转基因动物安全评价浅谈
华再东 刘圣财 肖伟 任红艳 郭帅 毕延震
摘要：转基因技术飞速发展给人类带来巨大经济效益的同时，其安全性也值得我们深入思考。而作为第一个被FDA批准上市的转基因动物三文鱼掀起轩然大波，关于转基因动物是否安全的问题愈演愈烈。从转基因动物安全评价知识方面及最新进展进行了简要的分析，以期让人们了解转基因动物安全知识的同时，能够了解转基因食品的知识以及安全性，从而在生活中对转基因食品有自己的判断。在此基础上，借助第一个转基因动物三文鱼上市的成功经验，以对我国转基因产品的申报及安全上市提供一些方向性意见。
关键词：转基因动物;三文鱼;安全性评价
中图分类号：Q78? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ? 文章编号：1007-273X（2019）09-0010-05
转基因动物商业化已经成为新经济形势下国家努力的方向，是增强国际竞争力的重要力量。转基因技术是指将人为选择的优质外源基因，通过剪切、修饰转移到受体细胞中，而达到人为地改变受体生物性状的目的。通过这种技术可将选定的个体的优良基因由一个生物体转移到另一个生物体，也可在不相关的物种之间进行转移。这一新兴技术有望在农业、医学、生态等方面发挥巨大的作用。以转基因动物及其产品为原料加工生产的食品称为转基因动物食品。这种技术可以帮助人们获得想要的食品，并且还具有产量高、营养丰富、保健作用强等特点，这项技术也可以用来研究人类疾病机理、作为生物反应器生产药用蛋白，大大提高动物品种的改良效率，并可降低粮食消耗，在保障食品安全、保护生态环境、拓展动物农业功能等方面潜力巨大[1]。但是转基因动物也存在诸多问题，如畸形、生长迟缓、不育、抗病力差等[2]。所以这些转基因食品必须通过国家安全评定才可以上市[3]。同时，其作为一门新技术在给我们带来巨大前景的同时，也为我们带来了巨大的挑战。转基因动物可能对人类以及生态环境产生严重的影响;转基因动物身上的致敏成分可能会让人体产生过敏反应，在食用含有某些抗性基因的转基因动物食品后，这些抗性基因可能会转移到某些细菌身上，并且让它产生抗性[4，5];转基因动物释放到外界环境中会对生态平衡产生不利影响，会对原有的生态平衡和生态环境产生难以预料的冲击;通过动物杂交的方式会将转基因特性传给其他动物，污染自然基因库，使其他动物产生病虫害，或者使一些有害的昆虫或是微生物产生耐药性，会因此搅乱原有的生态平衡、生态秩序等。
转基因技术虽然面临许多难以预测的问题，但是科学家从未停止对它探究的脚步。当然对于实验中的非科学因素也要客观谨慎地对待[6]。科学家们首次在1946年发现DNA可以在生物之间转移[7]。转基因技术的研究越来越广泛，从医药领域逐渐扩展到了食品相关方向，可以说转基因食品和人们的生活联系越来越紧密。2006 年 6月，随着欧洲医药评价署人用医药产品委员会的批准，重组人抗凝血酶Ⅲ成功上市，这是世界第一个利用转基因动物乳腺生物反应器来生产的基因工程蛋白药物，标志通过利用转基因动物进行药物生产正式进入产业化阶段。2015年11月16日，美国FDA发布公告确定水优三文鱼与非转基因三文鱼一样安全可以商业销售和食用，这标志着转基因三文鱼在美国已经获得权威机构的最终批准，标志着转基因动物供人类食用迈出了关键一步[8]。作为第一个可以食用的转基因动物，三文鱼的成功上市，将推动接下来的转基因动物作为食物的进一步发展。
1? 转基因动物发展现状及成果
近些年来国内对于转基因技术的研究取得了相当显著的成果。2008年，中国农大教授李宁带领他的课题组历时7 年多，成功培育出一批转基因奶牛，这批奶牛能产人乳铁蛋白，而且所产牛奶中的重组人乳铁蛋白含量在世界上最高，并具有转运铁、抗菌等生物活性，这项指标和天然蛋白是相同的[9]。2011年，内蒙古农业大学李光鹏教授和他带领的课题组与吉林大学、南京大学、中国科学院动物所的研究团队展开坚实的合作，最终成功获得Fat-1转基因牛，Fat-1是动物产生n-3多不饱和脂肪酸的关键基因，Fat-1转基因牛的动物产品对于预防人的心脑血管疫病具有重要价值[10]。2015年，西北农林科技大学陈玉林课题组联合榆林学院屈雷课题组和南京大学黄行许课题组利用CRISPR/Cas 9基因编辑技术，获得敲除成纤维细胞生长因子5（Fibroblast growth factor 5，FGF5） 和肌肉生长抑制素（Myostatin，MSTN）基因的羔羊，这是世界上第一例家养动物多基因多位点一次性操作敲除基因，对于推动我国乃至世界绒山羊种质资源的创新和产业发展具有重要意义[11]。2017年，华南农业大学吴珍芳课题组将转基因小鼠的唾液腺作为生物反应器[12]，生产出具有良好生物活性的人神经生长因子蛋白（Human nerve growth factor，hNGF），该蛋白可用于治疗人类小儿脑瘫和老年痴呆等神经损伤或退化性疾病，标志着转基因动物的唾液腺作为生物反应器制备人类蛋白药物成为现实。
2? 转基因三文鱼的产生及安全评价
2015年11月16日，美国FDA发布公告确定水优三文魚与非转基因三文鱼一样安全可以食用，这标志着转基因三文鱼在美国已经获得权威机构的最终批准，依法可以商业销售和食用。面对转基因食品可能面临的挑战[13]，我们要以第一个被FDA批准上市的转基因三文鱼为参照，对转基因动物食品进行科学客观的评价，阐明生物技术安全信息，消除公众对它的疑虑。虽然说国内外对转基因技术的研究多，但是能批准上市的转基因动物食品只有转基因三文鱼，这是世界上第一例，也是目前惟一一例获准上市的转基因动物食品（图1）。在此之前，2010 年FDA就已经声明这种转基因三文鱼“和传统三文鱼一样安全，可以相当肯定不会因食用而带来危害”。2013年11月，加拿大环境部批准转基因三文鱼在加拿大生产。而转基因三文鱼批准上市经历了20年的时间，且FDA对转基因三文鱼进行了严格安全的评估，确认转基因三文鱼的食用对人体不会造成任何伤害。
FDA首先对插入外源基因对于转基因三文鱼本身会不会造成危害进行了检测。对插入质粒opAFP-GHc2稳定性进行评价，发现连续检测七代转基因三文鱼，基因型没有发生变化，插入质粒非常稳定。对转基因三文鱼体重及大小、发病率、死亡率以及生理指标等的检查发现，总的来说，各项指标在转基因鱼与非转基因鱼之间相当，而有些指标存在显著差异，但这些差异与转基因状态无关，或者这些差异不具有生物功能相关性。然后对三文鱼活动、行为、外观等培养观察，发现无健康和行为异常问题。转基因鱼体重较大，此外无其他副作用，身体畸形率与非转基因鱼无显著差异;三倍体畸形率高，但与转基因无关，发病率和病死率与非转基因鱼无显著差异。对抗病性检验：在接种病菌后，转基因鱼的死亡高峰出现比非转基因鱼早，但总的死亡率二者无显著差异。对银化现象和海水存活率观察发现，二倍体转基因鱼能够发生银化，甚至银化能力超过非转基因鱼，转基因鱼可以在海水中存活。其他一些表型研究发现转基因鱼肌肉生长速度快，饲料消耗大，饲料转化率高，代谢范围低，但氧消耗大，游泳速度慢，应激反应大，这些表型与快速生长相符。我们可以从表型分析上知道，转基因鱼上没有发现表型上显著的危害和风险。所以我们能够得出结论，转入外源质粒对于转基因三文鱼没有明显的危害。
FDA继续对食用转基因食品会不会对人体造成伤害进行了检测。对转基因表达产物，如Chinook Salmon鱼的GH或者由于GH表达导致的内源性物质（如IGF）产生的可能危害进行了检测。表1结果表明，血液中平均GH水平在转基因鱼与非转基因鱼之间无显著差异，但T3水平有差异;表2结果表明，GH在肌肉皮肤组织中检测不到。其他6种激素的平均水平在转基因鱼与非转基因鱼之间无显著差异。其他相关激素重点关注了IGF1，因为IGF1与GH密切相关，而且IGF1被认为是有危害的。IGF1平均水平无显著差异，但是转基因鱼的IGF1水平超过非转基因鱼范围的10%。按照极限估计，一个人通过食用转基因鱼每天摄入的IGF1最大量是3.7 μg，比食用非转基因鱼增加1.2 μg。相当于人血清中IGF1水平的千分之一。所以转基因鱼肉中的IGF1不会对人类消费产生危害。GH来自Chinook Salmon，是8大致敏性食物之一，搜索致敏性蛋白数据库，分析与GH结构同源蛋白，没有发现同源性超过35%的致敏蛋白，所以GH不会致敏。对于可能产生的间接危害也进行了检测，因此对它的5种维生素、3种矿物质、17种氨基酸检测，发现只有维生素B6含量与正常三文鱼有显著差异。按照极限估计，一个人通过食用转基因鱼每天摄入的维生素B6最大量是2.04 mg，而推荐的维生素B6日摄入量是100 mg。所以转基因鱼肉中的维生素B6不会对人类消费产生危害，食用转基因三文鱼对人体没有什么影响。
最后，对转基因三文鱼对于外界环境可能造成的影响进行了评估。由于转基因三文鱼商品用的是三倍体雌性，在野外不能自身交配，也不能和野外物种交配产生可育后代。养殖场周边气温对成年鱼有益，但對鱼卵/鱼苗存活不利;另外，冬季气温非常低，水温在零度以下，因此逃逸的鱼苗不可能存活。而且，环境中的水盐度升高，银化前的鱼甚至更大的鱼在从淡水突然进入盐度相对高的水中也难以存活。因此，该转基因鱼对环境没有显著危害。
通过以上对转基因三文鱼自身健康和食品安全以及环境安全进行的安全评估，2015年11月，FDA批准该转基因三文鱼可以作为人类食品消费。全球首例转基因食品动物—转基因三文鱼上市了，从申请到批准上市历经了20年。然而，上市后对其持怀疑态度的人们一直不曾断绝。这种被反对人士称为“科学怪鱼”的转基因三文鱼一直备受争议。这也更加需要我们对转基因知识的科普，使公众认识到转基因的概念，打消对其的恐惧。转基因三文鱼在体型上没有什么畸变，与非转基因三文鱼一样，只是比非转基因三文鱼大几倍，且生长速度也更快（图2）。其次是转入了其他鱼身上的基因，理论上没有什么危害，目前为止也没有出现健康方面的报道。其突变率高也不是因为转基因的问题，三倍体生物本来就突变率高。其血液和血清等理化指标也与非转基因鱼没有差别。总体来说，各项指标在转基因三文鱼与非转基因三文鱼之间相当，有些指标存在显著差异，但这些差异与转基因状态无关，或者这些差异不具有生物功能相关性。
转基因鱼肌肉生长速度快，饲料消耗大，饲料转化率高。代谢范围低，但氧消耗大，游泳速度慢，应激反应大，饲养时注意控制足够的氧水平即可。安全性方面根据实验数据和观察可以看出转基因三文鱼与非转基因三文鱼没有差别。然而，其投放到环境中是否对环境有潜在的危害也是一个重要的问题，也是令人们担忧的一个问题。因为其生长能力强，可能对其他鱼类造成灭顶之灾;如果与其他鱼类交配造成基因外流将影响物质多样性，诸如此类的担忧也不是没有道理，但目前转基因三文鱼的养殖是采用封闭的方式，即便是有小部分流入自然环境，也不会造成基因漂移，因为转基因三文鱼是三倍体生物。
既然转基因三文鱼上市后可以食用，那么转基因三文鱼的肉质与非转基因三文鱼是否有差别也是我们要考虑的问题。对包括18种氨基酸、19种脂肪酸、9种维生素、10种矿物质营养元素进行分析，发现有11种成分都超过对照组范围10%，也没有发现转基因三文鱼身上含有非转基因三文鱼身上没有的成分，这说明转基因三文鱼营养安全且更具优势[14]。转基因三文鱼技术角度从科学方面来看是没有安全问题的，至少目前的结果是这样的。作为第一个全球上市的转基因三文鱼的商业化肯定会给接下来其他转基因动物的陆续上市增加信心，不过遗憾的是中国作为第一个成功做出转基因鱼的国家，却没有成功上市。但是我们应该借鉴美国转基因三文鱼成功上市的经验，来分析我国转基因动物接下来要走的路，为今后中国转基因生物的蓬勃发展添砖加瓦，从农业大国向农业强国迈进。转基因生物安全问题是转基因生物上市前最重要的事项，这里不光需要科研工作者技术方面的努力，也需要政府有关部门制定一系列转基因安全检查方面的新政策，与时俱进，不断改进转基因生物上市前检查事项，加强中国转基因生物安全有序高效推进[15]。
3? 相关法律法规
目前国际上有关生物安全管理的法规始于20世纪70年代中后期，80年代中后期在少数国家开始逐步建立，到90年代，美国、加拿大、欧盟等国家和地区陆续建立起比较完善的生物安全管理法规体系。目前，有关生物安全的国际协调也在进行中，并达成了一些共识性文件，如卡塔赫纳《生物安全议定书》，国际食品法典委员会、联合国粮农组织等制定的一系列转基因生物安全评价标准和共识性文件。各国存在一定的差异，尚无统一的国际标准。目前，国际上对转基因安全的评价基本上是两种类型，一种是美国模式，针对产品进行评估。不管是转基因技术还是其他技术，都是对研究出来的产品进行评估。美国食品和药物管理局（Food and drug administration，FDA）出臺并颁发了一系列有关转基因动物生物安全的管理措施和指导文件，其中最重要的是2009年1月15日发布的187号文是有关转基因动物生物安全管理的指导性文件。美国的转基因动物及其产品上市前要经历从产品定义到批准等一系列严格的审批程序[16]（图3）。
另一种是欧盟模式，是对过程进行评估，只要是使用转基因技术，都对技术过程进行评估。欧洲委员会（European committee，EC）委托欧洲食品安全署 （European food safety authority，EFSA）就转基因动物对于食品、饲料、环境、动物健康与人类安全等带来的潜在风险进行评价。EFSA参照国际标准（比如CAC标准）发布了一系列有关转基因动物及其产品风险评价的初步指导文件，这些文件包括食品与饲料安全、环境安全、动物健康和人类安全等，其中转基因动物（鱼类、鸟类及哺乳动物）的环境安全评价最详尽，预计将来会被正式采纳实施。欧盟对转基因产品（包括转基因动物产品）的评价程序基本遵循CAC的程序，目前EFSA尚未接到任何有关转基因动物及其产品的申请文件。
中国自从1979年起出台了一系列有关生物安全的管理办法，其中值得一提的是2001年5月23日国务院颁发了《农业转基因生物安全管理条例》，该条例涉及转基因动物、植物和微生物的安全管理。2002年1月5日，农业部发布了第8号令，颁发了《农业转基因生物安全评价管理办法》，自2002年3月20日起施行。该令的附录2为《转基因动物安全评价办法》，专门对转基因动物的生物安全评价进行了规范和指导，该办法明确规定中国的转基因动物及其产品上市前要经过实验研究、中间试验、环境释放、生产性试验、安全证书等审批程序。中国既对产品又对过程进行评估，从全球来看是最严格的评估体系[17]。
中国在转基因生物技术方面有着不容小觑的实力，在指定转基因安全评价方面是根据自己国情和中国转基因技术的实际情况来制定的安全评价文件《转基因动物安全评价指南》，而且该文件还会随着每年的发展有所修订[18]。目前按照2017年新修订版本文件来看，中国转基因动物安全评价主要内容包括以下几个方面：分子特征、遗传稳定性、健康状况、功能效率评价、环境适应性、转基因动物逃逸及其对环境的影响和食用安全[19]。虽然转基因动物具有潜在的风险问题，但相比转基因动物的优势来说，这种潜在风险是阻挡不了转基因动物研究和产业化发展步伐的。此外，安全是个相对概念，即便是人们经常食用的传统食品以及不少药品也存在风险，并不是绝对安全的，比如花生、大豆、牛奶、鸡蛋等致敏性食物和蘑菇、河豚、杏仁、土豆等毒性食物。因此，“零风险”的食品是不存在的。事实上，生物安全是一种个案处理事件，这就是要评价的原则也是评价的基础。随着理论和技术的发展，转基因安全问题也能够得到解决和控制。著名科学家Murray和Maga认为，转基因动物研究的目的正是为了解决很多安全问题，如果停止转基因动物的研究，安全隐患反而会更多[20]。因为转基因动物的利要远远大于弊，英国皇家学会从2001年就开始呼吁，要生产更多的转基因动物（Bold call for more GE animals）[21]。相信随着各国政府对转基因动物研究的大力支持和正确引导，科普宣传加深民众对转基因动物技术的理解，转基因动物的研究及其产品的应用必将为人们带来更多福音。
4? 对未来展望
转基因植物从研发到上市需要经过多次检测与评估，并且也主要是作为饲料非直接食用。而转基因动物研究过程更加复杂，需要考虑的安全问题更加多样。转基因食品在进入市场之前，需要经过十分严格的安全评估体系，只有通过了安全评估，获得了安全证书的转基因产品才具有能上市的资格。针对民众对转基因生物认识不足的问题，本文通过谈论美国转基因三文鱼的生物安全性，来普及转基因生物安全问题，旨在使广大民众在今后生活中不要“谈转色变”，对转基因食品有自己的认识，不要被一些谣言蒙蔽。同时，对于科研工作者也可以借鉴美国转基因三文鱼成功上市的经验，让我们自己研究出来的转基因产品也能够尽快上市。未来，各国政府将会形成一套明确的法规体系来约束和规范转基因动物及其产品的研究、加工、运输、上市、进出口等活动，保障转基因动物及其产品的安全性，为人类社会乃至动物本身带来福利。
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收稿日期：2019-07-11
基金项目：国家转基因生物新品种培育重大专项（2016ZX08006002-006;2016ZX08006001-005）;湖北省农业科技创新中心项目
（2019-620-004-001）;湖北省自然科学基金创新群体项目（2018CFA014）;湖北省农业科学院领军人才培养计划项目（L2018015）
作者简介：华再东（1978-），男，贵州盘州人，副研究员，主要从事动物繁殖生物技术研究，（电话）027-87380647（电子信箱）zaidonghua@163.com;
通信作者，毕延震（1979-），男，山东淄博人，研究员，主要从事基因编辑技术研究，（电子信箱）sukerbyz@126.com。
