轉(zhuǎn)基因技術(shù)產(chǎn)品安全性研究進(jìn)展

1、 轉(zhuǎn)基因技術(shù)相關(guān)研究及其產(chǎn)品安全性研究進(jìn)展1.課題背景 自20世紀(jì)80年代以來,轉(zhuǎn)基因技術(shù)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,為人類解決人口膨脹、食物缺乏、能源匱乏、品種改良、疾病防治和環(huán)境污染等問題帶來了新的希望。特別是在醫(yī)藥、農(nóng)牧業(yè)、食品等方面體現(xiàn)出了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。隨著轉(zhuǎn)基因生物的商品化、生產(chǎn)規(guī)?；?轉(zhuǎn)基因生物在地球上的分布范圍也在不斷擴(kuò)大。面對(duì)越來越多的轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng),人們擔(dān)心這些生物是否會(huì)給生態(tài)系統(tǒng)帶來難以預(yù)料的災(zāi)害。事實(shí)上,轉(zhuǎn)基因技術(shù)一出現(xiàn),它的安全性就受到人們的關(guān)注。2.轉(zhuǎn)進(jìn)因技術(shù)方法及應(yīng)用現(xiàn)狀2.1轉(zhuǎn)進(jìn)因技術(shù)的概念轉(zhuǎn)基因技術(shù)通常也稱為基因工程技術(shù)或基因重組技術(shù),是人為地對(duì)生命最基本的遺

2、傳單位基因進(jìn)行直接操作。從狹義上說,就是利用分子生物學(xué)技術(shù),將某些生物的一種或幾種外源基因(目的基因)轉(zhuǎn)移到其他的生物物種中去,從而定向改造生物的遺傳物質(zhì)使其有效地表達(dá)相應(yīng)的產(chǎn)物,并出現(xiàn)原物種不具有的性狀或產(chǎn)物。從廣義上說，轉(zhuǎn)基因技術(shù)還包括采用其他方法對(duì)生物本身基因進(jìn)行修飾而使生物體獲得新表型的技術(shù)。.2.2動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀真正成熟并可以穩(wěn)定生產(chǎn)的方法只有顯微注射DNA的方法和精細(xì)胞介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移法。核顯微注射法核顯微注射法是動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)中最常用的方法。它是在顯微鏡下將外源基因注射到受精卵細(xì)胞的原核內(nèi)，注射的外源基因與胚胎基因組融合，然后進(jìn)行體外培養(yǎng)，最后移植到受體母畜子宮內(nèi)發(fā)育，這

3、樣分娩的動(dòng)物體內(nèi)的每一個(gè)細(xì)胞都含有新的DNA片段。這種方法的缺點(diǎn)是效率低、位置效應(yīng)造成的表達(dá)結(jié)果的不確定性、動(dòng)物利用率低等，在反芻動(dòng)物還存在著繁殖周期長(zhǎng)，有較強(qiáng)的時(shí)間限制、需要大量的供體和受體動(dòng)物等特點(diǎn)。 精子介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移精子介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移是把精子作適當(dāng)處理后，使其具有攜帶外源基因的能力。然后，用攜帶有外源基因的精子給發(fā)情母畜授精。在母畜所生的后代中，就有一定比例的動(dòng)物是整合外源基因的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。同顯微注射方法相比，精子介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：首先是它的成本很低，其次，由于它不涉及對(duì)動(dòng)物進(jìn)行處理，因此，可以用生產(chǎn)牛群或羊群進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以保證每次實(shí)驗(yàn)都能夠獲得成功。除此之外，常用的還有核移植轉(zhuǎn)

4、基因法、體細(xì)胞核移植法等。 快速生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物1985年,我國(guó)培育出世界首批快速生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)基因魚。 分泌藥物和營(yíng)養(yǎng)保健品的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物將正常人基因片斷導(dǎo)入哺乳動(dòng)物體內(nèi),讓這種基因在哺乳動(dòng)物體內(nèi)表達(dá),并通過該動(dòng)物分泌的奶或其他組織,提取獲得具有活性的分泌物質(zhì),獲得大量廉價(jià)的珍稀人藥用蛋白和營(yíng)養(yǎng)保健蛋白。我國(guó)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究成績(jī)斐然,乳腺組織能夠表達(dá)人藥用蛋白凝血因子IX、人生長(zhǎng)激素、人紅細(xì)胞生成素的轉(zhuǎn)基因羊已進(jìn)入中試和安全性評(píng)價(jià)階段。培養(yǎng)人體器官的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 培養(yǎng)人體器官,解決人體器官移植供體短缺問題以及器官移植所引起的免疫排斥反應(yīng)。作為醫(yī)學(xué)研究模型的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 自1990年轉(zhuǎn)基因小鼠首先試驗(yàn)成功后

5、,轉(zhuǎn)基因大鼠、轉(zhuǎn)基因家兔的試驗(yàn)相繼成功。這些轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作為醫(yī)學(xué)研究的模型,用于疾病的病因、發(fā)病機(jī)制和治療等方面的研究。農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌是普遍存在于土壤中的一種革蘭氏陰性細(xì)菌，它能在自然條件下趨化性地感染大多數(shù)雙子葉植物的受傷部位，并誘導(dǎo)產(chǎn)生冠癭瘤或發(fā)狀根。根癌農(nóng)桿菌和發(fā)根農(nóng)桿菌中細(xì)胞中分別含有Ti質(zhì)粒和Ri質(zhì)粒，其上有一段T-DNA，農(nóng)桿菌通過侵染植物傷口進(jìn)入細(xì)胞后，可將T-DNA插入到植物基因組中。因此，人們將目的基因插入到經(jīng)過改造的T-DNA區(qū)，借助農(nóng)桿菌的感染實(shí)現(xiàn)外源基因向植物細(xì)胞的轉(zhuǎn)移與整合，然后通過細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)，再生出轉(zhuǎn)基因植株。 農(nóng)桿菌介導(dǎo)法起初只被用于雙子葉植物中，近

6、年來，農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化在一些單子葉植物（尤其是水稻）中也得到了廣泛應(yīng)用。 花粉管通道法在授粉后向子房注射含目的基因的DNA溶液，利用植物在開花、受精過程中形成的花粉管通道，將外源DNA導(dǎo)入受精卵細(xì)胞，并進(jìn)一步地被整合到受體細(xì)胞的基因組中，隨著受精卵的發(fā)育而成為帶轉(zhuǎn)基因的新個(gè)體。該法的最大優(yōu)點(diǎn)是不依賴組織培養(yǎng)人工再生植株，技術(shù)簡(jiǎn)單，不需要裝備精良的實(shí)驗(yàn)室，常規(guī)育種工作者易于掌握。 抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物 將抗除草劑基因轉(zhuǎn)入栽培作物,能有效地防治田間雜草,保護(hù)作物免除藥害抗病毒、抗細(xì)菌轉(zhuǎn)基因植物 通過導(dǎo)入植物病毒的外殼蛋白基因、病毒復(fù)制酶基因、核糖體失活蛋白基因、干擾素基因等來提高植物抗病毒能力,目前抗

7、病毒轉(zhuǎn)基因煙草已進(jìn)行田間試驗(yàn),且增產(chǎn)效果顯著?？瓜x轉(zhuǎn)基因植物 目前對(duì)付昆蟲的主要方法是化學(xué)殺蟲劑, 廣泛使用殺蟲劑不但嚴(yán)重污染環(huán)境,而且還誘使害蟲產(chǎn)生相應(yīng)的抗性。采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以將抗蟲基因轉(zhuǎn)入作物體中,由作物本身合成殺蟲劑,使其獲得抗蟲特性。自從將蘇云金桿菌(Bacillus t huringiensis ,簡(jiǎn)稱Bt)的Bt毒蛋白基因?qū)霟煵莶⒊晒Ρ磉_(dá)出抗蟲特性以來,國(guó)內(nèi)外許多實(shí)驗(yàn)室相繼獲得了抗蟲轉(zhuǎn)基因番茄、棉花、水稻、楊樹、馬鈴薯、甘藍(lán)等?？鼓婢侈D(zhuǎn)基因植物為提高植物對(duì)干旱、低溫、鹽堿等逆境的抗性，將一些抗逆境基因克隆后轉(zhuǎn)入植物。例如科學(xué)家目前已成功地將北冰洋比目魚的抗凍基因?qū)氩萜€中,并在

8、美國(guó)上市銷售。改良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因植物通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)手段,可以提高植物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值(提高蛋白品質(zhì)、提高能量品質(zhì)、提高維生素含量、提高微量元素含量) ,改進(jìn)食用和非食用油料作物的脂肪酸成分,改善水果及蔬菜的口味等。例如, 將由玉米種子克隆的富含必需氨基酸的基因?qū)腭R鈴薯后,轉(zhuǎn)基因馬鈴薯塊莖中的必需氨基酸提高10 %以上。醫(yī)藥領(lǐng)域中的轉(zhuǎn)基因植物 利用植物種子貯存蛋白高水平表達(dá)的特性來生產(chǎn)藥用神經(jīng)肽亮氨酸腦啡肽。 轉(zhuǎn)基因植物疫苗是利用基因工程技術(shù),將病原微生物的抗原編碼基因進(jìn)行克隆重組,導(dǎo)入植物細(xì)胞生成轉(zhuǎn)基因植物,其表達(dá)產(chǎn)物可不經(jīng)過純化,人們只要食用這種特殊的“食物”,就可激發(fā)黏膜免疫,使機(jī)體產(chǎn)生特異性抗

9、病能力。目前,狂犬病病毒、乙肝表面抗原、鏈球菌突變株表面蛋白等十余種轉(zhuǎn)基因馬鈴薯、香蕉和番茄的食用疫苗的研究已獲成功。3轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展存在的問題 3.1、轉(zhuǎn)基因效率 轉(zhuǎn)基因技術(shù)本身存在操作復(fù)雜，效率低，表達(dá)存在隨機(jī)性等問題。以顯微注射法為例, 只有25% 左右的移植胚胎可以發(fā)育成完整個(gè)體, 其中僅5% 左右的個(gè)體整合有外源基因。通常需要注射一百個(gè)受精卵才能得到一只轉(zhuǎn)基因鼠, 在家畜中就更低。外源基因通過顯微注射進(jìn)入胚胎后,其整合位點(diǎn)是隨機(jī)的, 整合的拷貝數(shù)也是不確定的。由此可能導(dǎo)致外源基因的不表達(dá)或表達(dá)甚微, 同時(shí)由于外源基因片段在宿主染色體上的隨機(jī)整合, 可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的一些表型發(fā)生改變

10、甚至造成不育或夭折。 3.2、轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性 轉(zhuǎn)基因生物對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響 轉(zhuǎn)基因植物釋放到田間后,是否會(huì)將基因轉(zhuǎn)移到野生植物中,破壞自然生態(tài)環(huán)境,打破原有生物種群的動(dòng)態(tài)平衡。在轉(zhuǎn)基因生物中引入的新性狀,可以使其有可能在其生境中具有較強(qiáng)的持續(xù)存在性,或是在天然生境中具有較強(qiáng)的入侵性。 轉(zhuǎn)基因植物的外源基因可通過花粉和種子等途徑在種群之間漂流或基因擴(kuò)散,其所帶來的風(fēng)險(xiǎn)有可能轉(zhuǎn)移到雜草,產(chǎn)生抗除草劑的“超級(jí)雜草”,或者向其他植物轉(zhuǎn)移,從而對(duì)生態(tài)環(huán)境和生物多樣性產(chǎn)生潛在的危害。 轉(zhuǎn)基因生物的毒素對(duì)環(huán)境的影響種植轉(zhuǎn)基因抗蟲作物,土壤中殺蟲毒素的去向和后果,是一個(gè)重要的問題。已證明,轉(zhuǎn)基因Bt植物在整

11、個(gè)生活史中均可從根部溢泌出Bt毒素,同時(shí),這種毒素也可以從作物采收后的殘余部分中釋入土壤。·評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)基因食品的主要原則是“實(shí)質(zhì)同等性”，主要考慮以下4個(gè)方面因素：第一，食品中引入的新成分（蛋白質(zhì)、脂肪等）是否安全；第二，食品成分的改變，例如食品中天然毒素（如果存在的話）的水平是否在安全常規(guī)范圍之內(nèi)；第三，食品中主要營(yíng)養(yǎng)成分是否在常規(guī)范圍內(nèi)；第四，食品中新引入蛋白質(zhì)引起過敏反應(yīng)的可能性。過敏性 轉(zhuǎn)基因食品可能由于所轉(zhuǎn)基因編碼已知的過敏蛋白;轉(zhuǎn)入蛋白與已知的過敏蛋白氨基酸序列在免疫學(xué)上有明顯的同源性等原因而引起過敏。例如:巴西豆蛋白質(zhì)中,含有對(duì)人體有益的蛋氨酸,科學(xué)家們?yōu)榱烁牧即蠖範(fàn)I養(yǎng),將

12、巴西豆基因轉(zhuǎn)入大豆,而有些人對(duì)巴西豆蛋白過敏。 毒性 在轉(zhuǎn)基因食品中有些基因的沉默途徑可能被激活而產(chǎn)生毒素,低水平的毒素可能在新變種中大量表達(dá),傳統(tǒng)食品沒有的毒素也可能因此產(chǎn)生。植物里導(dǎo)入了具有抗除草劑或毒殺蟲的功能的基因后,它是否也和其他有害物質(zhì)一樣能通過食物鏈進(jìn)入人體內(nèi),這些都值得關(guān)注標(biāo)記基因的安全性 轉(zhuǎn)基因植物中的標(biāo)記基因通常是一類抗生素抗性基因,抗生素抗性基因通過轉(zhuǎn)移或遺傳轉(zhuǎn)入物而進(jìn)入食物鏈,是否會(huì)進(jìn)入人和動(dòng)物體內(nèi)的腸道微生物中,產(chǎn)生耐藥的細(xì)菌,使其具有對(duì)某一種抗生素的抗性,從而影響抗生素治療的有效性。4轉(zhuǎn)進(jìn)因技術(shù)發(fā)展前景 人類面臨的資源短缺問題將變得越來越嚴(yán)重，人類的生存將面臨嚴(yán)峻的

13、挑戰(zhàn),轉(zhuǎn)基因生物工程將有可能幫助我們生產(chǎn)出提高產(chǎn)量和品質(zhì)、增加營(yíng)養(yǎng)含量的農(nóng)作物。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良果蔬的遺傳特性,使得生產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,耐貯藏的果蔬成為可能顯而易見,轉(zhuǎn)基因技術(shù)和轉(zhuǎn)基因食品具有廣闊的發(fā)展前景,隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展,轉(zhuǎn)基因技術(shù)將會(huì)給農(nóng)業(yè)、食品及醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)帶來深刻的變革。人類對(duì)轉(zhuǎn)基因生物的出現(xiàn)可能帶來安全性問題的認(rèn)識(shí)也是逐步深入的,從一開始的恐懼擔(dān)心,逐步認(rèn)識(shí)到可以通過科學(xué)的檢測(cè)、評(píng)價(jià)和管理,控制轉(zhuǎn)基因生物可能帶來的負(fù)面影響。與人類歷史上任何一種新技術(shù)出現(xiàn)一樣,轉(zhuǎn)基因技術(shù)也是一把雙刃劍。我們可以相信,隨著科學(xué)的發(fā)展和完善,人類是可以解決轉(zhuǎn)基因生物帶來的安全性問題的?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】其中

14、一部分圖片和資料來自網(wǎng)絡(luò)。以下列出來的為此次討論的主要參考資料。大部分為轉(zhuǎn)基因領(lǐng)域研究論文文獻(xiàn)1轉(zhuǎn)基因技術(shù)與農(nóng)產(chǎn)品安全金忠明、徐敏華、王雷杰、金方土、( 1.杭州市余杭區(qū)畜牧獸醫(yī)局 311100; 2.杭州市畜牧獸醫(yī)總站 310020)2動(dòng)物遺傳學(xué) 李碧春 十五章第五節(jié)轉(zhuǎn)基因技術(shù)3精子介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)移建立轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的研究進(jìn)展及展望 袁進(jìn) 安靚 第一軍醫(yī)大學(xué)組織胚胎學(xué)教研室 2004年4植物轉(zhuǎn)進(jìn)因技術(shù)及安全性研究進(jìn)展 劉衛(wèi)東 南京農(nóng)業(yè)?？茖W(xué)校 2002年3月5安全轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究進(jìn)展張茜, 張金鳳, 付文鋒, 張鴻景, 袁文軍北京林業(yè)大學(xué), 林木育種國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室, 國(guó)家林業(yè)局樹木花卉育種與生物工程重

15、點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室, 林木、花卉遺傳育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,6轉(zhuǎn)基因食品的安全性評(píng)估鄭良; 四川大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院 成都; 四川食品與發(fā)酵 , Sichuan Food and Fermetation, 2002年 03期 7動(dòng)物轉(zhuǎn)進(jìn)因技術(shù)研究進(jìn)展 于添 張然 阮衛(wèi)民 李寧 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)生物技術(shù)國(guó)際重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2010年3月8動(dòng)物轉(zhuǎn)進(jìn)因技術(shù)研究新進(jìn)展 施振旦 李萬(wàn)利 張永亮 陳學(xué)進(jìn) 華南農(nóng)大動(dòng)物科技學(xué)院、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院發(fā)育生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室 2008年9轉(zhuǎn)基因食品的安全性評(píng)估與管理熊昀青，錢華，楊澤生課堂談?wù)摽偨Y(jié)及感想 團(tuán)隊(duì)的力量，合作的精彩 -小組課堂討論總結(jié)短短的一周，通過小組集體討

16、論確定了我們討論的題目“轉(zhuǎn)基因技術(shù)相關(guān)研究及其產(chǎn)品安全性研究進(jìn)展”。表面看起來這是一個(gè)很老的題目，但我們有信心把它做成一個(gè)很新的題目，因?yàn)槲覀冃〗M很有信心為大家展示當(dāng)前轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展。我記得開始處理此項(xiàng)任務(wù)是在第四周開始的，那一周我們的課幾乎是滿的.我們所有的工作幾乎都是在晚上下課后做的。當(dāng)中經(jīng)歷，非三言兩語(yǔ)可以盡訴，其間收獲，更是我們不可多得的一份豐厚財(cái)富。而最令我觸動(dòng)的事情之一，在最繁忙的一段時(shí)間通過充分的互相信任和無間的合作，令繁忙的工作進(jìn)行得井井有條。可以說，是堅(jiān)強(qiáng)有序的團(tuán)隊(duì)，催生出了質(zhì)和量。 其實(shí)，我們?cè)诖_定題目以后，我們也是茫然的，因?yàn)檫@個(gè)題目有點(diǎn)寬泛籠統(tǒng)，我們并不是很明確到底要

17、在這一領(lǐng)域哪些方面具體研究。所以我們通過商量討論，決定想去搜集資料，看一下現(xiàn)在這一領(lǐng)域在那一具體方面發(fā)展迅猛，我們把這一方面的信息呈現(xiàn)給大家。之后的一天每個(gè)人利用課余時(shí)間都去圖書館或者是網(wǎng)絡(luò)搜集轉(zhuǎn)基因這一領(lǐng)域的研究資料。一天之后，我們聚在小食堂匯總資料。其中童仁波和周天宇搜集到的資料較多而且比較熱點(diǎn)。在完成最初資料搜集之后，經(jīng)過討論確定了我們所作課題包括的具體模塊。之后我們需要做的就是提取這些資料中的有用信息，我們把最新的信息整理出框架。當(dāng)然我們并不滿足于這些資料，根據(jù)模塊然后分工，小組成員再在各個(gè)模塊具體深入的查找信息。這一方面主要由肖經(jīng)緯和許偉同學(xué)負(fù)責(zé)。在資料搜集完后，我們面臨的問題就是如何把這些信息有效地不枯燥的通俗易懂的呈現(xiàn)給大家。也就是ppt的制作。這一項(xiàng)任務(wù)由宋奇和我來合作完成。做完之后，由小組集體討論修改，最后由童仁波同學(xué)代表我們組展示我們的勞動(dòng)成果。整個(gè)流程，需要緊湊有序地進(jìn)行，這便不僅有賴于小組成員之間時(shí)間協(xié)調(diào)，還要小組之間充分的溝