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轉(zhuǎn)基因食品安全性評價的研究進展

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年12月10日 04:45

（中國科學院植物研究所植被數(shù)量生態(tài)學開放研究實驗室，北京100093）

提　要　轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題在世界范圍內(nèi)倍受關注，國內(nèi)外尤其國外已經(jīng)開展和正在開展許多的研究工作。實質(zhì)等同性原則在轉(zhuǎn)基因安全性評價中得到廣泛應用，但存在一定的局限性。目前已經(jīng)進行了轉(zhuǎn)基因馬鈴薯、大豆、番茄、棉花、西葫蘆、水稻、煙草以及蘆筍的食用安全性評價，積累了一些研究經(jīng)驗和方法，得到一些有意義的研究結果，但也存在著一定的爭論。文中將從評價的方法、原則和結果等幾個方面報道和討論轉(zhuǎn)基因食品安全性評價的研究進展，并且指出評價中存在的問題，對轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題作了一個相對全面而客觀的報道，并且總結了轉(zhuǎn)基因食品安全性評價中應該注意的幾個問題，對開展安全性評價工作有一定的參考價值。

關鍵詞　轉(zhuǎn)基因食品；安全性；實質(zhì)等同性；致敏性；全食物飼喂

中圖分類號　Q－1

文獻標識碼　A

文章編號　1000－3037(2001)02－0184－07

　　最近，蘇格蘭 Rowett 研究所 (RR1) 的一項研究表明，一種抗蟲轉(zhuǎn)基因馬鈴薯所產(chǎn)生的雪花蓮外源凝集素能夠?qū)Υ笫蟮膬?nèi)臟器官和免疫系統(tǒng)產(chǎn)生損傷，而對于人類來講，類似的影響可能會導致癌癥發(fā)病率和死亡率的大幅上升[1]。雖然有關科學家及科學團體在此項研究的實驗設計和結果分析上存在很大分歧，但其研究結果經(jīng)媒體公布后產(chǎn)生的負面的社會影響非常大，其主要研究責任人 Arpad Pustztai被迫提前退休。另外的一個研究發(fā)現(xiàn)，美國 Pioneer Hi-Bred種子公司的一種表達 2S 種子貯藏蛋白的轉(zhuǎn)基因大豆會使對巴西堅果過敏的人群產(chǎn)生過敏反應，因此公司決定不讓它上市[2、3]。那么，迄今為止上市的轉(zhuǎn)基因食品是否會對人類健康產(chǎn)生不利的影響，并且如何對其進行安全性評價？這些都是頗受關注，并且迫切需要回答的問題。國內(nèi)雖然有大量的即將和已經(jīng)上市的轉(zhuǎn)基因食品，但尚無針對此類問題的專門的文獻報道。為了推動國內(nèi)轉(zhuǎn)基因食品安全性評價的研究工作，本文將針對這些問題詳細論述國內(nèi)外轉(zhuǎn)基因食品評價的研究進展，以及存在的問題和可行的評價方法。

1 評價的原則與方法

1.1 實質(zhì)等同性原則

　　1993 年，OECD（經(jīng)濟合作與發(fā)展組織）提出了食品安全性評價的原則——實質(zhì)等同性 (substantial equivalence)原則[4]。即如果一種轉(zhuǎn)基因食品與現(xiàn)存的傳統(tǒng)同類食品相比較，其特性、化學成分、營養(yǎng)成分、所含毒素以及人和動物食用和飼用情況是類似的，那么它們就具有實質(zhì)等同性。實質(zhì)等同性的確定說明了這種新食品與非轉(zhuǎn)基因品種在有益健康方面可能是相似的[5]。

　　若僅僅因為一種新的轉(zhuǎn)基因食品同一種現(xiàn)存的對應食品不存在實質(zhì)等同性并不意味著它就是不安全的。如果進行安全測試，就必須要以這種新食品的特性為基礎。依照其化學成分以及對其熟知的程度，可以推斷是否需要動物實驗和離體研究，并不是所有的轉(zhuǎn)基因食品都需要進行動物實驗的，評價必須以個案的原則為基礎。如果需要用轉(zhuǎn)基因食品或其成分進行動物實驗，那么實驗目的也必須是明確的，設計是嚴謹
的 [5]。

1.2 評價方法

1.2.1 Monsanto公司的評價方法

　　在美國，有很多的基因公司，Monsanto 公司是最大的一個，該公司的資本已經(jīng)滲入到許多擁有商品化轉(zhuǎn)基因食品的公司里。該公司在食品安全評價方面的經(jīng)驗值得借鑒。Monsanto 公司根據(jù)實質(zhì)等同性原則將評價的內(nèi)容分為 3 個方面[6]：

　?。?）插入基因所表達蛋白的安全性評價；

　?。?）用選擇性和特異性的分析檢驗來進行非預期（多效性的）影響，轉(zhuǎn)基因食品的重要營養(yǎng)成分要與相應的非轉(zhuǎn)基因品系以及其親本的進行比較，分析結果要與現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進行比較，以確定其營養(yǎng)水平在正常的范圍之內(nèi)，抗營養(yǎng)成分也要與現(xiàn)有數(shù)據(jù)和其對照比較以確認內(nèi)源毒素沒有發(fā)生有意義的變化，食品加工產(chǎn)品各種成分也應進行分析，以保證所測定的參數(shù)在可接受的范圍之內(nèi)；

　　（3）健康顯示 (Wholesomeness) 測試的選擇性應用，一般地，為模擬商業(yè)化的飼喂實踐，這些飼喂實驗用家畜家禽進行。對于人類食用的食品來講，就將這種新食品用 25 倍于人類最大估計攝入量去飼喂大鼠，實驗用每組每種性別的大鼠進行 4 周以上。全食物 (Whole food)飼喂實驗時，動物對食物的微小變化不敏感，健康顯示測試的參數(shù)包括每日健康觀察、每周體重、食品消耗等，4 周后進行全面的尸檢，如果在尸檢中發(fā)現(xiàn)任何異常，這些組織就要進行顯微鏡檢。這種 28d 的急性毒理學研究通常用來評價是否在飼喂待檢食品過程中，有任何不利的影響表現(xiàn)出來，在尸檢中，應該觀察器官重量、血液學、臨床化學以及組織病理學等方面的變化[7]。

1.2.2 數(shù)據(jù)庫的應用

　　數(shù)據(jù)庫可以提供有關食品成分的基底信息，用來評價轉(zhuǎn)基因食品中主要的營養(yǎng)和毒素是否有顯著性變化。當然也應考慮到這些主要的營養(yǎng)和有毒成分有一定的變動范圍，另外必須保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量，并且必須發(fā)展有效的方法來定量這些主要的成分[8]。

1.2.3 活體 (in vivo)和離體 (in vitro)動物模型

　　可以用活體或離體的動物模型來評價轉(zhuǎn)基因微生物食品的安全性，丹麥食品部的毒理學研究所已經(jīng)建立了若干個哺乳動物消化道模型[9]。其中，大鼠模型建立的最齊全，可能是研究中應用大鼠模型較多的緣故。無菌大鼠模型除了可以研究細菌的存活和移殖外，還可以研究微生物間遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移。如果將攜帶質(zhì)粒 pAMβ1 的供體菌系和受體菌喂服無菌的大鼠，幾天后在大鼠的排泄物中就會發(fā)現(xiàn) DNA 接合轉(zhuǎn)移的產(chǎn)物。

1.2.4 轉(zhuǎn)基因食品致敏性的評價方法 [10]

　　如果轉(zhuǎn)基因食品中所含蛋白是已知來源的，就用 SDS－PAGE 作點免疫反應后，進行放射性致敏吸著劑抑制反應測試 (RAST－inhibition)，如果結果是陽性的，就不需要進一步的試驗而下結論認為這種轉(zhuǎn)基因食品對人類是致敏的；如果結果是陰性的，那么接著進行皮刺測試和雙盲、安慰劑對照的食品免疫試驗 (DBPCFC, double-blind, placedbo-controlled food challenges)，如果結果仍是陰性的，那么就可以下結論，對消費者來說，這種轉(zhuǎn)基因食品沒有風險。如果轉(zhuǎn)基因食品所含蛋白是非食品來源，或來源于不常見食品，那么就不能用過敏個體或者他們的血清進行測試，在這種情況下，就將這種蛋白的特性與已知的食品過敏原進行對照。

1.2.5 PCR檢測的方法

　　目前，轉(zhuǎn)基因植物的構建經(jīng)常會用到來自花椰菜花葉病毒 (CaMV) 的 35s 啟動子。對 35s 啟動子的 PCR 檢測是歐盟新食品管理的依據(jù)。最近歐盟修改了其食品管理策略，GMO（遺傳飾生物體）含量大于 5% 的食品必須進行標簽，于是由定性 PCR 轉(zhuǎn)向定量 PCR，其中數(shù)量競爭性 PCR (QC－PCR, quantitative competitive PCR)的方法特別有用[11]。

2 結果與分析

2.1 馬鈴薯

　　繼公開在電視上宣布轉(zhuǎn)雪花蓮外源凝集素 (GNA) 基因馬鈴薯對大鼠的內(nèi)臟器官有損害后[1]，Ewen 和 Pusztai 于 1999 年正式發(fā)表了它們的研究結果[12]。他們研究了轉(zhuǎn) GNA 基因抗蟲馬鈴薯對大鼠胃腸道不同部分的影響，實驗分別用含有轉(zhuǎn)基因馬鈴薯、非轉(zhuǎn)基因的馬鈴薯親本以及非轉(zhuǎn)基因馬鈴薯加上 GNA 的 3 種膳食來飼喂實驗大鼠。結果發(fā)現(xiàn)，胃粘膜、腔腸絨毛以及腸道的小囊 (Crypt) 長度均有不同程度的變化。經(jīng)過比較探討，他們得出結論是，胃粘膜的加厚主要是由 GNA 基因表達的后果，而小腸和盲腸的變化主要是由遺傳操作或/和轉(zhuǎn)基因構成引起的，GNA 基因表達的影響只占很小的一部分。Fenton 等[13]的研究發(fā)現(xiàn)，GNA 能夠與人類的白細胞結合，雖然這并不能說明什么，但增加了對人類健康產(chǎn)生影響的風險。已有實驗證明 Bt 毒蛋白對人畜是安全的，并且一種轉(zhuǎn) Bt 基因馬鈴薯與其對應的非轉(zhuǎn)基因品種間具有實質(zhì)等同性[14]。對于一種轉(zhuǎn)基因抗除草劑馬鈴薯來說，與相應的非轉(zhuǎn)基因親本品系非常接近[15]。

2.2 番茄

　　研究表明，Calgene 公司的 FLAVR SAVRTM延遲成熟番茄的主要營養(yǎng)成分（如 VA 和 VC）沒有改變，番茄堿等天然毒素沒有顯著變化，也沒有發(fā)現(xiàn)有害的多效性，在一個 7d 的大鼠飼喂實驗中，沒有發(fā)現(xiàn)不良影響[16]。對一種轉(zhuǎn)基因抗蟲番茄的食品安全研究中[17～18]，用相當于一個人日耗 2000kgBt 番茄量的 Bt 蛋白飼喂 Brown Norway雄性大鼠、小鼠和兔子，未產(chǎn)生全身不良反應。在對一種抗煙草花葉病毒 (TMV) 轉(zhuǎn)基因番茄的食品安全性評價中，轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因番茄相比，糖堿、糖類、有機酸、多酸類都沒有明顯變化，誘變性上也沒有差別。

2.3 大豆

　　Nordlee 等[3]評價了一種轉(zhuǎn)巴西堅果 2S 清蛋白基因大豆的食品安全性，在研究中，他們?nèi)×?9 個對巴西堅果有過敏史的人的血清，RAST 研究表明，轉(zhuǎn)基因大豆提取物可有效地與來自生巴西堅果的蛋白提取物競爭性地結合過敏人群血清中的 IgEC（免疫球蛋白），而用與之遺傳上相對應的非轉(zhuǎn)基因大豆的蛋白提取物觀察到抑制現(xiàn)象；SDS-PAGE 研究表明，轉(zhuǎn)基因大豆中出現(xiàn)了一種新的蛋白質(zhì)帶（約 9KD），巴西堅果也有這條帶，并且與部分純化的 2S 清蛋白有相同的遷移率，而非轉(zhuǎn)基因大豆中都無這樣一種相對應的帶；免疫點雜交研究表明，9 份血清的 8 份能識別部分純化的 2S 清蛋白，也能與巴西堅果提取物中的 9KD 的蛋白產(chǎn)生免疫反應，9 份血清中的 7 份能識別上述轉(zhuǎn)基因大豆中與巴西堅果 2S 清蛋白有共同遷移率的 9KD 的蛋白質(zhì)，沒有血清與非轉(zhuǎn)基因大豆中低分子量的蛋白反應，來自對照的血清不與任何大豆或巴西堅果的蛋白發(fā)生反應，因此可以肯定這種轉(zhuǎn)基因大豆中存在與巴西堅果類似的過敏原。

　　根據(jù) Fuchs 等[19、20]的研究結果，Monsanto 公司的抗除草劑的轉(zhuǎn)基因大豆與市場上的相對應的非轉(zhuǎn)基因大豆具有實質(zhì)等同性。

2.4 棉花

　　Monsanto 公司的 Bt 棉表達的 Bt 毒蛋白可被哺乳動物很快地消化，與非轉(zhuǎn)基因棉相比，其棉籽和棉籽油的質(zhì)量以及抗營養(yǎng)成分沒有顯著的改變，并且分別用含有 5%～10%、10% 和 20% 棉籽的飼料喂養(yǎng)大鼠、鵪鶉和鲇魚 28d、8d 和 10 周，也沒有發(fā)現(xiàn)有任何顯著的變化，證明這種 Bt 棉是安全的[21]。

　　陳松等[22]用棉籽粉喂養(yǎng)大鼠 28d、喂養(yǎng)鵪鶉 8d 的動物實驗表明，轉(zhuǎn)基因各組動物的體重、食物利用率與對照相比，無顯著差異，受試動物生長發(fā)育及行為正常、無死亡。對大鼠的肝、腎、胃、盲腸、結腸、小腸及睪丸進行組織切片檢查，均未見病理性改變，大鼠肝、腎、睪丸的重量比，以及血液中谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性和尿素氮水平均在正常范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)基因與對照組相比無明顯變化，因此這種 Bt 棉與常規(guī)棉有實質(zhì)等同性。

2.5 其它

　　一種抗病毒的轉(zhuǎn)基因水稻[23]，抗病毒的轉(zhuǎn)基因西葫蘆品系 ZW20[24]，抗病毒的轉(zhuǎn)基因煙草[25]以及一種轉(zhuǎn)基因蘆筍[26]與其對應的非轉(zhuǎn)基因親本間沒有發(fā)現(xiàn)顯著的區(qū)別[26]。

3 討論與結論

3.1 實質(zhì)等同性的概念局限性

　　實質(zhì)等同性的概念體現(xiàn)了這樣一種思路，就是可將作為現(xiàn)時用作食品或食品來源的生物體作為比較的基礎來評價一種來自生物技術的食品或食品成分的安全性。然而，實質(zhì)等同性這個概念也有它的局限性，比如說，雖然一種新的食品與一種已知食品有 99% 的相同，即除含有一種新的毒素外，二者具有實質(zhì)等同性，但是這種食品可能需要進一步細致的檢驗；而既使一種新食品與其對應的現(xiàn)存食品只有 70% 的相同，特別是當營養(yǎng)成分的不同可被一種混合膳食替代時，這種新食品也可能僅需要很小程度的檢驗測試[27]。因此，用實質(zhì)等同性這個概念并不能完全預測新食品是否需要動物實質(zhì)性毒性實驗。

　　而且，科學家還不能令人信服地用已知的有關轉(zhuǎn)基因食品的化學成分來預測轉(zhuǎn)基因食品的生化或毒理學效應。一種轉(zhuǎn)基因食品在化學成分上與其自然存在的對應食品相似，并不能夠說明人類食用該轉(zhuǎn)基因食品是安全的[28]。有的科學家認為，一種轉(zhuǎn)基因抗除草劑大豆與其對應的非轉(zhuǎn)基因大豆具有實質(zhì)等同性。而 Millstone 等[28]則認為，這個結論是建立在這樣一個假設的基礎上的，即假定已知的遺傳和生化差異并不具有顯著的毒理學差異。實際上，既使不施用除草劑，這種轉(zhuǎn)基因抗除草劑的大豆與其相對應的所有品種的化學成分也不相同。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上實際應用這種抗除草劑的大豆時，必然會經(jīng)常地用降草劑處理，而用除草劑處理大豆，必然會導致其化學成分發(fā)生顯著性的變化，這一點已夠證實。而在得出實質(zhì)等同性的結論的實驗中，所用的轉(zhuǎn)基因大豆是未經(jīng)除草劑經(jīng)常處理的，并且比較的僅是部分化學成分，因此并沒有什么實際意義。

3.2 全食物 (Whole food)飼喂研究的局限性

　　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，食品學家和營養(yǎng)學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。國際食品生物技術委員會 (IFBC) 指出，一般情況下不推薦使用這個方法評價轉(zhuǎn)基因食品的安全性，如果確實需要，那么全食物飼喂研究的實驗設計要十分小心和謹慎，并且持續(xù)時間不能太長，以避免因營養(yǎng)不平衡等因素的影響而對動物產(chǎn)生不利影響，從而掩飾了轉(zhuǎn)基因食品的安全性[7]。

　　實際上，上述經(jīng)驗和結論來自對輻照食品安全評價的實驗結果。當時，不了解以某種食物過量飼喂實驗動物會導致營養(yǎng)的不平衡，對動物的健康產(chǎn)生不利影響。Hammond 等[6]總結了一些這樣的例子，可能對轉(zhuǎn)基因食品的評價工作有較高的參考價值。

3.3 有關轉(zhuǎn) GNA 基因馬鈴薯安全性的爭論

　　Pusztai 一經(jīng)公布他和同事們的轉(zhuǎn) GNA 基因馬鈴薯會損傷大鼠的消化和免疫系統(tǒng)的研究結果，其實驗設計和實驗結果馬上遭到多方批評[1]。前面已提過。相應的研究論文投到國際著名雜志 THE LANCET后，也引起諸多爭議，THE LANCET編輯部認為，雖然 Pusztai 及其同事的這項研究有一些不足，但是該論文提供了一項研究結果，是一個爭論的開端，并且有必要讓公眾了解事實，以增強公眾對科學的信任感，因此，THE LANCET還是于 1999 年公開發(fā)表了這篇論文[29]。對于該篇論文中存在的問題，Kuiper 等[30]認為有以下幾點：①論文中沒有介紹飼喂大鼠的不同膳食的成分，雖然 Pusztai 等在網(wǎng)上公布了部分細節(jié)，轉(zhuǎn)基因馬鈴薯中的淀粉、多聚葡萄糖、外源凝集素、胰蛋白酶和糜蛋白酶與其余親本品系不同，但這種不同是由轉(zhuǎn)基因引起的還是由品系不同而引起的尚未可知；②大鼠膳食中僅含 60% 的蛋白質(zhì)，容易造成饑餓反應，從而導致其它的一些不利影響；③實驗設計不嚴密，每個飼喂組的大鼠個體數(shù)太少，而且缺少膳食對照，比如一個含 15% 蛋白的標準的嚙齒動物膳食，以及包含“空白 " 載體的馬鈴薯的對照膳食；④研究中沒有觀察到一致性的變化，很難說明實驗中大鼠消化道的變化是轉(zhuǎn)基因馬鈴薯影響的結果。攝食馬鈴薯本身也會導致消化道適應變化[6]。支持 Kui per等的批評。英國皇家學會經(jīng)研究討論后也持類似觀點[31]。

3.4 轉(zhuǎn)基因食品安全性評價中應注意的問題

　?。?）由于實質(zhì)等同性的尺度不好掌握，因此實質(zhì)等同性這個概念比較模糊，其應用價值隨轉(zhuǎn)基因食品的不同而不同；

　?。?）全食物飼喂動物有一定的缺陷，因此最好不用或少用，使用時一定要謹慎設計實驗；

　　（3）目前來講，除了轉(zhuǎn)巴西堅果基因大豆有致敏性，轉(zhuǎn) GNA 基因馬鈴薯的安全性有爭議外，其它許多的轉(zhuǎn)基因食品已被現(xiàn)在的研究結果證明是安全的，但轉(zhuǎn)基因食品的長期效應有待探討，能夠批準一種新的轉(zhuǎn)基因食品的指標體系還有待進一步完善；

　?。?）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。

參考文獻

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第一作者簡介

魏偉 (1969－)，男，山東人，副研究員，博士，研究方向為分子生態(tài)學。

* 國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃項目 (G2000046803) 資助。

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