轉(zhuǎn)基因食品安全性研究現(xiàn)狀

轉(zhuǎn)基因食品安全性研究現(xiàn)狀

自1983年獲得世界第一次運(yùn)動(dòng)成功以來(lái)，以轉(zhuǎn)移技術(shù)為核心的現(xiàn)代生物技術(shù)迅速發(fā)展。目前轉(zhuǎn)基因成功的植物已超過(guò)120多類(lèi),3000多種轉(zhuǎn)基因植物已被各國(guó)批準(zhǔn)進(jìn)入田間試驗(yàn)。全球轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物種植面積大幅度增長(zhǎng),1999年已達(dá)3900萬(wàn)公頃,其市場(chǎng)價(jià)值達(dá)30億美元。轉(zhuǎn)基因食品將在未來(lái)的國(guó)際市場(chǎng)占據(jù)越來(lái)越重要的地位。隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)作物食品的商品化生產(chǎn),食品安全性越來(lái)越受到廣泛的關(guān)注。傳統(tǒng)的毒理學(xué)的食品安全性評(píng)價(jià)方法已不能完全適應(yīng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)食品。從20世紀(jì)90年代起,聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織多次召開(kāi)聯(lián)合專(zhuān)家咨詢(xún)會(huì)議,專(zhuān)門(mén)討論生物技術(shù)食品安全評(píng)價(jià)時(shí)的一般性和特殊性的問(wèn)題,并督促各國(guó)政府建立一個(gè)完善的食品法規(guī),以適應(yīng)轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)展需要,并使此法規(guī)與不斷發(fā)展的新技術(shù)相適應(yīng)。人們對(duì)目前轉(zhuǎn)基因食品的擔(dān)憂(yōu)基本可歸為以下3類(lèi):①轉(zhuǎn)基因食品里加入的新基因在無(wú)意中對(duì)消費(fèi)者造成健康威脅;②轉(zhuǎn)基因作物中的新基因給食品鏈其他環(huán)節(jié)造成無(wú)疑的不良后果③人為強(qiáng)化轉(zhuǎn)基因作物的生存競(jìng)爭(zhēng)性,對(duì)自然界多樣性的影響。其中人們最為關(guān)心的是轉(zhuǎn)基因食品對(duì)人體健康是否安全?轉(zhuǎn)基因食品與市場(chǎng)銷(xiāo)售的常規(guī)食品相比,有無(wú)不安全的成分?這樣就需要對(duì)其主要營(yíng)養(yǎng)成分、微量營(yíng)養(yǎng)成分、抗?fàn)I養(yǎng)因子的變化、有無(wú)毒性物質(zhì)。有無(wú)過(guò)敏性蛋白以及轉(zhuǎn)入基因的穩(wěn)定性和插入突變等進(jìn)行檢測(cè),重點(diǎn)是檢測(cè)其特定差異。此外一個(gè)比較集中的問(wèn)題是轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品標(biāo)記基因的安全性評(píng)價(jià)。目前,國(guó)內(nèi)外關(guān)于轉(zhuǎn)基因食品和轉(zhuǎn)基因食品成分安全性評(píng)價(jià)可概括為以下幾點(diǎn):①轉(zhuǎn)基因食品中基因修飾導(dǎo)致的“新”基因產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)學(xué)評(píng)價(jià)(比如營(yíng)養(yǎng)促進(jìn)活血法、抗?fàn)I養(yǎng)因子的改變),毒理學(xué)評(píng)價(jià)(如免疫毒性、神經(jīng)毒性、致癌性或反制度性)以及過(guò)敏效應(yīng)(是否為過(guò)敏源)②由于新基因的編碼過(guò)程造成現(xiàn)有基因產(chǎn)物水平的改變③新基因或已有基因產(chǎn)物水平法上改變后,對(duì)作物新陳代謝效應(yīng)的間接影響,如導(dǎo)致新成分或已存在成分的改變④基因改變可能導(dǎo)致突變,例如:基因編碼或控制序列被中斷,或沉默基因被激活而產(chǎn)生新的成分,或是現(xiàn)有成分的含量發(fā)生變化⑤轉(zhuǎn)基因食品和食品成分?jǐn)z入后基因轉(zhuǎn)移到腸道微生物引起的后果。⑥遺傳工程體的生活史及插入基因的穩(wěn)定性。當(dāng)然還有一些其他方面的問(wèn)題,比如轉(zhuǎn)基因和食品成分釋放入環(huán)境安全性問(wèn)題,這屬于環(huán)境安全性問(wèn)題,暫時(shí)不討論。1轉(zhuǎn)世生物食品的安全評(píng)價(jià)1.1其他具體的安全性評(píng)價(jià)在考慮轉(zhuǎn)基因生物食品時(shí),對(duì)遺傳工程體(GMO)的特性分析是第一個(gè)要考慮的問(wèn)題。分析遺傳工程體本身的特性,有助于判斷某種新食品與現(xiàn)有食品是否有顯著差異。分析的內(nèi)容主要包括:供體、基因修飾及插入DNA、受體這三個(gè)方面。供體的分析主要集中在供體的來(lái)源、分類(lèi)、學(xué)名;與其他物種的關(guān)系;作為食品使用的歷史;含有獨(dú)立時(shí);過(guò)敏性;傳染性(微生物);是否存在營(yíng)養(yǎng)因子和生理活性物質(zhì);關(guān)鍵性營(yíng)養(yǎng)成分。基因修飾及插入的分析包括介導(dǎo)物和基因構(gòu)成;DNA成分描述,包括來(lái)源、轉(zhuǎn)移方法;助催劑活性。受體的分析包括與供體相比的標(biāo)型特征;引入基因表現(xiàn)水平和穩(wěn)定性;新基因拷貝量;引入基因移動(dòng)的可能性;引入基因的功能;插入片段的特征。需要說(shuō)明潛在危險(xiǎn)并不等于現(xiàn)實(shí)危險(xiǎn),因此不能一提到安全性評(píng)估便認(rèn)為轉(zhuǎn)基因植物已存在固有的實(shí)際危險(xiǎn)。目前國(guó)際上普遍認(rèn)為:潛在危險(xiǎn)性=有害概率×有害程度。此外還應(yīng)考慮其帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)利益的有利的一面,即權(quán)衡利弊,判斷轉(zhuǎn)基因植物所能存在的危險(xiǎn)是否能被接受。即可接受危險(xiǎn)=有害概率×有害程度產(chǎn)品效益=有害概率×有害程度產(chǎn)品效益轉(zhuǎn)基因食品安全性評(píng)價(jià)的程序基本上包括這樣幾個(gè)方面:①新基因產(chǎn)品的特性的研究;②分析營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和已知毒素含量的變化;③潛在致敏性的研究;④轉(zhuǎn)基因食品與動(dòng)物或人類(lèi)的腸道中的微生物群進(jìn)行基因交換的可能及其影響;⑤活體和離體的毒理和營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)。目前轉(zhuǎn)基因食品安全性評(píng)價(jià)的最為實(shí)際的途徑是使用實(shí)質(zhì)等同性原則(substantialequivalence)。這一原則是經(jīng)濟(jì)合作組織1993年提出的。其概念是:如果某種新食品或食品成分與已經(jīng)存在的某成分在實(shí)質(zhì)上相同,那么在安全性方面,前者可以與后者等同處理及新食品與傳統(tǒng)食品同樣安全。需要指出實(shí)質(zhì)等同性本身并不是危險(xiǎn)性分析,而是對(duì)新食品與傳統(tǒng)市售食品相對(duì)的安全性比較。它是一種動(dòng)態(tài)的過(guò)程,既可以是很簡(jiǎn)單的比較,也可能需要很長(zhǎng)時(shí)間,這完全取決于已有經(jīng)驗(yàn)和食品成分的性質(zhì)。GMO的安全性評(píng)價(jià)必須考慮由于食品來(lái)源中的基因修飾而導(dǎo)致的預(yù)期效應(yīng)和意外變化。基因修飾可能導(dǎo)致生物表型的未預(yù)料的效應(yīng),如生長(zhǎng)的變化、環(huán)境適應(yīng)性的減弱等。通常這些效應(yīng)可以很容易的被排除出去,但也有某些未預(yù)料效應(yīng)如關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)成分濃度的變化、天然毒素水平的升高等,如沒(méi)有特定的安全性評(píng)價(jià)是不容易被發(fā)現(xiàn)的。實(shí)質(zhì)等同性的概念將基因工程食品歸為三類(lèi):①轉(zhuǎn)基因食品或食品成分等同于現(xiàn)有的食物如果某一轉(zhuǎn)基因或成分與某一現(xiàn)有食品具有實(shí)質(zhì)等同性,那么就沒(méi)有必要考慮獨(dú)立和營(yíng)養(yǎng)方面的安全性,兩者應(yīng)同等對(duì)待。如轉(zhuǎn)病毒外殼蛋白質(zhì)基因的抗病毒植物及其產(chǎn)品。因?yàn)閭鹘y(tǒng)產(chǎn)品就含有病毒,人們長(zhǎng)期使用后并未見(jiàn)有中毒史,故對(duì)這類(lèi)產(chǎn)品可不必進(jìn)一步的安全性評(píng)估。②除了某些特定差異外,與現(xiàn)有食品具有實(shí)質(zhì)等同性如果除了新出現(xiàn)的性狀,該食品與現(xiàn)有食品具有實(shí)質(zhì)等同性,則應(yīng)該進(jìn)一步分析兩種食品確定的差異,包括:①引入的遺傳物質(zhì)是編碼一種蛋白質(zhì)還是多種蛋白質(zhì),是否產(chǎn)生其它物質(zhì)②是否改變內(nèi)源成分或產(chǎn)生新的化合物,引入DNA和信使RNA(mRNA)本身不會(huì)有安全性問(wèn)題,因?yàn)樗猩矬w的DNA都是有四種堿基組合而成的,但應(yīng)對(duì)引入基因的穩(wěn)定性及發(fā)生基因轉(zhuǎn)移的可能性作必要的分析。比如轉(zhuǎn)Bt基因的抗蟲(chóng)植物,或轉(zhuǎn)入新的蛋白基因后獲得的抗病植物及其產(chǎn)品。其安全性評(píng)估應(yīng)集中針對(duì)插入基因的表達(dá)產(chǎn)物,不應(yīng)過(guò)分強(qiáng)調(diào)去分析其它形狀,也不必考慮DNA或mRNA本身是否有毒性,因?yàn)樗猩锏腄NA構(gòu)成元素都是一樣的。新食品的安全性評(píng)估應(yīng)主要考慮基因產(chǎn)物及其功能,即蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能和特異性,以及食用歷史。此類(lèi)信息應(yīng)該在前期進(jìn)行評(píng)價(jià),然后決定是否需要,以及采用何種適合的安全評(píng)價(jià)方法來(lái)確定蛋白質(zhì)的安全性。目前已知只有少數(shù)蛋白質(zhì)對(duì)脊椎動(dòng)物有毒性(包括細(xì)菌毒素和動(dòng)物毒素),這些蛋白的特性多數(shù)基因明確。了解引入基因/蛋白質(zhì)的來(lái)源、序列及其功能,便可明確其蛋白質(zhì)的安全性。通常人們對(duì)通過(guò)基因修飾引入食品中的蛋白質(zhì)已經(jīng)了解得比較清楚,而且已知它不對(duì)脊椎動(dòng)物產(chǎn)生毒性作用。若在研究中發(fā)現(xiàn)該蛋白質(zhì)不表現(xiàn)出特異的功能,一般不需要做進(jìn)一步的安全測(cè)試。若通過(guò)證實(shí)與已知蛋白質(zhì)毒素、過(guò)敏源不具有類(lèi)似的氨基酸順序,可以在模擬哺乳動(dòng)物胃、腸環(huán)境下進(jìn)行蛋白質(zhì)快速水解來(lái)測(cè)定其水解速率。若蛋白質(zhì)不能被快速降解,則應(yīng)考慮進(jìn)一步的檢驗(yàn)如急性毒性試驗(yàn)、過(guò)敏檢測(cè)等。蛋白質(zhì)具有酶的功能,則可產(chǎn)生碳水化合物、脂肪、油或小分子化合物。對(duì)碳水化合物來(lái)說(shuō)主要是淀粉的改造,如直鏈淀粉和支鏈淀粉的含量分枝性。這種修飾的淀粉可能在功能和生理上與食品通常存在的淀粉一樣,因此不會(huì)引起任何特殊的安全性問(wèn)題。但是若水果或是蔬菜中產(chǎn)生了高濃的這樣的不易消化的碳水化合物(正常情況下蔬菜和水果中很低),或者經(jīng)修飾后可將易消化的碳水化合物轉(zhuǎn)成不易消化的形式,則應(yīng)對(duì)其營(yíng)養(yǎng)和生物功能作進(jìn)一步分析。③某一食品沒(méi)有比較的基礎(chǔ),即與現(xiàn)有食品沒(méi)有實(shí)質(zhì)等同性若某一食物或食物成分沒(méi)有比較的基礎(chǔ),也就是說(shuō),沒(méi)有相應(yīng)或類(lèi)似的食品作為比較,這并不意味著他一定不安全,但必需考慮這種食品的安全性和營(yíng)養(yǎng)性。首先應(yīng)分析受體生物、遺傳操作和插入DNA、遺傳工程體及其產(chǎn)物特性如表型、化學(xué)和營(yíng)養(yǎng)成分等,若插入基因功能不很清楚,同時(shí)應(yīng)考慮供體生物的背景資料。1.2食品安全評(píng)價(jià)的一些問(wèn)題1.2.1營(yíng)養(yǎng)方面的問(wèn)題食物過(guò)敏是一個(gè)世界關(guān)注的公共衛(wèi)生問(wèn)題。有資料表明有近2%的成年人和4%~6%的兒童患有食物過(guò)敏。食物過(guò)敏是指食品中存在的抗原分子的不良免疫介導(dǎo)反應(yīng)。過(guò)敏反應(yīng)是免疫球蛋白E(IgE)與過(guò)敏源的相互作用引起的。實(shí)際上所有的過(guò)敏源都是蛋白質(zhì),盡管食物中含有多種蛋白質(zhì),但只有幾種蛋白質(zhì)是過(guò)敏源,并且只有某些人對(duì)其過(guò)敏。目前為止發(fā)現(xiàn)的過(guò)敏性物質(zhì)一共有93種。值得注意的是過(guò)敏蛋白受環(huán)境因素的影響。比如北美和西歐的人群花生過(guò)敏的頻率很高,但在其他食用花生的國(guó)家則極少發(fā)生。由于食品的進(jìn)口和出口增加,近幾年已經(jīng)認(rèn)為進(jìn)口食品是食品過(guò)敏的新來(lái)源,所以改變膳食結(jié)構(gòu)在引起過(guò)敏反應(yīng)中有重要的作用。對(duì)過(guò)敏反應(yīng)的安全評(píng)價(jià)程序首先是了解被轉(zhuǎn)移的基因來(lái)源的特征。若編碼一種蛋白質(zhì)的基因來(lái)自于已知的過(guò)敏源,或其蛋白質(zhì)氨基酸序列分析結(jié)果顯示其有過(guò)敏的可能性,并且其編碼蛋白在基因工程體的食用部分表達(dá),則需對(duì)此進(jìn)行檢測(cè)以確定是否編碼某種過(guò)敏源。1.2.2微管相關(guān)基因突變?cè)S多食品生物本身就能產(chǎn)生大量的毒性物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)因子,如蛋白酶抑制劑、溶血?jiǎng)?、神?jīng)毒素等以抵抗病原菌和害蟲(chóng)的入侵。現(xiàn)有食品中毒素含量并不一定會(huì)引起毒效應(yīng),當(dāng)然如果處理的不得當(dāng),某些食品(如木薯)能引起嚴(yán)重的生理問(wèn)題甚至死亡。評(píng)價(jià)的原則應(yīng)該是:轉(zhuǎn)基因食品不應(yīng)含有比其他同種食物更高的毒素含量。生物體在進(jìn)化過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生因突變而不再發(fā)揮作用的代謝途徑——沉默途徑(silentpathway),其產(chǎn)物或中間物可能含有毒素。在轉(zhuǎn)基因變種中,沉默途徑有可能被激活,低水平的毒素可能在新變種中被高水平表達(dá),從理論上講任何基因轉(zhuǎn)入的方法都可能導(dǎo)致GMO產(chǎn)生不可預(yù)知的變化,包括多向效應(yīng)?？吭O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)鑒別這些效應(yīng)是不可能的,目前可考慮的方法包括mRNA分析、基因毒性和細(xì)胞毒性分析,當(dāng)然根據(jù)評(píng)價(jià)目的設(shè)計(jì)動(dòng)物喂養(yǎng)試驗(yàn)也是可以的,模型動(dòng)物應(yīng)有廣泛的代表性,而不應(yīng)限于哺乳動(dòng)物。1.2.3細(xì)菌、微生物的干擾目前應(yīng)用的抗生素抗性基因、除草劑抗性標(biāo)記基因等。對(duì)抗生素抗性基因的安全性考慮之一是,轉(zhuǎn)基因植物中的標(biāo)記基因是否會(huì)在腸道中水平轉(zhuǎn)移(horizontalgenetransfer)至微生物。從而影響抗生物治療的有效性。對(duì)于抗生素療效潛在影響的評(píng)估要考慮下列因素:表達(dá)產(chǎn)物的功效和特異性;表達(dá)蛋白的消化能力;表達(dá)蛋白的表達(dá)量;胃腸道任何必須協(xié)作因子的可利用性;人類(lèi)或動(dòng)物抗生素的使用。目前尚無(wú)基因從植物轉(zhuǎn)移到腸道微生物的證據(jù),也沒(méi)有人類(lèi)消化系統(tǒng)中細(xì)菌轉(zhuǎn)化的報(bào)告,可見(jiàn)這種基因水平的轉(zhuǎn)移可能性極小,但在評(píng)估任何潛在健康問(wèn)題時(shí),都應(yīng)該考慮人體或動(dòng)物抗生素的使用以及胃腸道微生物對(duì)抗生素的抗性。目前普遍認(rèn)為nptⅡ蛋白(新霉素磷酸轉(zhuǎn)移酶)不存在安全性問(wèn)題,美國(guó)FDA已批準(zhǔn)番茄、棉花、油菜等中使用nptⅡ。1.2.4微生物的安全性評(píng)估由于微生物之間可以進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移,評(píng)估腸道基因轉(zhuǎn)移的可能性必須給予遺傳工程體的性質(zhì)和基因構(gòu)建的特點(diǎn)。如果轉(zhuǎn)入基因未能增強(qiáng)受體微生物的任何生存特性,就不必做進(jìn)一步的安全評(píng)估了。如果該基因功能表明能加強(qiáng)微生物的生存能力,那么就有必要對(duì)該基因進(jìn)行安全性評(píng)估。對(duì)于微生物遺傳工程體安全性的考慮包括:載體需作修飾,以盡量減少基因轉(zhuǎn)殖到微生物的可能性;來(lái)自重組微生物的食品中應(yīng)不含有活菌,不應(yīng)在重組微生物中使用目前在治療中有效的抗生素抗性標(biāo)記。重組微生物的致病性也需要考慮。用作食品或在食品加工工程中使用的微生物必須是已知的、或已經(jīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格動(dòng)物實(shí)驗(yàn),已證明無(wú)致病性的。如在腸胃中的存活、生長(zhǎng)和繁殖能力,通過(guò)轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)或結(jié)合等交換質(zhì)粒的能力。1.2.5動(dòng)物模件的安全性哺乳動(dòng)物本身的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖能力是安全性的重要內(nèi)容,因?yàn)橐氲倪z傳物質(zhì)產(chǎn)生的不利后果一般會(huì)反映在生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖能力上。原則上,健康的哺乳動(dòng)物可作為人類(lèi)食品,但考慮到某些魚(yú)類(lèi)和無(wú)脊椎動(dòng)物含有毒性物質(zhì),動(dòng)物本身在一定程度上能抵抗這些毒素,因此并不能保證來(lái)自健康動(dòng)物就一定是安全的,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物食品的安全性好要考慮的是用于飼喂動(dòng)物的藥物、飼料的安全性。目前市場(chǎng)上一些技術(shù)已被認(rèn)可少量應(yīng)用于動(dòng)物增重或提高動(dòng)物食品質(zhì)量。這些藥物只要良好的被控制,肉類(lèi)中激素水平可以保持正常的生理范圍內(nèi),對(duì)消費(fèi)者不會(huì)造成安全性問(wèn)題。因此這類(lèi)激素肉類(lèi)食品不需進(jìn)一步的安全性分析。1.2.6具有巨大的應(yīng)用潛力用轉(zhuǎn)基因植物、動(dòng)物或微生物來(lái)生產(chǎn)功能性食品或食品添加劑,具有巨大的應(yīng)用潛力。有些食品除某些差異外,與現(xiàn)有食品具有實(shí)質(zhì)等同性,另一些(包括僅在動(dòng)物乳腺中表達(dá)化合物后的肉類(lèi))則與傳統(tǒng)食品完全等同,第三類(lèi)則與傳統(tǒng)食品無(wú)實(shí)質(zhì)等同性。1.2.7使用生物過(guò)程中的數(shù)據(jù)庫(kù)和利用傳統(tǒng)模式的知識(shí),可將現(xiàn)對(duì)于轉(zhuǎn)基因食品的成分比較合適和實(shí)質(zhì)等同性的分子在很大程度上要依賴(lài)建立各類(lèi)與轉(zhuǎn)基因食品相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)和利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù),包括使用生物的營(yíng)養(yǎng)成分、毒性物質(zhì)、過(guò)敏源等方面的數(shù)據(jù)庫(kù)。此外,為便于有關(guān)轉(zhuǎn)基因食品的新品種的注冊(cè)和安全性評(píng)估,還必須對(duì)現(xiàn)有商用品種的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)成分及毒性物質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行定期的更新。分子生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)也是有助于評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)基因食品安全性的重要信息來(lái)源。1.2.8研究對(duì)象的局限性前面已經(jīng)提及,許多的轉(zhuǎn)基因食品安全性評(píng)價(jià)工作都用整個(gè)的轉(zhuǎn)基因食品進(jìn)行急性實(shí)驗(yàn)動(dòng)物毒理實(shí)驗(yàn)。然而,用全食物飼喂動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)有一定的局限性,它很難檢測(cè)出食品中的微小變化,食品學(xué)家和營(yíng)養(yǎng)學(xué)家比較反對(duì)在進(jìn)行轉(zhuǎn)基因食品安全評(píng)價(jià)時(shí)使用全食物飼喂研究的方法。國(guó)際食品生物技術(shù)委員會(huì)(IFB