转基因检测技术从一片空白到国际立足——记上海交通大学上海出

转基因检测技术：从一片空白到国际立足记上海交通大学、上海出入境检验检疫局联合团队的十年攻关本刊记者/李 辉本期项目：水稻、玉米、油菜转基因产品内标准检测方法及标准化所获奖项：2012年度上海市科技进步奖一等奖完成单位：上海交通大学、上海出入境检验检疫局张大兵教授（左四）、潘良文研究员（左三）在与ISO专家交流近些年来，公众对于转基因食品安全的关注度日益增高。作为种植和进口转基因农产品的大国，如何更好地从技术层面对该类产品进行把关，是我们国家必须直面和应对的问题。上海交通大学张大兵教授与上海出入境检验检疫局潘良文研究员的联合团队，经过十余年的持续攻关，建立了一套针对水稻、玉米、油菜等转基因产品的内标准基因检测方法，这套方法被国际标准化组织（ISO）采纳从而上升为国际标准。他们还建立了其他一系列转基因产品检测的新方法，建立了国际上首个转基因生物安全检测数据库。这些工作，为我国的转基因检测实践奠定了坚实的基础。也正是这些工作，为他们赢得了上海市2012年度科技进步奖一等奖的荣誉。十多年前，国内转基因检测几乎空白张大兵教授与潘良文研究员团队的工作，要从十余年前说起，当时转基因产品受关注的程度还不是很高。直接推动我们国家开始重视转基因产品检测工作的事件，是113个国家于2000年1月在加拿大签署了联合国生物安全协定书。协定书中明确规定，消费者对转基因食品拥有知情权。中国是签署国之一。加拿大会议之后，国务院有关领导十分重视，要求科研工作者加强对转基因生物技术标准的研究。在上海，市科委迅速做出了响应，向社会发布了转基因检测技术的项目申请指南。张大兵与潘良文两支团队的合作，即从这一次的项目联合申请开始。在此之前，他们两人只是因为共同的转基因研究兴趣，在一次学术会议上认识并互相欣赏。当时，国内还没有成熟的针对转基因农产品的定性、定量检测技术，更没有相关国家或行业技术标准。在基本空白的基础上，经过三年的研究，他们取得了一系列的开创性成果，并且获得了2004年度上海市科技进步奖一等奖的认可。在此之后，他们的合作团队针对转基因产品的检测更加深入，从针对几种产品延展为针对更广范围的产品，从初步的定性定量方法走向了更成熟全面、上升为国家标准乃至国际标准的方法。是不是？有多少？转基因检测事实上主要围绕定性和定量这两个“知情权”的核心问题展开。“定性”是不是转基因产品，“定量”含什么成分的转基因以及含量多少。由于各个国家对转基因的态度不同，对定性和定量的定义也有所不同。比如对转基因产品一直持开放态度的美国，就不要求商家对转基因产品必须标识。而欧洲和亚洲一些国家，则持不同程度的谨慎态度。欧洲议会于1997年通过的新食品规程决议，规定欧盟成员国上市的任何转基因产品必须贴上转基因标签。2001年11月，欧盟修改了转基因食品法规，规定凡含有0.9%以上转基因DNA或蛋白质的农作物或食品必须进行标识。在亚洲，韩国政府从2001年开始，以3%为界限实施标签制度。日本在2001年实行1%标签制度。中国政府则规定只要含有转基因成分，一律需要标识。内标准基因检测方法，从提出到完善张大兵和潘良文团队这次获奖的内容，集中于他们针对水稻、玉米、油菜转基因产品的内标准基因检测方法的研究成果。转基因的检测方法其实可以从转基因的基本原理说起。如所周知，所谓“转”基因，是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中。那么也就是说，对一种产品是否是转基因的检测，关键在于在它的成分中有否检出外源基因。人们对转基因产品中转基因成分的检测，主要分两个步骤：提取出产品的DNA，然后再用一种生物化学反应来检测其中的转基因成分。在第二个步骤中，现在检验部门一般采用的是聚合酶链式反应（PCR）。但在提取产品DNA的过程中，如果提取被检测产品的DNA没有成功，或者是提取DNA中有PCR反应的抑制物质，那么在PCR检测时，就检测不出转基因成分。显然，这并不能说明被检产品中没有转基因成分。一定要规避这种情况的出现。这也正是内标准基因检测法的一个特点所在。针对转基因的评价主要有三方面：转基因产品带来的环境影响；转基因产品对人体所造成的影响；转基因产品本身所含有的成分。上海交通大学和上海出入境检验检疫局的工作主要针对第三个方面展开，并进一步细化为三个方向所谓内标准基因，是指具有物种特异性、拷贝数恒定、不显示等位基因变化的保守DNA序列。也就是说，内标准基因是物种间区别的遗传标志某一物种内的不同品种均含有该内标准基因的特异性片段，但其他物种却不含有该片段。再简单来说，如果从一个样品的DNA中检测到了水稻的内标准基因，那么这一样品必然含有水稻的DNA。有了内标准基因对DNA的检测，对外源基因PCR检测的准确性就有了保证。但难点在于，迄今为止虽然许多物种已开发出内标准基因，但是水稻、番茄、油菜、番木瓜等常见产品的内标准基因开发工作之前做的并不多。在过去的十余年研究中，项目组通过大量研究，系统地建立了适合于主要转基因作物的内标准基因检测系统，如水稻SPS、油菜HMG I/Y、棉花SadI、番茄LAT52和番木瓜Chy基因等。项目组依据这些内标准基因，建立了结合PCR技术的一整套转基因检测体系。这些工作，是项目组获得上海市2012年度科学技术进步奖一等奖的重要组成部分。值得祝贺的是，在2012年到2013年这段时间里，他们的工作又进一步获得了ISO的认可。2013年，ISO正式公布了新版的ISO 21569和ISO 21570标准，分别增加了用于转基因水稻和番茄内标准基因的定性和定量检测的普通PCR检测方法和实时荧光PCR检测方法。这些检测方法正是由上海交通大学和上海出入境检验检疫局的联合团队完成的。“转基因检测的国际标准，国内之前没有人搞过的，十年前在国际上也是一个新兴领域。”潘良文说，在国家质检部门工作的他，对标准有着天然的敏感性。“大概2004年的时候，我就想着是否我们也可以参与制定一些国际的转基因检测标准。”2004年，在经得国家标委的推荐后，潘良文、张大兵先后加入了ISO转基因标准制定工作组。一项国际标准的提案要成为国际标准，必须进行国际协同实验验证。在项目组内部进行过多次比对试验的基础上，2004-2006年，项目组邀请了来自德国、加拿大、荷兰、阿根廷、斯洛文尼亚等多个国家的国际知名检测实验室参加协同实验验证，并取得圆满成功。这表明，上海团队建立的内标准基因检测方法是可行的。2009年以来，上海项目组所提交的检测方法顺利通过了ISO组织的委员会内部草案、委员会草案和国际标准草案的阶段投票，最终在2013年由ISO宣布成为国际转基因检测标准方法。这标志着由我国在转基因产品领域所制定的检测方法首次上升为ISO国际标准。方法标准化为什么重要每个国家对于转基因产品的种植和进口都有相应的法规进行管理。但是争议在所难免。同样的产品在一家单位检测有转基因成分，在另外一个地方却可能检测没有，或者检测出的成分含量不一致。不同的检测结果，除了各单位技术能力不同的原因，也与使用的方法不同有关。为了使不同国家、不同实验室的检测结果保持一致，保证转基因产品进出口贸易的安全有序，各方制定和使用的检测方法就需要一致。这也正是标准方法的意义所在。2000年，欧盟成立了转基因生物检测网络实验室，专门负责农业转基因生物检测方法的国际标准化工作。目前它由70多个执行实验室组成，分布在欧盟各成员国内。2004年，张大兵教授作为发展中国家的第一位学者，应邀参加欧盟转基因生物检测网络实验室的年会并作专题发言；2013年，欧盟转基因生物检测网络实验室又正式邀请张大兵教授代表中国，作为合作伙伴参与其技术网络。方法的创新与数据的积累上海交通大学与上海出入境检验检疫局是两家不同性质的单位。相对而言，后者更关注方法的标准化，而前者则更关注方法的创新。2010-2013年，上海交通大学课题组在经过系统分析转基因成分检测的各个技术环节的基础上，提出了一种加快检测速度的可视化等温检测新方法。这种方法的优点，是可以在1个小时之内，完成对转基因玉米和大豆的DNA提取以及转基因成分检测。而按照过去的方法，这一过程要在实验室经历一系列的耗时过程。这种方法的应用，使针对转基因产品的现场测试、田间测试成为可能。由于转基因的产品种类越来越多，对应的检测方法也趋于多样化。所以，建设一个公共的平台，对所有已知方法进行收集整理，也成为了项目组在开发新方法之外的追求目标。2008年，项目组开发了转基因生物安全检测数据库（GMDD，），将目前主要商业化应用的转基因生物进行了整理和收集，特别是涵盖了外源基因序列和检测方法两方面重要的数据。这两种数据都是检测所必需的，但由于国外研发者一般不愿意公开其开发的转基因产品的外源基因序列和检测方法，不同检测单位往往不得不做同样的检测方法研究。有了公共平台将这些成果呈现出来，重复性的研究工作就可以减少或者避免了。目前，项目组开发的数据库一共涵盖了180多个转基因生物的转基因信息，外源基因序列140多条，对应的检测方法500多套，标准物质产品信息60多条。该数据的开发和开放得到了国际同行和