走近生物技术

转基因食品的安全性评价摘要：转基因食品已逐渐走进人们的生活，同时其安全性也受到普遍关注。一些国际机构已出台相应程序和条例对转基因食品进行评价和规范，并在美国、加拿大等国家付诸实施。本文就转基因食品对人类健康的潜在危害、危害来源，以及国际上现有的评价措施作简单阐述。关键词：基因工程，食品，安全性，评价转基因工程是指运用分子手段，经人工设计或从生物中获得目的基因并导入植物体内，从而实现对植物的遗传改良。自1983年第一例转基因植物问世以来，植物基因工程发展日新月异，主要形成抗虫、抗病、抗逆、品质改良、控制发育和利用植物生产药物六大类植物基因工程。现有各类转基因植物120多种，涉及植物的35个科，其中40多种3000多例转基因植物已进入田间试验，部分转基因植物产品已开始商业化生产，转基因植物因其具有常规手段难以获得的优良性状而展示了诱人的前景。一、植物基因工程食品研究发展现状植物基因工程食品是指作为传统食物来源和非食物来源的植物经遗传工程改良后形成的新植物食品。这种食品因来自转基因植物，往往具有普通食品不可比拟的优点，如耐贮藏、营养品质好、产量高、含有特殊保健成分等。很多研究机构和生物技术公司投入大量人力物力致力于生物技术食品的研究和生产。1994年美国calgene公司的转基因延熟番茄(flavrsavrtomato)经FDA批准上市，成为第一例通过安全性评价的转基因植物食品。近年来，植物基因工程食品发展迅速，迄今为止，全世界已有40多个可能作为食品来源的转基因植物获得批准上市。主要包括延熟番茄，抗除草剂的玉米、棉花、大豆和油菜，抗虫的马铃薯、棉花和玉米，抗病毒的西葫芦、南瓜和番木瓜，雄性不育的玉米和葛首，以及改变油脂特性的油菜和大豆等。中国的科学家在农作物抗虫、抗病及品质改良等研究领域已取得显著进展，一些成果已进入商业化阶段，如转基因耐贮番茄华番一号和转基因抗虫棉已在1997年批准进入商业化生产。处于中试阶段的与食品有关的转基因植物有抗虫的水稻、抗病毒病大白菜、抗旱马铃薯、高氨基酸含量的马铃薯等。另外，全世界范围内还有大量与食品有关的转基因植物等待批准进入市场，主要有水稻、玉米、小麦、黑麦、高粱、甘薯、油菜、草毒、葡萄、柠檬、甘蔗、向日葵、甜菜、大豆、花生、番茄、胡萝卜、芹菜、黄瓜、大白菜、葛首、红豆、莲、芥类、花椰菜、胡桃、苹果、柑桔等几十种。转基因植物由于采用遗传工程操作的特殊手段，因而可能存在无法预测的其它性状的改变，从而带来某些转基因植物食品的安全性问题。1989年美国ShowaDenko公司利用遗传工程改良的微生物生产大量L2色氨酸，上市后引起37人死亡，1500人致残，在社会上引起强烈反响。近年来对转基因植物的广泛研究和基因工程食品的迅速释放使遗传工程食品的安全性问题越来越受到各国政府和大众的重视，人们纷纷要求对生物技术食品进行检测以确保其安全性。1990年联合国粮农组织(FA0)和世界卫生组织(WHO)召开第一次有关生物技术食品安全性分析会议，并制订相关策略。1992年美国联邦食品和药物管理局(FDA)首次颁布政策，规定生物技术食品不能对人类健康产生危害，否则不予上市出售。现在美国、加拿大和一些北欧国家对转基因食品的安全性评价，主要依据经济发展合作组织(OECD)1993年提出的“实质等同性(substantialequivalence)”原则，认为转基因植物食品只要与传统食品实质性等同，那么就认为是安全的。由于缺乏严密的、系统的实验数据和严格的监督，而且没有要求对被认为是安全的转基因食品加上标签，这种方法受到越来越多的置疑，随着二恶英食品污染事件，以及转基因玉米花粉对蝴蝶的毒害试验，转基因食品安全性再次引起人们的担忧。二、植物基因工程食品对人类健康的可能危害及危害产生的机制1、植物基因工程食品对人类健康的可能危害研究和确定生物技术食品可能对人类健康产生的危害是进行安全性评价的前提。生物技术食品对人类的危害主要有三大类：①可能含有已知或未知的毒素，对人体产生的毒害作用；②可能含有已知或未知的过敏原，引起人体的过敏反应(这种反应可能是致命的)；③这种食品可能某些营养成分或营养质量产生变化，使人体出现某种病症。植物遗传工程是把一定的遗传信息通过一定的分子操作导入植物体内，使该植物获得某种特性。这一过程中，受体植物、导入的遗传信息和分子操作都有可能产生以上危害。一般来说，导入的遗传信息和受体植物带来的危害是已知的、明显的、可以解释的，而分子操作因其部分机理尚未明晰，带来的危害较难预见。2、转基因植物食品危害产生的机制植物的遗传操作在已被改良的植物体内或食品里产生毒素、过敏原或者改变营养成分而危害人体健康。那么植物基因工程是如何产生这些危害的？现在认为主要有三种可能的途径。（1）导入新蛋白质直接或间接地对人体健康产生危害植物基因工程向植物体内导入遗传信息，这种遗传信息可能来自地球上的任何生物。它们产生的蛋白质对受体植物来说是全新的物质，从而使食品中具有新的蛋白组分，有时这种组分的含量还很高。新蛋白产生危害有两种情况：一种情况是，这种新蛋白本身就是毒素或过敏原，危害人体健康；另一种情况是这些新蛋白组分以不可预测的方式改变植物的细胞代谢，从而使食品中产生新的毒素或过敏原，细胞代谢的改变也可能抑制植物体内一些重要的营养物质产生，使得食品中缺乏这些重要的营养物质。（2）遗传工程引起植物体内DNA发生突变而造成危害通过植物基因工程把一个或多个基因插入植物的基因组内，必然会引起植物体内的DNA发生突变。外源基因插入位置的不同，会引起植物体内发生三类不同的变化：①如果插入发生在植物基因组中一个或多个重要酶基因当中，这些基因可能不再表达重要的蛋白酶。这些酶所催化的代谢就会被阻断，从而使植物体内可能聚合某些毒性复合物，或者不能产生重要的营养物质。②如果插入发生在某个重要基因附近，可能会改变这个重要基因的表达。正常情况下，这个基因的产物是无毒或无过敏性的，但这种表达水平的改变可能会使这个基因产物成为毒；或过敏原，而这种表达产物的改变也可能使某个细胞代谢发生改变，导致毒素或过敏原的产生或重要营养物质的缺乏。如果这个基因产物是一个重要的调节分子，其变化必然会引起重要生理过程的改变，对食品的安全和质量产生重要影响。③如果插入发生在功能未知的DNA序列之中，由于这段DNA序列的功能尚未明晰，它的突变所带来的危害可能是长期的、微小的，并且无法预料。但不能完全否定这种了害的存在。有关这方面的研究有待进一步加强和深入。（3）遗传工程的不可预测性和控制性可能带来危害虽然在实验室条件下可以非常精确地对DNA实施剪接，但一个DNA分子被导入植物体内后，它对整个植物基因组的影响还无法完全预测和控制。首先，植物体是一个复杂的生物系统，无数的细胞、代谢途径和生物分子都是相互影响、相互作用的。基因工程改变了一个生物分子、一个代谢途径或一个细胞，一定会对整个生物体产生影响。基因工程能把一个遗传信息导入植物体内，并使之获得表达，但在现在的技术条件下我们依然无法控制和预测遗传信息的插入位置和拷贝数。由于遗传密码的揭示，结构基因的功能可以获得很好的解释，但是调节基因在不同的生物和细胞内其功能差别很大，我们无法预测某个调节基因导入特定的生物或细胞内的作用方式和作用效果。由此可见，通过遗传工程完全按人的意志只改变植物的一个性状不太可能，可能还存在其他无法预测的性状改变，有时这种改变还难以察觉，因此对于转基因食品必须实施彻底的安全检查，防止其对人类健康产生危害。三、植物基因工程食品的安全性检测和评价1、安全性检测和评价的内容根据转基因技术的特点，可从以下几方面开展植物基因工程食品的安全性检测与评价：①新食品的客观特性；②导入的任何新物质的安全性，包括选择标记基因产物；③食品中超出安全范围的毒性物质；④遗传工程导致重要营养物质的改变。这样才可能对转基因植物食品作一个较全面和彻底的检测。2、检测和评价的方法及过程传统的植物食品评价主要根据对食品的化学分析、品尝试验以及表观性状的分析来断定食物的质量和安全水平。而对于现代生物技术食品，必须依据导入基因的作用意图和作用机理、受体植株的分子改变、食品中的物质组成及其营养性等方面进行评价。现在美国、欧洲的一些国家比较流行的是基于“实质等同性”的检测和评价方法。美国Fagan博士提出一套较严格的检测和评价措施，对于转基因食品安全性研究有重要意义。（1）基于“实质等同性”的检测和评价措施1990年FA0和WHO联合讨论的报告中提出用一个可以接受的安全标准进行终产物的比较，为安全评价提供了重要的依据。经济合作与发展组织(OECD)建立了“实质等同性”的概念，并指出实质等同性的概念对定位现代生物技术食品的安全评价是最实际的方法。“实质等同性”是指利用一个现有的食物或食物成分与新食物或食物成分相比较，如果实质上是相同的，那么它就可以与这个现有的食品或食物成分作同样对待，如果现有的食品或食物成分被认为是安全的，它也可以被认为是安全的。这种检测和评价是一种分析比较的过程，这种比较按食品的使用情况可以在整个植物体、食物部分或者食物成分三个水平上进行。比较时应包括两者的分子特征、表型特征、重要的营养物质、毒素和过敏原等。用于比较的对照可以是来自共享的数据库、科技文献中的数据、对供体和受体生物及一般品种的分析数据等。当然这种比较应该考虑自然变异和环境对数据的影响。检测和评价过程包括四个步骤:第一步：了解每个转基因植株的遗传背景，选择用以比较的植物。需要了解的遗传背景主要是：①受体植物的有关信息，包括系统分类、科学名称、与其它生物的关系、作为食品来源的使用历史、毒素产生的历史、过敏反应、种内或相关种内有无抗营养因子、生理活性物质的存在和重要的营养物质；②基因构建的有关信息，包括基因来源、基因载体的构建、启动子活性和转导方法；③转基因植株的有关信息，包括阳性植株的选择方法、改造性状的表型、导入基因的表达水平和稳定性、基因的转移性、目的基因的功能和插入位点。第二步:进行实质性比较。对已经确定比较的植物进行表型特征和构成成分比较。表型特征的比较主要有形态、生育期、产量、病虫害抗性和其它性状;组成成分比较，一般情况下只分析重要的营养成分、毒素和过敏原。需要分析的营养成分有脂肪、蛋白质、碳水化合物、微量元素和维他命等，这些营养成分可能因导入蛋白的影响而发生变化。毒素和过敏原的检测比较一般根据对照所含成分分析，如果根据遗传背景信息怀疑转基因食品中有其它意想不到的危害，则需要考察其它更多的成分。第三步:得出比较结果及进一步处理。通过比较可以得出三种结果:①新的转基因植物食品与某个现有食品完全等同，则认为这种转基因食品是和现有食品一样安全的。这样的转基因植物食品可以进入市场，并不需要在标签上说明是转基因食品。②新的转基因植物食品与某个现有食品之间大部分都是等同的，只有一点明确的差异。这些差异主要是因为被导入基因(包括选择标记基因)的产物改变了植物体的内源成分。对这些差异必须进行进一步的安全检测，主要集中在导入基因的产物、功能以及由于它的作用而产生的一些物质，如蛋白质、脂肪、碳水化合物和新的小分子物质等。如果新物质经实验证明是无害的，那么这种转基因食品再经其它的评价后上市的可能性很大。③与现有的食品完全不等同的转基因植物食品。现在和未来几年内出现这种转基因食品的可能性比较小，但是我们不能认为这种食品就是不安全的。对于这种食品必须经过严格检测。首选应该了解这种转基因植物的所有信息，包括:受体植物、供体生物、遗传修饰和目的基因的性质；转基因植物的表型特征，以及化学和营养组成；目的基因的插入位点。初步的鉴定结果和这种食品在人们膳食中的地位将决定是否需要进一步的安全性鉴定，例如进行动物喂食试验和人类试验。第四步:加标签后上市。转基因食品经过检测但可能在部分人群中产生过敏反应，或者经过一定加工后可以消除有害影响，那么都必须在标签上加以说明。如果经检测不存在任何危害，则不需要加上标签，这样转基因植物食品就可以作为食品上市。当然有的可能存在其它方面的安全性问题，比如环境和生态方面的