轉(zhuǎn)基因檢測技術(shù)從一片空白到國際立足——記上海交通大學(xué)上海出

1、精品文檔i；走近科學(xué)yIW項II科普此系列flfifi上海市科普工作聯(lián)席會迎辦公室協(xié)辦I轉(zhuǎn)基因檢測技術(shù)：從一片空白到國際立足記上海交通大學(xué)、上海出入境檢驗檢疫局聯(lián)合團(tuán)隊的十年攻關(guān)本刊記者/李輝本期項目：水稻、玉米、油菜轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)檢測方法及標(biāo)準(zhǔn)化所獲獎項：2012年度上海市科技進(jìn)步獎一等獎完成單位：上海交通大學(xué)、上海岀入境檢驗檢疫局張大兵教授（左四）、潘良文研究員（左三）在與ISO專家交流近些年來，公眾對于轉(zhuǎn)基因食品安全的關(guān)注度日益增高。作為種植和進(jìn)口轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的大國，如何 更好地從技術(shù)層面對該類產(chǎn)品進(jìn)行把關(guān)，是我們國家必須直面和應(yīng)對的問題。上海交通大學(xué)張大兵教授與上海岀入境檢驗檢疫局潘

2、良文研究員的聯(lián)合團(tuán)隊，經(jīng)過十余年的持續(xù)攻關(guān)，建立了一套針對水稻、 玉米、油菜等轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因檢測方法，這套方法被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 （ISO）采納從而上升為國際標(biāo)準(zhǔn)。他們還建立了其他一系列轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測的新方法，建立了國際上首個轉(zhuǎn)基因 生物安全檢測數(shù)據(jù)庫。這些工作，為我國的轉(zhuǎn)基因檢測實踐奠定了堅實的基礎(chǔ)。也正是這些工作，為他們 贏得了上海市2012年度科技進(jìn)步獎一等獎的榮譽(yù)。十多年前，國內(nèi)轉(zhuǎn)基因檢測幾乎空白張大兵教授與潘良文研究員團(tuán)隊的工作，要從十余年前說起，當(dāng)時轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品受關(guān)注的程度還不是很高。直接推動我們國家開始重視轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測工作的事件，是113個國家于2000年1月在加拿大簽署了

3、聯(lián)合國生物安全協(xié)定書。協(xié)定書中明確規(guī)定，消費(fèi)者對轉(zhuǎn)基因食品擁有知情權(quán)。中國是簽署國之一。加拿大會議之后，國務(wù)院有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)十分重視，要求科研工作者加強(qiáng)對轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究。在上海，市科委迅速做岀了響應(yīng)，向社會發(fā)布了轉(zhuǎn)基因檢測技術(shù)的項目申請指南。張大兵與潘良文兩支團(tuán)隊的合作，即從這一次的項目聯(lián)合申請開始。在此之前，他們兩人只是因為共同的轉(zhuǎn)基因研究興趣，在一次學(xué)術(shù)會議上認(rèn)識并互相欣賞。當(dāng)時，國內(nèi)還沒有成熟的針對轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的定性、定量檢測技術(shù)，更沒有相關(guān)國家或行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在基本空白的基礎(chǔ)上，經(jīng)過三年的研究，他們?nèi)〉昧艘幌盗械拈_創(chuàng)性成果，并且獲得了 2004年度上海市科技進(jìn)步獎一等獎的認(rèn)可。在此

4、之后，他們的合作團(tuán)隊針對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的檢測更加深入，從針對幾種產(chǎn)品延展為針對更廣范圍的 產(chǎn)品，從初步的定性定量方法走向了更成熟全面、上升為國家標(biāo)準(zhǔn)乃至國際標(biāo)準(zhǔn)的方法。是不是？有多少？轉(zhuǎn)基因檢測事實上主要圍繞定性和定量這兩個“知情權(quán)”的核心問題展開。“定性”一一是不是轉(zhuǎn)基 因產(chǎn)品，“定量”一一含什么成分的轉(zhuǎn)基因以及含量多少。由于各個國家對轉(zhuǎn)基因的態(tài)度不同，對定性和 定量的定義也有所不同。比如對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品一直持開放態(tài)度的美國，就不要求商家對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品必須標(biāo)識。而歐洲和亞洲一些 國家，則持不同程度的謹(jǐn)慎態(tài)度。歐洲議會于1997年通過的新食品規(guī)程決議，規(guī)定歐盟成員國上市的任何轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品必須貼上轉(zhuǎn)基 因標(biāo)

5、簽。2001年11月，歐盟修改了轉(zhuǎn)基因食品法規(guī)，規(guī)定凡含有0.9%以上轉(zhuǎn)基因DNA或蛋白質(zhì)的農(nóng)作物或食品必須進(jìn)行標(biāo)識。在亞洲，韓國政府從 2001年開始，以3%為界限實施標(biāo)簽制度。日本在 2001年實行1%標(biāo)簽制度。中國 政府則規(guī)定只要含有轉(zhuǎn)基因成分，一律需要標(biāo)識。內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因檢測方法，從提出到完善張大兵和潘良文團(tuán)隊這次獲獎的內(nèi)容，集中于他們針對水稻、玉米、油菜轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因檢 測方法的研究成果。轉(zhuǎn)基因的檢測方法其實可以從轉(zhuǎn)基因的基本原理說起。如所周知，所謂“轉(zhuǎn)”基因，是將人工分離和 修飾過的基因?qū)氲缴矬w基因組中。那么也就是說，對一種產(chǎn)品是否是轉(zhuǎn)基因的檢測，關(guān)鍵在于在它的 成分中有否

6、檢出外源基因。人們對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品中轉(zhuǎn)基因成分的檢測，主要分兩個步驟：提取出產(chǎn)品的DNA然后再用一種生物化學(xué)反應(yīng)來檢測其中的轉(zhuǎn)基因成分。在第二個步驟中，現(xiàn)在檢驗部門一般采用的是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR。但在提取產(chǎn)品DNA勺過程中，如果提取被檢測產(chǎn)品的DNA沒有成功，或者是提取 DNA中有PCR反應(yīng)的抑制物質(zhì)，那么在PCF檢測時，就檢測不出轉(zhuǎn)基因成分。顯然，這并不能說明被檢產(chǎn)品中沒有轉(zhuǎn)基因成分。分子特征分析檢測新技術(shù)研岌一定要規(guī)避這種情況的岀現(xiàn)。這也正是內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因檢測法的一個特點(diǎn)所在。食用安全評價環(huán)境安 全評價 與監(jiān)測針對轉(zhuǎn)基因的評價主要有三方面：轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品帶來的環(huán)境影響；轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品對人體所造成的影響

7、；轉(zhuǎn) 基因產(chǎn)品本身所含有的成分。上海交通大學(xué)和上海岀入境檢驗檢疫局的工作主要針對第三個方面展開，并 進(jìn)一步細(xì)化為三個方向3歡迎下載精品文檔所謂內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因，是指具有物種特異性、拷貝數(shù)恒定、不顯示等位基因變化的保守DNA序列。也就是說，內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因是物種間區(qū)別的遺傳標(biāo)志某一物種內(nèi)的不同品種均含有該內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因的特異性片段， 但其他物種卻不含有該片段。再簡單來說，如果從一個樣品的DNA中檢測到了水稻的內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因，那么這一樣品必然含有水稻的 DNA。有了內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因?qū)?DNA勺檢測，對外源基因 PCR檢測的準(zhǔn)確性就有了保證。但難點(diǎn)在于，迄今為止雖 然許多物種已開發(fā)出內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因，但是水稻、番茄、油菜、番木瓜等

8、常見產(chǎn)品的內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因開發(fā)工作之前 做的并不多。在過去的十余年研究中，項目組通過大量研究，系統(tǒng)地建立了適合于主要轉(zhuǎn)基因作物的內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因檢 測系統(tǒng)，如水稻SPS油菜HMG I/Y、棉花Sadi、番茄LAT52和番木瓜Chy基因等。項目組依據(jù)這些內(nèi)標(biāo) 準(zhǔn)基因，建立了結(jié)合PCR技術(shù)的一整套轉(zhuǎn)基因檢測體系。這些工作，是項目組獲得上海市 2012 年度科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎的重要組成部分。值得祝賀的是， 在 2012 年到 2013 年這段時間里，他們的工作又進(jìn)一步獲得了 ISO 的認(rèn)可。2013年，ISO正式公布了新版的ISO 21569和ISO 21570標(biāo)準(zhǔn)，分別增加了用于轉(zhuǎn)基因水稻和番茄內(nèi) 標(biāo)準(zhǔn)基因

9、的定性和定量檢測的普通 PCR檢測方法和實時熒光 PCR檢測方法。這些檢測方法正是由上海交通 大學(xué)和上海出入境檢驗檢疫局的聯(lián)合團(tuán)隊完成的。“轉(zhuǎn)基因檢測的國際標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)之前沒有人搞過的，十年前在國際上也是一個新興領(lǐng)域。”潘良文說， 在國家質(zhì)檢部門工作的他，對標(biāo)準(zhǔn)有著天然的敏感性。 “大概 2004 年的時候，我就想著是否我們也可以參 與制定一些國際的轉(zhuǎn)基因檢測標(biāo)準(zhǔn)。 ”2004 年，在經(jīng)得國家標(biāo)委的推薦后， 潘良文、 張大兵先后加入了 ISO 轉(zhuǎn)基因標(biāo)準(zhǔn)制定工作組。一項國際標(biāo)準(zhǔn)的提案要成為國際標(biāo)準(zhǔn)，必須進(jìn)行國際協(xié)同實驗驗證。在項目組內(nèi)部進(jìn)行過多次比對試 驗的基礎(chǔ)上， 2004-2006 年，項目

10、組邀請了來自德國、加拿大、荷蘭、阿根廷、斯洛文尼亞等多個國家的 國際知名檢測實驗室參加協(xié)同實驗驗證，并取得圓滿成功。這表明，上海團(tuán)隊建立的內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因檢測方法 是可行的。2009年以來，上海項目組所提交的檢測方法順利通過了ISO組織的委員會內(nèi)部草案、委員會草案和國際標(biāo)準(zhǔn)草案的階段投票， 最終在2013年由ISO宣布成為國際轉(zhuǎn)基因檢測標(biāo)準(zhǔn)方法。這標(biāo)志著由我國在轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品領(lǐng)域所制定的檢測方法首次上升為ISO國際標(biāo)準(zhǔn)。方法標(biāo)準(zhǔn)化為什么重要每個國家對于轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的種植和進(jìn)口都有相應(yīng)的法規(guī)進(jìn)行管理。 但是爭議在所難免。同樣的產(chǎn)品在一家單位檢測有轉(zhuǎn)基因成分，在另外一個地方卻可能檢測沒有，或 者檢測出的成分含

11、量不一致。不同的檢測結(jié)果，除了各單位技術(shù)能力不同的原因，也與使用的方法不同有 關(guān)。為了使不同國家、不同實驗室的檢測結(jié)果保持一致，保證轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易的安全有序，各方制 定和使用的檢測方法就需要一致。這也正是標(biāo)準(zhǔn)方法的意義所在。2000 年，歐盟成立了轉(zhuǎn)基因生物檢測網(wǎng)絡(luò)實驗室，專門負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物檢測方法的國際標(biāo)準(zhǔn)化工 作。目前它由 70 多個執(zhí)行實驗室組成，分布在歐盟各成員國內(nèi)。2004 年，張大兵教授作為發(fā)展中國家的第一位學(xué)者，應(yīng)邀參加歐盟轉(zhuǎn)基因生物檢測網(wǎng)絡(luò)實驗室的年會 并作專題發(fā)言； 2013年，歐盟轉(zhuǎn)基因生物檢測網(wǎng)絡(luò)實驗室又正式邀請張大兵教授代表中國，作為合作伙伴 參與其技術(shù)網(wǎng)絡(luò)。

12、方法的創(chuàng)新與數(shù)據(jù)的積累上海交通大學(xué)與上海出入境檢驗檢疫局是兩家不同性質(zhì)的單位。 相對而言， 后者更關(guān)注方法的標(biāo)準(zhǔn)化， 而前者則更關(guān)注方法的創(chuàng)新。2010-2013 年，上海交通大學(xué)課題組在經(jīng)過系統(tǒng)分析轉(zhuǎn)基因成分檢測的各個技術(shù)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，提出 了一種加快檢測速度的可視化等溫檢測新方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)，是可以在1個小時之內(nèi)，完成對轉(zhuǎn)基因玉米和大豆的 DNA提取以及轉(zhuǎn)基因成分檢測。 而按照過去的方法，這一過程要在實驗室經(jīng)歷一系列的耗時過程。這種方法的應(yīng)用，使針對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的 現(xiàn)場測試、田間測試成為可能。由于轉(zhuǎn)基因的產(chǎn)品種類越來越多，對應(yīng)的檢測方法也趨于多樣化。所以，建設(shè)一個公共的平臺，對所 有已知

13、方法進(jìn)行收集整理，也成為了項目組在開發(fā)新方法之外的追求目標(biāo)。2008 年，項目組開發(fā)了轉(zhuǎn)基因生物安全檢測數(shù)據(jù)庫(GMD，D )，將目前主要商業(yè)化應(yīng)用的轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行了整理和收集，特別是涵蓋了外源基因序列和檢測方法兩方面重要的數(shù)據(jù)。這兩種數(shù)據(jù)都是檢測所必需的，但由于國外研發(fā)者一般不愿意公開其開發(fā)的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的外源基因序 列和檢測方法，不同檢測單位往往不得不做同樣的檢測方法研究。有了公共平臺將這些成果呈現(xiàn)出來，重 復(fù)性的研究工作就可以減少或者避免了。目前，項目組開發(fā)的數(shù)據(jù)庫一共涵蓋了 180 多個轉(zhuǎn)基因生物的轉(zhuǎn)基因信息，外源基因序列 140 多條， 對應(yīng)的檢測方法 500 多套， 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)產(chǎn)品信息 60多條。 該數(shù)據(jù)的開發(fā)和開放得到了國際同行和多個