质等同性原则(GMF与传统食品比较分析)该原则1993年由国际经济互助开发组织（OECD）提出,并已被大多数国家采用。该原则认为如果导入基因后产生的蛋白质经确认是安全的,或者是转基因作物和原作物在主要营养成分（脂肪、蛋白质、碳水化合物等）、形态和是否产生抗营养因子、毒性物质、过敏性蛋白等方面没有发生特殊的变化的话，则可以认为转基因作物在安全性上和原作物是同等的,对人类的影响是相似的,则无需对它的安全性再作进一步的分析。,转基因产品安全性涉及的内容,标记基因的传染：载体上，通常有一段或多段标记基因。,粪便中分离的变异菌株,转基因番茄,抗性基因,3.转基因产品安全性涉及的内容,转基因对非靶生物的影响：转基因作物的种植对于整个生态系统的影响,转cry基因作物,靶生物,非靶生物,非靶生物,非靶生物,3.转基因产品安全性涉及的内容,转基因的逃逸：转基因逃逸就是转入基因向野生近源物种流动。逃逸的途径主要有两种,-第一种是转基因植物腐烂后DNA残留被近源植物、微生物所捕获，而具有了某种特性（转基因特性）。-第二种途径：转基因植物花粉的飘飞。,超级杂草,DNA释放田间,抗除草剂转基因植株,腐烂,非转基因植物捕获,3.转基因产品安全性涉及的内容,花粉飘飞,转基因水稻,非转基因水稻,转基因产品,3.转基因产品安全性涉及的内容,食品过敏：过敏是免疫系统对特殊蛋白产生的一种反应。转基因食品中含有新基因所表达的新蛋白，有些可能是致敏原，有些蛋白质在胃肠内消化后的片段也可能有致敏性。,过敏反应,过敏原进入体内,转基因产品,3.转基因产品安全性涉及的内容,病毒重组：抗病毒转基因产品所用的外源基因和载体大多来源于病毒基因，这样会造成当病毒侵入转基因植物后，发生基因重组，产生新的病毒，产生变异，或产生新病毒。,植物病毒,被侵染的转基因植物,重组变异病毒,综合评价,有关新食品的安全性考虑应与那些存在着消费者健康危险因素的其他食品（如：可能受到有毒金属、致病菌、兽药和农药残留等污染的食品）相同。在安全性评估时应考虑新食品的消费者类型、人们对潜在危害的暴露程度以及与新食品加工有关的潜在危害影响。,安全性评价,转基因产品的安全性目前仍是前途未卜许多政府都采取了一些折中的做法将转基因产品贴上标识，选择权留给消费者。-强制性：欧盟15国及澳大利亚、新西兰、巴西、中国、加拿大、中国香港、日本、俄罗斯、韩国、瑞士等40多个国家或地区。-自愿性：美国、加拿大、俄罗斯、阿根廷等。,五.GMF管理现状,1.国际组织1993年“实质等同”原则国际经济互助开发组织(OECD)提出000年卡塔赫纳生物安全协定书,62个国家签署2001年生物安全议定书,130多个国家签署2003年生物技术食品的风险评估草案,226个国家欢迎2004年FAO颁布植物生物风险防范纲要,约130个国家已经采纳了这个独特的转基因生物风险评估标准。,2.美国,美国联邦政府公布了一个有关生物技术的协调管理框架书：经生物技术改造过的生物体同普通生物体相比，没有根本的区别；用生物技术生产的产品与用常规技术生产的同类产品相比，没有根本的差异。食品与药品管理局(FDA)农业部(USDA)环境保护局(EPA）,监管,2.美国是如何管理转基因的？,在美国，一个转基因作物，因其所带转基因的性质及最终产物的不同，须接受不同执法机构的监管1984年春，联邦政府在白宫自然资源及环境内阁委员会之下，建立了一个跨部委工作小组，来理清对生物技术产品的管理方法和权限。1986年6月26日美国联邦政府公布了一个有关生物技术的协调管理框架书结论是：经生物技术改造过的生物体同普通生物体相比，没有根本的区别；用生物技术生产的产品与用常规技术生产的同类产品相比，没有根本的差异。美国联邦政府的政策应该是对具体终端产品，而不是对其生产过程，进行监管。而且，此监管不能一概而论，应当立足于个案审批。对生物技术产品的监管，不需新的立法，而是要在现有法律框架下，立新的规范。而且，任何有关新规定的制定，都要通过公众听证，公众评议，要充分考虑公众意见。该规定本身还要经过监管机构之外的同行科学审议。,颜旸，美国南达科他州立大学生物及微生物系教授,2011-09-08,在这一协调管理框架下，对与生物技术作物有关的食品安全，根据现有相关法规，就由美国环保局EPA、美国食品和药品管理局FDA和美国农业部USDA共同监管。其中，FDA负责监督食品和食品添加剂方面的安全。它主要审查新的生物技术食物或食品添加剂是否同既有食物或食品添加剂一样安全，是否需要特别标记。USDA负责审查生物技术生物是否会成为侵害性生物。而EPA则负责保证生物技术产品及其衍生产品会不会对健康和环境产生不合理的影响。,USDA审查的是一个转基因作物是否会成为超级杂草，是否会成为新的病原。USDA不管该转基因作物或其产物是否有食品安全问题。一个转基因作物获得了USDA的批准，它能不能在生产上应用，能在什么地方种植养殖，转基因产物能在什么地方销售，以及能向谁销售，则由EPA管。EPA考虑的，一是种植该转基因作物对当地生态环境可能的影响，二是该转基因作物或其产物，作为食物，对人体健康可能的影响（如是否有毒，是否会引起过敏等）。获得EPA批准后，该转基因作物的产品要作为食品或食品添加剂上市，还要经FDA批准。FDA关注的是成品食物中是否含有有毒、有害成分或潜在有毒、有害成分。如有，是否含量在合理限度以下。另外，就是该食品成分是否与众不同，是否需要标记，以及怎样标记等。,美国法律规定，对转基因食物的安全审定需个案分析。但是，除了个案必须的特殊测定外，EPA也有三个标准，任何转基因蛋白都必须经受此标准的检验。这就是氨基酸序列相似性、蛋白质热稳定性和蛋白质酸解度。只要其中一个通不过或有疑问，这个转基因蛋白就不能进入食品。,蛋白质的毒性或有害性是由其特定氨基酸序列所决定的。绝大多数过敏原是蛋白质，而这些过敏原蛋白质以及能与其发生交叉反应的蛋白质的氨基酸序列是已知的。因此，EPA规定，能进入商品的转基因蛋白质，其氨基酸序列，不能与任何已知过敏原蛋白质的氨基酸序列有合理度以上的相似性，不能与任何可以同已知过敏原产生交叉反应的蛋白质的氨基酸序列有合理度以上的相似性，而且不能与其它任何有毒性的蛋白质的氨基酸序列有合理度以上的相似性。,蛋白质的毒性或有害性取决于蛋白质的特定组织结构。这一特定结构一旦被破坏，其毒性或有害性就会丧失或极大地减弱。由于很多食物原料都要经过热加工才能成为食品。因此，一个转基因蛋白质，即使它对人体有一定毒性或有害性，只要其经过一定热度的处理就会分解，也会变得对人体无害或有害性很低。按照EPA的规定，只有其毒性或有害性经合理加热后能降低到一合理度以下，这样的转基因蛋白质才可以进入经过热加工的食品。有些蛋白质耐热性很好，经过正常热处理加工（如炒、煎、煮、烤等），其特定结构也不会发生变化。这样的转基因蛋白质就通不过EPA这一关。有的蛋白质，只要遇上一定酸度的溶液就会解体或部分解体，这样的转基因蛋白质，即使它对人体有一定毒性或有害性，它也不会对食品安全带来危害。因为人的胃酸的酸度很高。只要胃酸能分解它，该转基因蛋白质对人体的毒性或有害性也就会丧失，或者大大降低。所以，只要一个转基因蛋白质有很好的酸稳定性，其特定结构在合理的酸度下不能发生合理的变化，EPA就不会批准该转基因蛋白质进入食品。,所有这些检测标准中都有一个合理度。这个合理度是由EPA组织有关专家委员会，针对特定蛋白质所制定，并通过了同行评议的。其依据，是现有的科技知识和实验数据。其原则，是危害要在统计不显著范围以内。而且，申请人或机构必须提供有关科技知识和实验数据来证明该转基因蛋白质没有食品安全问题。最后，通过了所有这些关口的基因作物，在美国能否在生产上实际应用，能否进入食品，还要看它有没有市场，以及有没有利润，还要看它能不能经受得起各种消费者组织的监督。比如，孟山都和先正达两公司早就开发出许多个转基因小麦品种，该转基因小麦品