轉基因動物安全評價淺談

華再東 劉圣財 肖偉 任紅艷 郭帥 畢延震

摘要：轉基因技術飛速發展給人類帶來巨大經濟效益的同時，其安全性也值得我們深入思考。而作為第一個被FDA批準上市的轉基因動物三文魚掀起軒然大波，關于轉基因動物是否安全的問題愈演愈烈。從轉基因動物安全評價知識方面及最新進展進行了簡要的分析，以期讓人們了解轉基因動物安全知識的同時，能夠了解轉基因食品的知識以及安全性，從而在生活中對轉基因食品有自己的判斷。在此基礎上，借助第一個轉基因動物三文魚上市的成功經驗，以對我國轉基因產品的申報及安全上市提供一些方向性意見。

關鍵詞：轉基因動物;三文魚;安全性評價

中圖分類號：Q78? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1007-273X（2019）09-0010-05

轉基因動物商業化已經成為新經濟形勢下國家努力的方向，是增強國際競爭力的重要力量。轉基因技術是指將人為選擇的優質外源基因，通過剪切、修飾轉移到受體細胞中，而達到人為地改變受體生物性狀的目的。通過這種技術可將選定的個體的優良基因由一個生物體轉移到另一個生物體，也可在不相關的物種之間進行轉移。這一新興技術有望在農業、醫學、生態等方面發揮巨大的作用。以轉基因動物及其產品為原料加工生產的食品稱為轉基因動物食品。這種技術可以幫助人們獲得想要的食品，并且還具有產量高、營養豐富、保健作用強等特點，這項技術也可以用來研究人類疾病機理、作為生物反應器生產藥用蛋白，大大提高動物品種的改良效率，并可降低糧食消耗，在保障食品安全、保護生態環境、拓展動物農業功能等方面潛力巨大[1]。但是轉基因動物也存在諸多問題，如畸形、生長遲緩、不育、抗病力差等[2]。所以這些轉基因食品必須通過國家安全評定才可以上市[3]。同時，其作為一門新技術在給我們帶來巨大前景的同時，也為我們帶來了巨大的挑戰。轉基因動物可能對人類以及生態環境產生嚴重的影響;轉基因動物身上的致敏成分可能會讓人體產生過敏反應，在食用含有某些抗性基因的轉基因動物食品后，這些抗性基因可能會轉移到某些細菌身上，并且讓它產生抗性[4，5];轉基因動物釋放到外界環境中會對生態平衡產生不利影響，會對原有的生態平衡和生態環境產生難以預料的沖擊;通過動物雜交的方式會將轉基因特性傳給其他動物，污染自然基因庫，使其他動物產生病蟲害，或者使一些有害的昆蟲或是微生物產生耐藥性，會因此攪亂原有的生態平衡、生態秩序等。

轉基因技術雖然面臨許多難以預測的問題，但是科學家從未停止對它探究的腳步。當然對于實驗中的非科學因素也要客觀謹慎地對待[6]。科學家們首次在1946年發現DNA可以在生物之間轉移[7]。轉基因技術的研究越來越廣泛，從醫藥領域逐漸擴展到了食品相關方向，可以說轉基因食品和人們的生活聯系越來越緊密。2006 年 6月，隨著歐洲醫藥評價署人用醫藥產品委員會的批準，重組人抗凝血酶Ⅲ成功上市，這是世界第一個利用轉基因動物乳腺生物反應器來生產的基因工程蛋白藥物，標志通過利用轉基因動物進行藥物生產正式進入產業化階段。2015年11月16日，美國FDA發布公告確定水優三文魚與非轉基因三文魚一樣安全可以商業銷售和食用，這標志著轉基因三文魚在美國已經獲得權威機構的最終批準，標志著轉基因動物供人類食用邁出了關鍵一步[8]。作為第一個可以食用的轉基因動物，三文魚的成功上市，將推動接下來的轉基因動物作為食物的進一步發展。

1? 轉基因動物發展現狀及成果

近些年來國內對于轉基因技術的研究取得了相當顯著的成果。2008年，中國農大教授李寧帶領他的課題組歷時7 年多，成功培育出一批轉基因奶牛，這批奶牛能產人乳鐵蛋白，而且所產牛奶中的重組人乳鐵蛋白含量在世界上最高，并具有轉運鐵、抗菌等生物活性，這項指標和天然蛋白是相同的[9]。2011年，內蒙古農業大學李光鵬教授和他帶領的課題組與吉林大學、南京大學、中國科學院動物所的研究團隊展開堅實的合作，最終成功獲得Fat-1轉基因牛，Fat-1是動物產生n-3多不飽和脂肪酸的關鍵基因，Fat-1轉基因牛的動物產品對于預防人的心腦血管疫病具有重要價值[10]。2015年，西北農林科技大學陳玉林課題組聯合榆林學院屈雷課題組和南京大學黃行許課題組利用CRISPR/Cas 9基因編輯技術，獲得敲除成纖維細胞生長因子5（Fibroblast growth factor 5，FGF5） 和肌肉生長抑制素（Myostatin，MSTN）基因的羔羊，這是世界上第一例家養動物多基因多位點一次性操作敲除基因，對于推動我國乃至世界絨山羊種質資源的創新和產業發展具有重要意義[11]。2017年，華南農業大學吳珍芳課題組將轉基因小鼠的唾液腺作為生物反應器[12]，生產出具有良好生物活性的人神經生長因子蛋白（Human nerve growth factor，hNGF），該蛋白可用于治療人類小兒腦癱和老年癡呆等神經損傷或退化性疾病，標志著轉基因動物的唾液腺作為生物反應器制備人類蛋白藥物成為現實。

2? 轉基因三文魚的產生及安全評價

2015年11月16日，美國FDA發布公告確定水優三文魚與非轉基因三文魚一樣安全可以食用，這標志著轉基因三文魚在美國已經獲得權威機構的最終批準，依法可以商業銷售和食用。面對轉基因食品可能面臨的挑戰[13]，我們要以第一個被FDA批準上市的轉基因三文魚為參照，對轉基因動物食品進行科學客觀的評價，闡明生物技術安全信息，消除公眾對它的疑慮。雖然說國內外對轉基因技術的研究多，但是能批準上市的轉基因動物食品只有轉基因三文魚，這是世界上第一例，也是目前惟一一例獲準上市的轉基因動物食品（圖1）。在此之前，2010 年FDA就已經聲明這種轉基因三文魚“和傳統三文魚一樣安全，可以相當肯定不會因食用而帶來危害”。2013年11月，加拿大環境部批準轉基因三文魚在加拿大生產。而轉基因三文魚批準上市經歷了20年的時間，且FDA對轉基因三文魚進行了嚴格安全的評估，確認轉基因三文魚的食用對人體不會造成任何傷害。

FDA首先對插入外源基因對于轉基因三文魚本身會不會造成危害進行了檢測。對插入質粒opAFP-GHc2穩定性進行評價，發現連續檢測七代轉基因三文魚，基因型沒有發生變化，插入質粒非常穩定。對轉基因三文魚體重及大小、發病率、死亡率以及生理指標等的檢查發現，總的來說，各項指標在轉基因魚與非轉基因魚之間相當，而有些指標存在顯著差異，但這些差異與轉基因狀態無關，或者這些差異不具有生物功能相關性。然后對三文魚活動、行為、外觀等培養觀察，發現無健康和行為異常問題。轉基因魚體重較大，此外無其他副作用，身體畸形率與非轉基因魚無顯著差異;三倍體畸形率高，但與轉基因無關，發病率和病死率與非轉基因魚無顯著差異。對抗病性檢驗：在接種病菌后，轉基因魚的死亡高峰出現比非轉基因魚早，但總的死亡率二者無顯著差異。對銀化現象和海水存活率觀察發現，二倍體轉基因魚能夠發生銀化，甚至銀化能力超過非轉基因魚，轉基因魚可以在海水中存活。其他一些表型研究發現轉基因魚肌肉生長速度快，飼料消耗大，飼料轉化率高，代謝范圍低，但氧消耗大，游泳速度慢，應激反應大，這些表型與快速生長相符。我們可以從表型分析上知道，轉基因魚上沒有發現表型上顯著的危害和風險。所以我們能夠得出結論，轉入外源質粒對于轉基因三文魚沒有明顯的危害。

FDA繼續對食用轉基因食品會不會對人體造成傷害進行了檢測。對轉基因表達產物，如Chinook Salmon魚的GH或者由于GH表達導致的內源性物質（如IGF）產生的可能危害進行了檢測。表1結果表明，血液中平均GH水平在轉基因魚與非轉基因魚之間無顯著差異，但T3水平有差異;表2結果表明，GH在肌肉皮膚組織中檢測不到。其他6種激素的平均水平在轉基因魚與非轉基因魚之間無顯著差異。其他相關激素重點關注了IGF1，因為IGF1與GH密切相關，而且IGF1被認為是有危害的。IGF1平均水平無顯著差異，但是轉基因魚的IGF1水平超過非轉基因魚范圍的10%。按照極限估計，一個人通過食用轉基因魚每天攝入的IGF1最大量是3.7 μg，比食用非轉基因魚增加1.2 μg。相當于人血清中IGF1水平的千分之一。所以轉基因魚肉中的IGF1不會對人類消費產生危害。GH來自Chinook Salmon，是8大致敏性食物之一，搜索致敏性蛋白數據庫，分析與GH結構同源蛋白，沒有發現同源性超過35%的致敏蛋白，所以GH不會致敏。對于可能產生的間接危害也進行了檢測，因此對它的5種維生素、3種礦物質、17種氨基酸檢測，發現只有維生素B6含量與正常三文魚有顯著差異。按照極限估計，一個人通過食用轉基因魚每天攝入的維生素B6最大量是2.04 mg，而推薦的維生素B6日攝入量是100 mg。所以轉基因魚肉中的維生素B6不會對人類消費產生危害，食用轉基因三文魚對人體沒有什么影響。

最后，對轉基因三文魚對于外界環境可能造成的影響進行了評估。由于轉基因三文魚商品用的是三倍體雌性，在野外不能自身交配，也不能和野外物種交配產生可育后代。養殖場周邊氣溫對成年魚有益，但對魚卵/魚苗存活不利;另外，冬季氣溫非常低，水溫在零度以下，因此逃逸的魚苗不可能存活。而且，環境中的水鹽度升高，銀化前的魚甚至更大的魚在從淡水突然進入鹽度相對高的水中也難以存活。因此，該轉基因魚對環境沒有顯著危害。

通過以上對轉基因三文魚自身健康和食品安全以及環境安全進行的安全評估，2015年11月，FDA批準該轉基因三文魚可以作為人類食品消費。全球首例轉基因食品動物—轉基因三文魚上市了，從申請到批準上市歷經了20年。然而，上市后對其持懷疑態度的人們一直不曾斷絕。這種被反對人士稱為“科學怪魚”的轉基因三文魚一直備受爭議。這也更加需要我們對轉基因知識的科普，使公眾認識到轉基因的概念，打消對其的恐懼。轉基因三文魚在體型上沒有什么畸變，與非轉基因三文魚一樣，只是比非轉基因三文魚大幾倍，且生長速度也更快（圖2）。其次是轉入了其他魚身上的基因，理論上沒有什么危害，目前為止也沒有出現健康方面的報道。其突變率高也不是因為轉基因的問題，三倍體生物本來就突變率高。其血液和血清等理化指標也與非轉基因魚沒有差別。總體來說，各項指標在轉基因三文魚與非轉基因三文魚之間相當，有些指標存在顯著差異，但這些差異與轉基因狀態無關，或者這些差異不具有生物功能相關性。

轉基因魚肌肉生長速度快，飼料消耗大，飼料轉化率高。代謝范圍低，但氧消耗大，游泳速度慢，應激反應大，飼養時注意控制足夠的氧水平即可。安全性方面根據實驗數據和觀察可以看出轉基因三文魚與非轉基因三文魚沒有差別。然而，其投放到環境中是否對環境有潛在的危害也是一個重要的問題，也是令人們擔憂的一個問題。因為其生長能力強，可能對其他魚類造成滅頂之災;如果與其他魚類交配造成基因外流將影響物質多樣性，諸如此類的擔憂也不是沒有道理，但目前轉基因三文魚的養殖是采用封閉的方式，即便是有小部分流入自然環境，也不會造成基因漂移，因為轉基因三文魚是三倍體生物。

既然轉基因三文魚上市后可以食用，那么轉基因三文魚的肉質與非轉基因三文魚是否有差別也是我們要考慮的問題。對包括18種氨基酸、19種脂肪酸、9種維生素、10種礦物質營養元素進行分析，發現有11種成分都超過對照組范圍10%，也沒有發現轉基因三文魚身上含有非轉基因三文魚身上沒有的成分，這說明轉基因三文魚營養安全且更具優勢[14]。轉基因三文魚技術角度從科學方面來看是沒有安全問題的，至少目前的結果是這樣的。作為第一個全球上市的轉基因三文魚的商業化肯定會給接下來其他轉基因動物的陸續上市增加信心，不過遺憾的是中國作為第一個成功做出轉基因魚的國家，卻沒有成功上市。但是我們應該借鑒美國轉基因三文魚成功上市的經驗，來分析我國轉基因動物接下來要走的路，為今后中國轉基因生物的蓬勃發展添磚加瓦，從農業大國向農業強國邁進。轉基因生物安全問題是轉基因生物上市前最重要的事項，這里不光需要科研工作者技術方面的努力，也需要政府有關部門制定一系列轉基因安全檢查方面的新政策，與時俱進，不斷改進轉基因生物上市前檢查事項，加強中國轉基因生物安全有序高效推進[15]。

3? 相關法律法規

目前國際上有關生物安全管理的法規始于20世紀70年代中后期，80年代中后期在少數國家開始逐步建立，到90年代，美國、加拿大、歐盟等國家和地區陸續建立起比較完善的生物安全管理法規體系。目前，有關生物安全的國際協調也在進行中，并達成了一些共識性文件，如卡塔赫納《生物安全議定書》，國際食品法典委員會、聯合國糧農組織等制定的一系列轉基因生物安全評價標準和共識性文件。各國存在一定的差異，尚無統一的國際標準。目前，國際上對轉基因安全的評價基本上是兩種類型，一種是美國模式，針對產品進行評估。不管是轉基因技術還是其他技術，都是對研究出來的產品進行評估。美國食品和藥物管理局（Food and drug administration，FDA）出臺并頒發了一系列有關轉基因動物生物安全的管理措施和指導文件，其中最重要的是2009年1月15日發布的187號文是有關轉基因動物生物安全管理的指導性文件。美國的轉基因動物及其產品上市前要經歷從產品定義到批準等一系列嚴格的審批程序[16]（圖3）。

另一種是歐盟模式，是對過程進行評估，只要是使用轉基因技術，都對技術過程進行評估。歐洲委員會（European committee，EC）委托歐洲食品安全署 （European food safety authority，EFSA）就轉基因動物對于食品、飼料、環境、動物健康與人類安全等帶來的潛在風險進行評價。EFSA參照國際標準（比如CAC標準）發布了一系列有關轉基因動物及其產品風險評價的初步指導文件，這些文件包括食品與飼料安全、環境安全、動物健康和人類安全等，其中轉基因動物（魚類、鳥類及哺乳動物）的環境安全評價最詳盡，預計將來會被正式采納實施。歐盟對轉基因產品（包括轉基因動物產品）的評價程序基本遵循CAC的程序，目前EFSA尚未接到任何有關轉基因動物及其產品的申請文件。

中國自從1979年起出臺了一系列有關生物安全的管理辦法，其中值得一提的是2001年5月23日國務院頒發了《農業轉基因生物安全管理條例》，該條例涉及轉基因動物、植物和微生物的安全管理。2002年1月5日，農業部發布了第8號令，頒發了《農業轉基因生物安全評價管理辦法》，自2002年3月20日起施行。該令的附錄2為《轉基因動物安全評價辦法》，專門對轉基因動物的生物安全評價進行了規范和指導，該辦法明確規定中國的轉基因動物及其產品上市前要經過實驗研究、中間試驗、環境釋放、生產性試驗、安全證書等審批程序。中國既對產品又對過程進行評估，從全球來看是最嚴格的評估體系[17]。

中國在轉基因生物技術方面有著不容小覷的實力，在指定轉基因安全評價方面是根據自己國情和中國轉基因技術的實際情況來制定的安全評價文件《轉基因動物安全評價指南》，而且該文件還會隨著每年的發展有所修訂[18]。目前按照2017年新修訂版本文件來看，中國轉基因動物安全評價主要內容包括以下幾個方面：分子特征、遺傳穩定性、健康狀況、功能效率評價、環境適應性、轉基因動物逃逸及其對環境的影響和食用安全[19]。雖然轉基因動物具有潛在的風險問題，但相比轉基因動物的優勢來說，這種潛在風險是阻擋不了轉基因動物研究和產業化發展步伐的。此外，安全是個相對概念，即便是人們經常食用的傳統食品以及不少藥品也存在風險，并不是絕對安全的，比如花生、大豆、牛奶、雞蛋等致敏性食物和蘑菇、河豚、杏仁、土豆等毒性食物。因此，“零風險”的食品是不存在的。事實上，生物安全是一種個案處理事件，這就是要評價的原則也是評價的基礎。隨著理論和技術的發展，轉基因安全問題也能夠得到解決和控制。著名科學家Murray和Maga認為，轉基因動物研究的目的正是為了解決很多安全問題，如果停止轉基因動物的研究，安全隱患反而會更多[20]。因為轉基因動物的利要遠遠大于弊，英國皇家學會從2001年就開始呼吁，要生產更多的轉基因動物（Bold call for more GE animals）[21]。相信隨著各國政府對轉基因動物研究的大力支持和正確引導，科普宣傳加深民眾對轉基因動物技術的理解，轉基因動物的研究及其產品的應用必將為人們帶來更多福音。

4? 對未來展望

轉基因植物從研發到上市需要經過多次檢測與評估，并且也主要是作為飼料非直接食用。而轉基因動物研究過程更加復雜，需要考慮的安全問題更加多樣。轉基因食品在進入市場之前，需要經過十分嚴格的安全評估體系，只有通過了安全評估，獲得了安全證書的轉基因產品才具有能上市的資格。針對民眾對轉基因生物認識不足的問題，本文通過談論美國轉基因三文魚的生物安全性，來普及轉基因生物安全問題，旨在使廣大民眾在今后生活中不要“談轉色變”，對轉基因食品有自己的認識，不要被一些謠言蒙蔽。同時，對于科研工作者也可以借鑒美國轉基因三文魚成功上市的經驗，讓我們自己研究出來的轉基因產品也能夠盡快上市。未來，各國政府將會形成一套明確的法規體系來約束和規范轉基因動物及其產品的研究、加工、運輸、上市、進出口等活動，保障轉基因動物及其產品的安全性，為人類社會乃至動物本身帶來福利。

參考文獻：

[1] ZHOU C，WANG J W，HUANG K L，et al. A 90-day safety study in Sprague-Dawley rats fed milk powder containing recombinant human lactoferrin（rhLF） derived from transgenic cloned cattle[J].Drug and chemical toxicology，2011，34（4）：359-368.

[2] 盧軍鋒，李? 曉，楊公社，等.我國轉基因動物及其安全性評價發展現狀[J].中國獸醫雜志，2018，54（2）：62-64.

[3] 譚德凡.我國轉基因食品安全的法律保障[J].湖南科技學院學報，2011，32（2）：135-137.

[4] HAYES A W，DAYAN A D，HALL W C，et al. A review of mammalian carcinogenicity study design and potential effects of alternate test procedures on the safety evaluation of food ingredients[J].Regulatory toxicology and pharmacology，2011，60（1Suppl）：S1-34.

[5] CAO S S，XU W T，LUO Y B，et al. Metabonomics study of transgenic Bacillus thuringiensis rice（T2A-1） meal in a 90-day dietary toxicity study in rats[J].Mol Biosyst，2011，7（1）：2304-2310.

[6] CLIVE J. Global status of commercialized Biotech/GM crops in 2017：Biotech crop adoption surges as economic benefits accumulate in 22 years[R].ISAAA Briefs，2017.

[7] JOHNSON S R. Quantification of the impacts on US agriculture of biotechnology-derived crops planted in 2006[R]. Washington D C：National Centre for Food and Agricultural Policy，2008

[8] WANG D Y，WANG D Y. Implications of US GMO Salmon approved for commercial food use[J].Chinese science bulletin，2016， 61（3）：289-295.

[9] YANG P，WANG J，GONG G，et al. Cattle mammary bioreactor generated by a novel procedure of transgenic cloning for large-Scale production of functional human lactoferrin[J].PLoS ONE，2008，3（10）：e3453

[10] WU X，OU Y H，DUAN B，et al. Production of cloned transgen-ic cow expressing omega-3fatty acids[J].Transgenic research，2012，21（3）：537-543.

[11] WANG X，YU H，LEI A，et al. Generation of gene-modified goats targeting MSTN and FGF5 via zygote injection of CRISPR/Cas9 system[J].Scientific reports，2015，5：13878.

[12] ZENG F，LI Z，ZHU Q，et al. Production of functional human nerve growth factor from the saliva of transgenic mice by using salivary glands as bioreactors[J].Scientific reports，2017，7：41270.

[13] FDA. FDA has determined that the AquAdvantage Salmon is as safe to eat as Non-GESalmon[EB/OL].https：//www.fda.gov/ForConsumers/ConsumerUpdates/ucm472487.htm，2015-11-19.

[14] 王大元.美國轉基因三文魚商業化的啟示[J].科學通報，2016， 61（3）：289-295.

[15] HARLANDER S K. Safety assessments and public concern for genetically modified food products：The American view[J].Toxicologic pathology，2002，30（1）：132-134.

[16] MCLEAN M. CVM uses seven-step process to evaluate safety， effectiveness of GE animals[J].FDA Veterinarian，2008，23：5-8.

[17] 宋? 歡，王坤立，許文濤，等.轉基因食品安全性評價研究進展[J].食品科學，2014，35（15）：295-303.

[18] 農業部農業轉基因生物安全管理辦公室.農業轉基因生物安全管理法規[Z].2010.

[19] 盧軍鋒，李? 曉，楊公社，等.我國轉基因動物及其安全性評價發展現狀[J].中國獸醫雜志，2018，54（2）：62-64.

[20] MURRAY J D，MAGA E A. Is there a risk from not using GE animals？[J].Transgenic Res，2010，19（3）：357-361.

[21] WILLIAMS N. Bold call for more GM animals[J].Curr Biol，2001，11（12）：R451.

收稿日期：2019-07-11

基金項目：國家轉基因生物新品種培育重大專項（2016ZX08006002-006;2016ZX08006001-005）;湖北省農業科技創新中心項目

（2019-620-004-001）;湖北省自然科學基金創新群體項目（2018CFA014）;湖北省農業科學院領軍人才培養計劃項目（L2018015）

作者簡介：華再東（1978-），男，貴州盤州人，副研究員，主要從事動物繁殖生物技術研究，（電話）027-87380647（電子信箱）zaidonghua@163.com;

通信作者，畢延震（1979-），男，山東淄博人，研究員，主要從事基因編輯技術研究，（電子信箱）sukerbyz@126.com。