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動成功以來，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120多類,3000多種轉(zhuǎn)基因植物已被各國批準進入田間試驗。全球轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物種植面積大幅度增長,1999年已達3900萬公頃,其市場價值達30億美元。轉(zhuǎn)基因食品將在未來的國際市場占據(jù)越來越重要的地位。隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)作物食品的商品化生產(chǎn),食品安全性越來越受到廣泛的關(guān)注。傳統(tǒng)的毒理學(xué)的食品安全性評價方法已不能完全適應(yīng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)食品。從20世紀90年代起,聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織多次召開聯(lián)合專家咨詢會議,專門討論生物技術(shù)食品安全評價時的一般性和特殊性的問題,并督促各國政府建立一個完善的食品法規(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)。人們對目前轉(zhuǎn)基因食品的擔憂基本可歸為以下3類:①轉(zhuǎn)基因食品里加入的新基因在無意中對消費者造成健康威脅;②轉(zhuǎn)基因作物中的新基因給食品鏈其他環(huán)節(jié)造成無疑的不良后果③人為強化轉(zhuǎn)基因作物的生存競爭性,對自然界多樣性的影響。其中人們最為關(guān)心的是轉(zhuǎn)基因食品對人體健康是否安全?轉(zhuǎn)基因食品與市場銷售的常規(guī)食品相比,有無不安全的成分?這樣就需要對其主要營養(yǎng)成分、微量營養(yǎng)成分、抗營養(yǎng)因子的變化、有無毒性物質(zhì)。有無過敏性蛋白以及轉(zhuǎn)入基因的穩(wěn)定性和插入突變等進行檢測,重點是檢測其特定差異。此外一個比較集中的問題是轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品標記基因的安全性評價。目前,國內(nèi)外關(guān)于轉(zhuǎn)基因食品和轉(zhuǎn)基因食品成分安全性評價可概括為以下幾點:①轉(zhuǎn)基因食品中基因修飾導(dǎo)致的“新”基因產(chǎn)物的營養(yǎng)學(xué)評價(比如營養(yǎng)促進活血法、抗營養(yǎng)因子的改變),毒理學(xué)評價(如免疫毒性、神經(jīng)毒性、致癌性或反制度性)以及過敏效應(yīng)(是否為過敏源)②由于新基因的編碼過程造成現(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攝入后基因轉(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。當然還有一些其他方面的問題,比如轉(zhuǎn)基因和食品成分釋放入環(huán)境安全性問題,這屬于環(huán)境安全性問題,暫時不討論。1轉(zhuǎn)世生物食品的安全評價1.1其他具體的安全性評價在考慮轉(zhuǎn)基因生物食品時,對遺傳工程體(GMO)的特性分析是第一個要考慮的問題。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、受體這三個方面。供體的分析主要集中在供體的來源、分類、學(xué)名;與其他物種的關(guān)系;作為食品使用的歷史;含有獨立時;過敏性;傳染性(微生物);是否存在營養(yǎng)因子和生理活性物質(zhì);關(guān)鍵性營養(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;引入基因移動的可能性;引入基因的功能;插入片段的特征。需要說明潛在危險并不等于現(xiàn)實危險,因此不能一提到安全性評估便認為轉(zhuǎn)基因植物已存在固有的實際危險。目前國際上普遍認為:潛在危險性=有害概率×有害程度。此外還應(yīng)考慮其帶來的巨大經(jīng)濟利益的有利的一面,即權(quán)衡利弊,判斷轉(zhuǎn)基因植物所能存在的危險是否能被接受。即可接受危險=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)基因食品安全性評價的程序基本上包括這樣幾個方面:①新基因產(chǎn)品的特性的研究;②分析營養(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)基因食品與動物或人類的腸道中的微生物群進行基因交換的可能及其影響;⑤活體和離體的毒理和營養(yǎng)評價。目前轉(zhuǎn)基因食品安全性評價的最為實際的途徑是使用實質(zhì)等同性原則(substantialequivalence)。這一原則是經(jīng)濟合作組織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。需要指出實質(zhì)等同性本身并不是危險性分析,而是對新食品與傳統(tǒng)市售食品相對的安全性比較。它是一種動態(tài)的過程,既可以是很簡單的比較,也可能需要很長時間,這完全取決于已有經(jīng)驗和食品成分的性質(zhì)。GMO的安全性評價必須考慮由于食品來源中的基因修飾而導(dǎo)致的預(yù)期效應(yīng)和意外變化?；蛐揎椏赡軐?dǎo)致生物表型的未預(yù)料的效應(yīng),如生長的變化、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)鍵營養(yǎng)成分濃度的變化、天然毒素水平的升高等,如沒有特定的安全性評價是不容易被發(fā)現(xiàn)的。實質(zhì)等同性的概念將基因工程食品歸為三類: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)有食品具有實質(zhì)等同性,那么就沒有必要考慮獨立和營養(yǎng)方面的安全性,兩者應(yīng)同等對待。如轉(zhuǎn)病毒外殼蛋白質(zhì)基因的抗病毒植物及其產(chǎn)品。因為傳統(tǒng)產(chǎn)品就含有病毒,人們長期使用后并未見有中毒史,故對這類產(chǎn)品可不必進一步的安全性評估。②除了某些特定差異外,與現(xiàn)有食品具有實質(zhì)等同性如果除了新出現(xiàn)的性狀,該食品與現(xiàn)有食品具有實質(zhì)等同性,則應(yīng)該進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)本身不會有安全性問題,因為所有生物體的DNA都是有四種堿基組合而成的,但應(yīng)對引入基因的穩(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。其安全性評估應(yīng)集中針對插入基因的表達產(chǎn)物,不應(yīng)過分強調(diào)去分析其它形狀,也不必考慮DNA或mRNA本身是否有毒性,因為所有生物的DNA構(gòu)成元素都是一樣的。新食品的安全性評估應(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。此類信息應(yīng)該在前期進行評價,然后決定是否需要,以及采用何種適合的安全評價方法來確定蛋白質(zhì)的安全性。目前已知只有少數(shù)蛋白質(zhì)對脊椎動物有毒性(包括細菌毒素和動物毒素),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。通常人們對通過基因修飾引入食品中的蛋白質(zhì)已經(jīng)了解得比較清楚,而且已知它不對脊椎動物產(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,一般不需要做進一步的安全測試。若通過證實與已知蛋白質(zhì)毒素、過敏源不具有類似的氨基酸順序,可以在模擬哺乳動物胃、腸環(huán)境下進行蛋白質(zhì)快速水解來測定其水解速率。若蛋白質(zhì)不能被快速降解,則應(yīng)考慮進一步的檢驗如急性毒性試驗、過敏檢測等。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。對碳水化合物來說主要是淀粉的改造,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,因此不會引起任何特殊的安全性問題。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)對其營養(yǎng)和生物功能作進一步分析。③某一食品沒有比較的基礎(chǔ),即與現(xiàn)有食品沒有實質(zhì)等同性若某一食物或食物成分沒有比較的基礎(chǔ),也就是說,沒有相應(yīng)或類似的食品作為比較,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)和營養(yǎng)成分等,若插入基因功能不很清楚,同時應(yīng)考慮供體生物的背景資料。1.2食品安全評價的一些問題1.2.1營養(yǎng)方面的問題食物過敏是一個世界關(guān)注的公共衛(wèi)生問題。有資料表明有近2%的成年人和4%~6%的兒童患有食物過敏。食物過敏是指食品中存在的抗原分子的不良免疫介導(dǎo)反應(yīng)。過敏反應(yīng)是免疫球蛋白E(IgE)與過敏源的相互作用引起的。實際上所有的過敏源都是蛋白質(zhì),盡管食物中含有多種蛋白質(zhì),但只有幾種蛋白質(zhì)是過敏源,并且只有某些人對其過敏。目前為止發(fā)現(xiàn)的過敏性物質(zhì)一共有93種。值得注意的是過敏蛋白受環(huán)境因素的影響。比如北美和西歐的人群花生過敏的頻率很高,但在其他食用花生的國家則極少發(fā)生。由于食品的進口和出口增加,近幾年已經(jīng)認為進口食品是食品過敏的新來源,所以改變膳食結(jié)構(gòu)在引起過敏反應(yīng)中有重要的作用。對過敏反應(yīng)的安全評價程序首先是了解被轉(zhuǎn)移的基因來源的特征。若編碼一種蛋白質(zhì)的基因來自于已知的過敏源,或其蛋白質(zhì)氨基酸序列分析結(jié)果顯示其有過敏的可能性,并且其編碼蛋白在基因工程體的食用部分表達,則需對此進行檢測以確定是否編碼某種過敏源。1.2.2微管相關(guān)基因突變許多食品生物本身就能產(chǎn)生大量的毒性物質(zhì)和營養(yǎng)因子,如蛋白酶抑制劑、溶血劑、神經(jīng)毒素等以抵抗病原菌和害蟲的入侵?，F(xiàn)有食品中毒素含量并不一定會引起毒效應(yīng),當然如果處理的不得當,某些食品(如木薯)能引起嚴重的生理問題甚至死亡。評價的原則應(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。生物體在進化過程中往往會產(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,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)計一個實驗來鑒別這些效應(yīng)是不可能的,目前可考慮的方法包括mRNA分析、基因毒性和細胞毒性分析,當然根據(jù)評價目的設(shè)計動物喂養(yǎng)試驗也是可以的,模型動物應(yīng)有廣泛的代表性,而不應(yīng)限于哺乳動物。1.2.3細菌、微生物的干擾目前應(yīng)用的抗生素抗性基因、除草劑抗性標記基因等。對抗生素抗性基因的安全性考慮之一是,轉(zhuǎn)基因植物中的標記基因是否會在腸道中水平轉(zhuǎn)移(horizontalgenetransfer)至微生物。從而影響抗生物治療的有效性。對于抗生素療效潛在影響的評估要考慮下列因素:表達產(chǎn)物的功效和特異性;表達蛋白的消化能力;表達蛋白的表達量;胃腸道任何必須協(xié)作因子的可利用性;人類或動物抗生素的使用。目前尚無基因從植物轉(zhuǎn)移到腸道微生物的證據(jù),也沒有人類消化系統(tǒng)中細菌轉(zhuǎn)化的報告,可見這種基因水平的轉(zhuǎn)移可能性極小,但在評估任何潛在健康問題時,都應(yīng)該考慮人體或動物抗生素的使用以及胃腸道微生物對抗生素的抗性。目前普遍認為nptⅡ蛋白(新霉素磷酸轉(zhuǎn)移酶)不存在安全性問題,美國FDA已批準番茄、棉花、油菜等中使用nptⅡ。1.2.4微生物的安全性評估由于微生物之間可以進行基因轉(zhuǎn)移,評估腸道基因轉(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。如果轉(zhuǎn)入基因未能增強受體微生物的任何生存特性,就不必做進一步的安全評估了。如果該基因功能表明能加強微生物的生存能力,那么就有必要對該基因進行安全性評估。對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)過嚴格動物實驗,已證明無致病性的。如在腸胃中的存活、生長和繁殖能力,通過轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)或結(jié)合等交換質(zhì)粒的能力。1.2.5動物模件的安全性哺乳動物本身的生長、發(fā)育和繁殖能力是安全性的重要內(nèi)容,因為引入的遺傳物質(zhì)產(chǎn)生的不利后果一般會反映在生長、發(fā)育和繁殖能力上。原則上,健康的哺乳動物可作為人類食品,但考慮到某些魚類和無脊椎動物含有毒性物質(zhì),動物本身在一定程度上能抵抗這些毒素,因此并不能保證來自健康動物就一定是安全的,轉(zhuǎn)基因動物食品的安全性好要考慮的是用于飼喂動物的藥物、飼料的安全性。目前市場上一些技術(shù)已被認可少量應(yīng)用于動物增重或提高動物食品質(zhì)量。這些藥物只要良好的被控制,肉類中激素水平可以保持正常的生理范圍內(nèi),對消費者不會造成安全性問題。因此這類激素肉類食品不需進一步的安全性分析。1.2.6具有巨大的應(yīng)用潛力用轉(zhuǎn)基因植物、動物或微生物來生產(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)有食品具有實質(zhì)等同性,另一些(包括僅在動物乳腺中表達化合物后的肉類)則與傳統(tǒng)食品完全等同,第三類則與傳統(tǒng)食品無實質(zhì)等同性。1.2.7使用生物過程中的數(shù)據(jù)庫和利用傳統(tǒng)模式的知識,可將現(xiàn)對于轉(zhuǎn)基因食品的成分比較合適和實質(zhì)等同性的分子在很大程度上要依賴建立各類與轉(zhuǎn)基因食品相關(guān)的數(shù)據(jù)庫和利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫,包括使用生物的營養(yǎng)成分、毒性物質(zhì)、過敏源等方面的數(shù)據(jù)庫。此外,為便于有關(guān)轉(zhuǎn)基因食品的新品種的注冊和安全性評估,還必須對現(xiàn)有商用品種的關(guān)鍵營養(yǎng)成分及毒性物質(zhì)數(shù)據(jù)庫進行定期的更新。分子生物學(xué)數(shù)據(jù)庫也是有助于評價轉(zhuǎn)基因食品安全性的重要信息來源。1.2.8研究對象的局限性前面已經(jīng)提及,許多的轉(zhuǎn)基因食品安全性評價工作都用整個的轉(zhuǎn)基因食品進行急性實驗動物毒理實驗。然而,用全食物飼喂動物的實驗有一定的局限性,它很難檢測出食品中的微小變化,食品學(xué)家和營養(yǎng)學(xué)家比較反對在進行轉(zhuǎn)基因食品安全評價時使用全食物飼喂研究的方法。國際食品生物技術(shù)委員會(IFB