轉(zhuǎn)基因動物的安全性課件

關(guān)于轉(zhuǎn)基因動物的安全性第1頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)轉(zhuǎn)基因動物概況轉(zhuǎn)基因動物是指采用基因工程手段將外源基因有目的、有計劃地導入受體動物的基因組中,從而改變受體動物的性狀，獲得新功能，并能穩(wěn)定遺傳的遺傳改造動物體.世界上首例轉(zhuǎn)基因動物是1982年問世的轉(zhuǎn)大鼠生長素基因小鼠(Palmiter).動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)是人類基于現(xiàn)代分子生物學、動物胚胎學和生物工程學而有目的、有計劃、有預見地改變動物遺傳組成的一項綜合性技術(shù)體系.第2頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三一、轉(zhuǎn)基因動物的研究現(xiàn)狀1

國外轉(zhuǎn)基因動物研究轉(zhuǎn)基因動物育種研究：1982年P(guān)almiter等將大鼠生長激素(GH)基因?qū)胄∈笫芫阎蝎@得轉(zhuǎn)基因“超級鼠”；世界各國都相繼在兔、羊、豬、牛、狗、雞、魚等動物獲得轉(zhuǎn)基因成功。1988年從雞DNA文庫中克隆了一個刺激肌肉發(fā)育的基因SKI導人小鼠受精卵,獲得轉(zhuǎn)基因小鼠的體脂減少明顯,但同時出現(xiàn)骨胳肌肥大癥。Pursel(1993)將感染綿羊visna病毒LRT與該病毒外殼蛋白編碼序列相連,直接用微注射法導人綿羊受精卵,獲得3頭轉(zhuǎn)基因羊。

第3頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第4頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第5頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第6頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第7頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三轉(zhuǎn)基因動物作為生物反應(yīng)器的研究：Gorden等人1987年在轉(zhuǎn)基因小鼠乳腺中表達了人的tPA基因；1991年英國人Wright將綿羊BLG基因調(diào)控區(qū)與抗胰蛋白酶基因相連,經(jīng)微注射獲得4頭轉(zhuǎn)基因綿羊,在乳汁中高水平地表達,泌乳7周齡時,不同轉(zhuǎn)基因個體間表達量變化范圍為1.5-37.5g/L,其中1頭轉(zhuǎn)基因羊乳汁中的表達量超過了乳汁總蛋白的50%;1992年Velander在轉(zhuǎn)基因豬乳腺中表達了人C蛋白基因；預計到2010年僅在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的出口額有75億美元來自轉(zhuǎn)基因動物品種：而利用轉(zhuǎn)基因動物制作生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物和功能蛋白的銷售額預計可達500億美元。第8頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三2

國內(nèi)轉(zhuǎn)基因動物研究1984年開始轉(zhuǎn)基因動物的研究，先后成功獲得轉(zhuǎn)基因小鼠、轉(zhuǎn)基因克隆牛、轉(zhuǎn)基因免、轉(zhuǎn)基因山羊、轉(zhuǎn)基因豬、轉(zhuǎn)基因魚等。除了可能獲得轉(zhuǎn)基因禽畜新品種(抗瘋牛病克隆牛、抗口蹄疫豬、抗流感雞、快速生長的轉(zhuǎn)基因羊等)外，獲得的轉(zhuǎn)基因動物產(chǎn)品還有：人凝血因子IX、衰變加速因子DAF、人抗胰蛋白酶、人乳鐵蛋白、糖磷脂酰肌醇錨定蛋白CD59、人類溶菌酶、等等。轉(zhuǎn)基因動物得率低、表達率低、難以穩(wěn)定傳代，真正商業(yè)化應(yīng)用的并不多。第9頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三3

轉(zhuǎn)基因動物的應(yīng)用3.1

利用轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)進行動物個體改造提高適應(yīng)性和抗病力(抗病基因、抗體)促生長基因的轉(zhuǎn)移---有效促進動物生長,提高生產(chǎn)性能(生長快、體大、瘦肉率高)轉(zhuǎn)基因動物寵物(體小、瑩光、彩色)3.2

轉(zhuǎn)基因動物在醫(yī)藥上的應(yīng)用動物生物反應(yīng)器生產(chǎn)珍稀治療用藥、疫苗疾病模型---轉(zhuǎn)發(fā)病基因動物了解發(fā)病過程和對候選治療藥物的反應(yīng)器官移植轉(zhuǎn)基因保健食品(低脂、高必須氨基酸)第10頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三二、存在的問題4.1

技術(shù)性問題目的基因插入的隨機性使轉(zhuǎn)基因效率低插入位置不同影響自身和其他基因表達效率基因調(diào)控的復雜性和表觀遺傳調(diào)節(jié)的影響轉(zhuǎn)基因動物壽命通常較短，轉(zhuǎn)基因傳代穩(wěn)定性較差4.2安全性問題轉(zhuǎn)基因?qū)λ拗鲃游镉绊懀簤勖?、健康差、成活低轉(zhuǎn)基因動物對環(huán)境影響：基因漂移、多態(tài)性降低

可能成為入侵生物轉(zhuǎn)基因動物源食品安全：毒性、過敏、異常反應(yīng)社會倫理問題：種的界限、動物權(quán)利、素食者抗議生物恐怖：超級動物、亂倫、基因武器第11頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三物種亂倫之后第12頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三物種亂倫之后第13頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三小腦綜合癥

患者第14頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)

轉(zhuǎn)基因動物的安全性評價根據(jù)國務(wù)院《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》、農(nóng)業(yè)部《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法》和衛(wèi)生部《轉(zhuǎn)基因食品衛(wèi)生管理辦法》，轉(zhuǎn)基因動物與其他農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物一樣，需要納入生物安全管理，進行安全性評價。轉(zhuǎn)基因動物的安全性評價將按照其對人、動植物、微生物和生態(tài)環(huán)境的危險程度，分為

I-IV

級。安全等級

I—尚不存在危險；安全等級

II—具有低度危險；安全等級

III—具有中度危險；安全等級

IV—具有高度危險；第15頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三一、受體動物(宿主)的安全性評價1

評價內(nèi)容受體動物背景資料：學名、分類地位、來源、應(yīng)用狀況及應(yīng)用過程中的安全記錄，演變成有害動物的可能性。受體動物的生物學特性：特征特性、生活習性、繁殖建群能力、競爭性和侵占性、對人畜的攻擊性或毒性、對生態(tài)環(huán)境的影響。受體動物病原體狀況及潛在影響：是否為某種病原的宿主及發(fā)病狀況、其疾病是否有傳染性、人畜共患的可能性、病原體對生態(tài)環(huán)境的影響。受體動物的生態(tài)環(huán)境：地理分布、自然生境、其釋放是否對原有生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。受體動物的遺傳變異及其影響：遺傳穩(wěn)定性、與其近緣種雜交的可能性、變異表型及其影響。第16頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三2

受體動物安全等級有其劃分標準根據(jù)受體動物的特性及其安全措施的有效性劃分為4個安全等級。安全等級劃分標準

I-

對人健康和生態(tài)環(huán)境未曾發(fā)生過不良影響

；或演化成有害生物的可能性極小；或僅用于特殊研究，存活期短，自然環(huán)境中仍難以存活。II

-對人健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生低度危險，但通過采取安全控制措施避免其危害。III-對人健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生中度危險，但通過采取安全控制措施基本上可以避免其危害。IV-對人健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生高度危險，而且尚無適當?shù)陌踩刂拼胧﹣肀苊馄湮：?。?7頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三3

基因轉(zhuǎn)移的受體細胞動物轉(zhuǎn)基因的受體細胞主要是生殖細胞，如卵細胞、精子、受精卵或胚胎細胞，須經(jīng)過胚胎發(fā)育才能得到轉(zhuǎn)基因生物，因此動物基因轉(zhuǎn)移的途徑極為有限，且成功率遠遠低于微生物和植物。原生殖細胞：性細胞的前身，可分化為精子或卵細胞。禽類的原生殖細胞容易分離、培養(yǎng)和冷凍，是轉(zhuǎn)基因的良好受體。配子：指卵細胞和精子，能把其攜帶的遺傳信息包括外源基因通過受精傳遞給下一代的受精卵。受精卵或胚性細胞團：是全能性或具有較高全能性的細胞，其遺傳信息包括外源基因可在個體發(fā)育中逐步表達出來。但早期胚胎或囊胚作為受體制備的轉(zhuǎn)基因動物多為嵌合體。第18頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三受精卵為受體第19頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三去核卵細胞為受體的轉(zhuǎn)基因操作第20頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三二、基因操作的安全性評價1

基因操作安全性評價的內(nèi)容實際插入或刪除序列的資料：插入序列的大小和結(jié)構(gòu)、目的基因在載體上插入位置；插入序列拷貝數(shù)，目的基因編碼的氨基酸序列推測；載體和目的基因來源、是否致病性或轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏⌒?。載體插入?yún)^(qū)域各片段的資料：啟動子、終止子、報告基因的來源、大小及功能；表達序列調(diào)控區(qū)的來源及功能；轉(zhuǎn)基因的方法等。插入序列表達的資料：插入序列的檢測方法，插入序列表達的器官、組織，插入序列的表達量。第21頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三2轉(zhuǎn)基因操作的安全性轉(zhuǎn)基因及其表達系統(tǒng)：目的基因編碼的天然蛋白質(zhì)的安全性；轉(zhuǎn)基因構(gòu)件及其序列或酶切圖譜、轉(zhuǎn)基因?qū)κ荏w動物及其近緣種的安全性；轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)、調(diào)控機理、及其對受體動物及其近緣種表達調(diào)控的影響。外源基因整合位置及其對受體基因組特定基因的影響：基因整合的位置、受阻斷或缺失靶基因的功能，對受體動物生活力或生殖能力的影響。轉(zhuǎn)基因及其表達產(chǎn)物的安全性鑒定：非目的基因片段對受體動物及其近緣種的安全性；目的基因表達產(chǎn)物的安全性。轉(zhuǎn)基因體系安全性評價：主要針對病毒類載體。第22頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三三、轉(zhuǎn)基因動物的安全性評價1

轉(zhuǎn)基因動物安全性評價的內(nèi)容轉(zhuǎn)基因動物在自然界中的存活能力；繁殖、遺傳及其他生物學特性。插入序列的遺傳穩(wěn)定性、表達產(chǎn)物、表達量及其組織器官分布。插入序列的轉(zhuǎn)移能力及轉(zhuǎn)移后的可能后果轉(zhuǎn)基因性狀和轉(zhuǎn)基因操作對人健康或生態(tài)環(huán)境的危害或潛在危險。轉(zhuǎn)基因動物插入序列及其表達的檢測鑒定技術(shù)及其有效性。第23頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三2

目的基因克隆、體外重組及轉(zhuǎn)基因動物制備方法轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)中目的基因克隆和體外重組：

選擇目的基因和載體的安全性；

組裝完整的表達栽體的安全性；外源基因(目的基因)擴增制備、貯藏的安全性。轉(zhuǎn)基因動物的制作方法：

顯微注射—隨機整合、插入突變；

精子載體法—體外授精法

卵母細胞內(nèi)精子顯微注射法

即將正常精子進行破膜處理后，與帶目的基因的表達載體共孵育，然后通過顯微注射注入處于減數(shù)分裂II期的卵母細胞質(zhì)中，受精后將早期胚胎轉(zhuǎn)入母體子宮內(nèi)發(fā)育成后代轉(zhuǎn)基因動物。第24頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三顯微注射法第25頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三體外授精法第26頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第27頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三逆轉(zhuǎn)錄病毒載體法：

逆轉(zhuǎn)錄病毒是一種單鏈RNA病毒，能直接感染宿主細胞，在細胞內(nèi)病毒RNA反轉(zhuǎn)錄為DNA。整合到細胞基因組DNA中；

病毒DNA中段可被取代，重組后的DNA同樣能夠整合到細胞基因組DNA中，并能被轉(zhuǎn)錄和包裝；

目的基因能以逆轉(zhuǎn)錄病毒為媒介轉(zhuǎn)移至受體動物中，制備轉(zhuǎn)基因動物。逆轉(zhuǎn)錄病毒載體法操作簡單、效果穩(wěn)定、外源基因整合率高、宿主范圍廣；但容量有限、難以整合進生殖系統(tǒng)；有可能激活某些有害基因(如原癌基因)或失活某些有用基因(如腫瘤抑制基因、細胞凋亡相關(guān)基因)。第28頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第29頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第30頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三胚胎干細胞介導的基因轉(zhuǎn)移胚胎干細胞是指囊胚期內(nèi)細胞團中尚未分化的細胞，理論上是全能性的細胞，在一定條件下可分化為其他類型的細胞，也可發(fā)育成完整個體。

將目的基因轉(zhuǎn)移入胚胎干細胞，再重新導入囊胚中，可培育出轉(zhuǎn)基因動物個體，但得到的多是嵌合體，有些能傳代表達目的基因。體細胞基因轉(zhuǎn)移和克隆

以體細胞為轉(zhuǎn)基因受體，導入目的基因后再進行體細胞擴增，將擴增的細胞作為供體，將其細胞核導入去核受精卵中，培養(yǎng)到胚細胞團后植入子宮發(fā)育為新個體表達目的基因。基因打靶法—直接將目的基因通過基因槍射入受體細胞，多拷貝進入，少數(shù)重組。

第31頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第32頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第33頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三體細胞基因轉(zhuǎn)移和克隆第34頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第35頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三四、轉(zhuǎn)基因動物產(chǎn)品的安全性評價1轉(zhuǎn)基因動物產(chǎn)品安全性評價的內(nèi)容轉(zhuǎn)基因動物產(chǎn)品的穩(wěn)定性；生產(chǎn)、加工活動對轉(zhuǎn)基因動物安全性的影響；轉(zhuǎn)基因動物產(chǎn)品與轉(zhuǎn)基因動物在環(huán)境安全性方面的差異；轉(zhuǎn)基因動物產(chǎn)品與轉(zhuǎn)基因動物在對人類健康影響方面的差異。根據(jù)對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品評價的“實質(zhì)等同性原則”，對轉(zhuǎn)基因動物產(chǎn)品的安全性評價是以在預期狀況下使用不會對人造成傷害為基礎(chǔ)，形成“以產(chǎn)品為基礎(chǔ)”的管理模式、“以技術(shù)為基礎(chǔ)”的管理模式和“兼顧技術(shù)和產(chǎn)品”的管理模式。第36頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三2轉(zhuǎn)基因動物產(chǎn)品的純化與鑒定轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物的回收及生產(chǎn)批號確定

產(chǎn)物回收的過程(擠奶、放血、摘取器官)、程序及其安全措施有效性(無菌、潔凈、保鮮、效價)；產(chǎn)品分離純化過程、程序及安全措施的有效性；

確定生產(chǎn)批號的條件與標準：動物批量大小、收儲時間；原料無菌過濾前經(jīng)歷時間、認可標準；產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)過程監(jiān)測及檢驗方法每靈敏度。宿主動物的不定因子、產(chǎn)物組織來源及病原檢測

不定因子或化學污染物存在及隨產(chǎn)品分離純化而濃集的可能性；潛在地含有病原體及在產(chǎn)品中殘留的可能性；

檢測方法的有效性及靈敏度。第37頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三產(chǎn)品的同度與純度分析及純化產(chǎn)品批量投放檢測

原料中已知的和可能存在的人類病原體檢測；

終產(chǎn)品中免疫原和有毒物質(zhì)存在與否及量值；

不同批次產(chǎn)品之間理化性質(zhì)的均一性及效價；

雜質(zhì)、污染物、免疫原等的檢測結(jié)果。轉(zhuǎn)基因動物作為組織供體的特殊問題

作為組織器官供體時出現(xiàn)致病病毒的可能性；

轉(zhuǎn)基因動物組織器官中存在的不活動、不為害病毒移植后被活化或與受體人體中存在的病毒發(fā)生重組的可能性；

不定因子或化學污染物隨移植進入人體的可能性及其或能產(chǎn)生的危害性。第38頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三五轉(zhuǎn)基因動物食品的安全性評價1

評價的必要性及評價的原則轉(zhuǎn)基因動物食品安全性評價的必要性

轉(zhuǎn)基因在新遺傳背景中可能的相互作用及影響；

轉(zhuǎn)基因動物食品出現(xiàn)的新組合、新性狀及影響；

轉(zhuǎn)基因動物食品與常規(guī)天然食品的安全性差異。轉(zhuǎn)基因動物食品安全性評價的原則

科學性原則、實質(zhì)同等原則、個案原則、逐步原則

以實質(zhì)同等原則為起點，即要求轉(zhuǎn)基因食品與其所替代的傳統(tǒng)食品至少要同樣安全；

以個案分析為基礎(chǔ)，每只轉(zhuǎn)基因動物都要以其親本動物為對照，至少要同樣安全才進行評價。第39頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三2轉(zhuǎn)基因動物食品安全性評價的主要內(nèi)容

外源基因的安全性：對受體動物、人健康、環(huán)境基因載體的安全性：標記基因、致病性、抗藥性

轉(zhuǎn)基因過程的安全性：插入、重組、拷貝數(shù)

轉(zhuǎn)基因表達的安全性：毒性、致敏、食用安全、

環(huán)境影響。轉(zhuǎn)基因動物食品安全的檢測指標針對不同動物有所不同，但主要的指標均應(yīng)包括：

毒性

--

有毒物質(zhì)及潛在毒素、基因毒性與細胞毒性

過敏

--

轉(zhuǎn)基因表達物是否為過敏原、潛在致敏性

激素

--

轉(zhuǎn)激素基因動物食品激素水平是否顯明提高

標記基因

—

直接毒性與潛在毒性、水平轉(zhuǎn)移到腸道

微生物的可能性第40頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)轉(zhuǎn)基因動物的安全管理一、國外的安全管理1轉(zhuǎn)基因食品安全管理政策

轉(zhuǎn)基因動物食品安全管理包括：制定政策法規(guī)，規(guī)范評價內(nèi)容、評價對象、評價程序、評價指標，指定評價的組織管理機構(gòu)。美國：由USDA、FDA、EPA、DSHA(職業(yè)安全與衛(wèi)生

管理局)和NIH(國立衛(wèi)生研究院)共同管理；

主要管理法規(guī)《生物食品法》和部門法英、加：由農(nóng)業(yè)部和衛(wèi)生部管理

1989年頒布《轉(zhuǎn)基因動物安全管理法》澳、新：1999年頒布《轉(zhuǎn)基因食品標準》第41頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三2

轉(zhuǎn)基因食品與國際貿(mào)易轉(zhuǎn)基因食品將成為未來食品行業(yè)的商業(yè)制高點和國際競爭的熱點。各國轉(zhuǎn)基因食品的競爭力決定于其技術(shù)儲備、商業(yè)化能力和市場壟斷優(yōu)勢。各國對于轉(zhuǎn)基因食品的政策既有經(jīng)濟利益考慮，也涉及消費者和環(huán)保勢力對轉(zhuǎn)基因食品的態(tài)度。歐共體國家的消費者與綠色環(huán)保組織強烈要求政府不要對轉(zhuǎn)基因食品簽發(fā)許可證。對轉(zhuǎn)基因食品尚缺統(tǒng)一的國際標準，相關(guān)國際組織因其權(quán)威性而行動極謹慎，未有實質(zhì)性行動。各國在制定國際標準方面缺乏合作，其分歧只能靠WTO爭端解決機制來解決，實際難以協(xié)調(diào)。第42頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三二、國內(nèi)安全管理1

轉(zhuǎn)基因生物安全管理政策我國生物技術(shù)研究飛速發(fā)展，針對轉(zhuǎn)基因動物進行管理的法規(guī)和公共政策嚴重滯后，產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國際貿(mào)易急切需要及早制定法律法規(guī)和建立管理機構(gòu)?，F(xiàn)有涉及轉(zhuǎn)基因動物及轉(zhuǎn)基因食品的法規(guī)主要有：科技部《中國生物安全框架》和《基因工程安全管理辦法》，農(nóng)業(yè)部《農(nóng)業(yè)生物技術(shù)基因工程安全管理實施辦法》和《