歐盟轉(zhuǎn)基因微生物風險評估

孫彩霞，沈 平，劉 信，厲建萌，張志恒

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標準研究所，浙江杭州 310021;2.農(nóng)業(yè)部科技發(fā)展中心，北京 100125)

1 轉(zhuǎn)基因微生物的發(fā)展與安全性評估

轉(zhuǎn)基因微生物通過基因操作技術(shù)對遺傳物質(zhì)(DNA)進行重組、修飾，從而改變基因組構(gòu)成，由于微生物具有種類多、繁殖快、分布廣、易培養(yǎng)、代謝能力強、容易發(fā)生變異等特點，在基因工程中的應(yīng)用最為普遍。轉(zhuǎn)基因微生物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、食品加工、醫(yī)藥生產(chǎn)以及環(huán)境保護等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，可以作為生物反應(yīng)器用于各種酶制劑、維生素、激素、抗生素等食品、藥物和飼料添加劑的生產(chǎn)，還可以用于生產(chǎn)生物農(nóng)藥和生物肥料。在食品安全領(lǐng)域，轉(zhuǎn)基因微生物主要用于生產(chǎn)食品用酶制劑、轉(zhuǎn)基因酵母菌等，例如用基因工程改良菌種生產(chǎn)凝乳酶生產(chǎn)干酪，利用轉(zhuǎn)基因酵母菌生產(chǎn)啤酒，均已獲得商業(yè)化生產(chǎn)［1］。荷蘭和丹麥均具有利用轉(zhuǎn)基因微生物生產(chǎn)的食品酶制劑，由于轉(zhuǎn)基因微生物酶制劑產(chǎn)量高、品質(zhì)均勻、穩(wěn)定性好、價格低廉等優(yōu)點，在食品工業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景，現(xiàn)今約有50%以上的工業(yè)用酶來源于轉(zhuǎn)基因微生物［2－3］。根據(jù)歐盟官方信息，目前歐盟授權(quán)的轉(zhuǎn)基因微生物主要有2種，分別是Ajinomoto Eurolysine SAS公司的 Bacterial biomass和 NOVO Nordisk A/S公司的 Yeast biomass。

由于微生物是活體，由許多生物化學物質(zhì)組成，具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，與純化合物并不相同，因此與農(nóng)藥風險評估的最大差異就是，轉(zhuǎn)基因微生物很難采用動物模型評估其風險。對轉(zhuǎn)基因微生物的安全性評估，主要關(guān)注其相關(guān)微生物在食品中使用的情況，轉(zhuǎn)基因微生物或用于組建轉(zhuǎn)基因微生物的受體株系中是否具有已知的病原特性，以及所涉及的受體和相關(guān)生物體是否有已知的負面作用。如果某種轉(zhuǎn)基因微生物直接影響食物或存留在食物中，應(yīng)檢查對該食物安全性的所有影響。實質(zhì)等同性是代表轉(zhuǎn)基因微生物與其傳統(tǒng)對照物及用轉(zhuǎn)基因微生物生產(chǎn)的食物與其相似物兩者的食品安全性評估的起點，是轉(zhuǎn)基因食品安全性評估非常關(guān)鍵的一步［4］。非預(yù)期效應(yīng)也是轉(zhuǎn)基因微生物風險評估中的關(guān)注重點，在微生物的基因修飾過程中，可能產(chǎn)生獲得另外的特征，或者現(xiàn)有的特征被丟失或被修飾的現(xiàn)象，包括使用體外核酸技術(shù)，或是微生物暴露于預(yù)期的或非預(yù)期的特定壓力下。在與其它微生物的競爭中，非預(yù)期效應(yīng)可能會影響其安全性［5］。

國際上對轉(zhuǎn)基因微生物的安全性評估非常關(guān)注，2003年國際食品法典委員會發(fā)布了標準 《重組DNA微生物生產(chǎn)食品安全性評估導(dǎo)則》(CAC/GL 46—2003)，作為各國實施轉(zhuǎn)基因微生物風險評估的參考［6－7］。

2 歐盟的食品安全風險分析框架與轉(zhuǎn)基因微生物風險評估

2.1 歐盟食品安全風險分析框架

歐盟的食品安全風險評估的根本依據(jù)是2002年1月28日頒布的食品安全基本法，即178/2002號法規(guī)。

其中規(guī)定了食品安全的基本目標是實現(xiàn)高水平地保護人類健康和生命，并確立了風險分析在食品安全管理中的基礎(chǔ)地位。為了更好的實施風險分析并保證其科學性、獨立性和透明度，在食品安全基本法出臺的同時歐盟成立了歐洲食品安全管理局。歐盟第六期科研架構(gòu)計劃的“食品安全計劃”，2010年進行了風險分析的模式整合，并將轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品 (GMO)納入首先開展的領(lǐng)域之一［8］。歐洲食品安全局最早于2006年頒布了 《基因改良微生物及源自基因改良微生物的產(chǎn)品的風險評估》。在歐盟，只有經(jīng)過嚴格的安全評估的轉(zhuǎn)基因食品才會獲得授權(quán)，法規(guī) (EC)1829/2003中規(guī)定了轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品評估和授權(quán)的程序，指令2001/18/EC規(guī)定了轉(zhuǎn)基因生物的環(huán)境釋放，而關(guān)于轉(zhuǎn)基因微生物的風險評估也首先遵循這2項法規(guī)，歐盟關(guān)于轉(zhuǎn)基因微生物風險評估和管理的法規(guī)和指令主要見表1。

表1 歐盟轉(zhuǎn)基因微生物風險評估管理相關(guān)法規(guī)和指令

2.2 歐盟轉(zhuǎn)基因微生物風險評估的內(nèi)容

歐盟轉(zhuǎn)基因微生物風險評估的框架主要包括以下內(nèi)容［9］。

風險評估，根據(jù)歐盟2000年的定義，風險評估是確定相關(guān)事物的不確度，以及在確定的風險暴露條件下，對人類健康和環(huán)境產(chǎn)生負面影響的可能性和嚴重性的評價程序。對于轉(zhuǎn)基因微生物來說，受體、供體以及相應(yīng)的使用環(huán)境是風險識別的關(guān)鍵。在近年來的評估工作中，歐洲食品安全局科學委員會采取安全資格認定 (Qualified Presumption of Safety，QPS)作為評估工具，并已經(jīng)用于部分轉(zhuǎn)基因微生物的風險評估。

轉(zhuǎn)基因微生物以及相關(guān)產(chǎn)品對人類和動物健康的風險評估。用于食品和飼料中的轉(zhuǎn)基因微生物形成了一個序列，包括從一端的單一的化合物，例如結(jié)晶純化的氨基酸或者維生素，以及另一端的純化合物，例如益生菌微生物培養(yǎng)基或者奶制品發(fā)酵劑。而在這序列中間則包括轉(zhuǎn)基因微生物，有些轉(zhuǎn)基因微生物不一定存活在成品中，但會發(fā)生轉(zhuǎn)化事件?？紤]到轉(zhuǎn)基因微生物的成分不同，在對人類和動物健康的風險評估中也有區(qū)別，在大多數(shù)情況下，需要對多種化合物進行評估。對于最終產(chǎn)品中含有活體轉(zhuǎn)基因微生物的情況，則需要更加廣泛的信息。對于自克隆微生物的風險評估，應(yīng)采取個案處理的方式，而對于采用相同的或者相近品種的基因進行自克隆的情況，應(yīng)考慮使用的歷史和相應(yīng)的品種。對于含有致病基因序列的應(yīng)對此進行評價。

對照方法。轉(zhuǎn)基因微生物的風險評估不僅關(guān)注預(yù)期的基因改良，還關(guān)注于非預(yù)期效應(yīng)。因此歐盟對轉(zhuǎn)基因微生物的風險評估采取了轉(zhuǎn)基因微生物與傳統(tǒng)對照之間的對比，即“相似性”或“實質(zhì)等同性”。微生物的風險評估應(yīng)首先采用實質(zhì)等同性的方法進行對比，其次應(yīng)對已經(jīng)確定的環(huán)境和食品或者飼料的安全性和營養(yǎng)的影響進行評估。

環(huán)境風險評價和監(jiān)測。轉(zhuǎn)基因微生物可能引起的環(huán)境風險取決于其是否可能進入環(huán)境，以及在自然環(huán)境中能否存活。因此，轉(zhuǎn)基因微生物的環(huán)境風險評價應(yīng)首先評價其環(huán)境適應(yīng)能力，并考慮傳統(tǒng)的對照在相同的使用條件下的對比。如果含有源自轉(zhuǎn)基因微生物的材料可能有進入敞開的環(huán)境的途徑，應(yīng)對基因轉(zhuǎn)移的可能性以及轉(zhuǎn)基因序列的選擇性以及基因序列進行評估。對于可能存活的轉(zhuǎn)基因微生物，有必要評估其進入環(huán)境中的持久性和傳播的廣泛性，在個案分析中，可能會鑒別出對環(huán)境的負面影響。轉(zhuǎn)基因微生物的環(huán)境監(jiān)測和風險評價相輔相成，在風險評估中相互補充。

3 轉(zhuǎn)基因微生物與食品和飼料安全及環(huán)境風險

對于由轉(zhuǎn)基因微生物加工的產(chǎn)品，歐盟已經(jīng)通過相關(guān)的法規(guī)規(guī)定了評估的程序，由于歐盟規(guī)定只有通過授權(quán)的轉(zhuǎn)基因微生物才可以投放市場，因此風險評估需要的資料大部分由申請者提交，主要提交微生物母體或者親本的名稱、分類、基因標記、受體和母體之間的關(guān)系、鑒別和鑒定技術(shù)、檢測技術(shù)的靈敏度、可信度和特異性、來源和原產(chǎn)地的信息、進行轉(zhuǎn)基因的生物體、關(guān)于基因穩(wěn)定性的信息、關(guān)于基因的致病性、生態(tài)學和生理學的信息、使用歷史的描述、之前的基因改良的歷史等。轉(zhuǎn)基因微生物風險評估需要提交的資料詳見表2。

表2 轉(zhuǎn)基因微生物及相關(guān)產(chǎn)品風險評估需要提交的信息

歐盟對轉(zhuǎn)基因微生物的風險評估過程采取重點基因標記的原則，對于需要關(guān)注的基因進行特殊的標記，并進行重點評估。采用該方法可能會減少潛在的風險，降低環(huán)境中未確定的風險，以滿足轉(zhuǎn)基因微生物以及相關(guān)產(chǎn)品風險評估降低環(huán)境暴露和風險的目的。在風險評估中應(yīng)盡量避免以下事件的發(fā)生:基因或者序列的引入、不必要的基因表達、將不必要的基因釋放進入環(huán)境。在轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的環(huán)境風險評估中，重點關(guān)注4個方面的內(nèi)容:非靶標生物，設(shè)定田間試驗的標準，轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品可以使用的歐盟地理區(qū)域，關(guān)于環(huán)境的長期影響效應(yīng)的評價方法。轉(zhuǎn)基因微生物的風險評估建立在工作小組廣泛征求歐盟委員會、成員國和利害相關(guān)方利益的基礎(chǔ)上，體現(xiàn)了風險交流的透明度原則。

4 歐盟轉(zhuǎn)基因微生物風險評估的進展

歐盟轉(zhuǎn)基因微生物的一個發(fā)展方向是檢測技術(shù)和蛋白表達技術(shù)的應(yīng)用。為了提高基因改良微生物非預(yù)期效應(yīng)的檢測能力，在轉(zhuǎn)基因微生物風險評估中引入了一些表達技術(shù)，例如轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學、代謝組學等，并拓寬了比較分析的范圍。這些新型轉(zhuǎn)基因檢測技術(shù)和蛋白表達技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)在某些研究領(lǐng)域進行了評估，將有助于提高轉(zhuǎn)基因微生物的預(yù)期效益和非預(yù)期效應(yīng)的檢測，并用于轉(zhuǎn)基因微生物的風險評估中。由于很多完整的基因序列已經(jīng)可以在數(shù)據(jù)庫中獲得，與植物產(chǎn)品相比，這些工具可以更加便于應(yīng)用在轉(zhuǎn)基因微生物中。高精度檢測技術(shù)的應(yīng)用，例如氣相色譜和質(zhì)譜連用 (GCMS)，高效液相色譜和核磁共振技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，也將有助于提高轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品及其代謝物的檢測水平。

轉(zhuǎn)基因微生物的另一個發(fā)展方向是關(guān)于特異性、靈敏度和重現(xiàn)性的評估。該類技術(shù)方法的應(yīng)用并不是替代傳統(tǒng)的方法，主要是為了補充和完成相關(guān)的數(shù)據(jù)。由于這些技術(shù)與細胞的生理狀態(tài)密切相關(guān)，限制了在轉(zhuǎn)基因微生物中的應(yīng)用，因此，在風險評估中的應(yīng)用還比較有限。此外數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展，對于獲得協(xié)調(diào)一致的數(shù)據(jù)信息也非常有效。

歐盟轉(zhuǎn)基因微生物的風險評估主要由歐洲食品安全局承擔，2008年3月成立轉(zhuǎn)基因生物專家工作組，負責轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的風險評估，評估工作主要建立在申請者科學卷宗以及其他相關(guān)信息的基礎(chǔ)上。EFSA的風險評估工作嚴格按照歐盟法規(guī)框架執(zhí)行，以保證評估工作滿足高標準的要求。申請者在提交信息之前就應(yīng)完成相應(yīng)的科學實驗數(shù)據(jù)，包括動物安全和環(huán)境影響的相關(guān)信息。為滿足信息需求，管理局在大多數(shù)情況下會向申請者要求提供進一步的信息。轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品授權(quán)的有效期為10年，如果申請者希望繼續(xù)獲得授權(quán)，則應(yīng)提交再次申請的信息。歐洲食品安全局同時與成員國保持密切的聯(lián)系，建立有100多個組織和250余名專家的工作網(wǎng)絡(luò)。在下一步的工作中，歐洲食品安全局將繼續(xù)加強與成員國的交流，獲得相關(guān)的信息，用于風險評估。

5 小結(jié)

轉(zhuǎn)基因微生物在食品加工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，并將推動食品加工業(yè)的發(fā)展。與轉(zhuǎn)基因植物和轉(zhuǎn)基因動物不同的是，轉(zhuǎn)基因微生物用于食品生產(chǎn)，可能存在于最終產(chǎn)品中，也可能在成品中不會存活。歐盟轉(zhuǎn)基因微生物風險評估采取了與具有安全使用史的傳統(tǒng)對應(yīng)食品進行的對比，在實質(zhì)等同性原則的基礎(chǔ)上，發(fā)展形成了轉(zhuǎn)基因微生物評估的系列程序和指南［10］。

作為世界上最發(fā)達國家的聯(lián)盟，注重風險管理的透明度和科學技術(shù)在食品安全管理中的應(yīng)用是歐盟的最大特點。歐洲食品安全局負責食品安全評估工作，并就轉(zhuǎn)基因微生物風險評估指南進行了廣泛的交流和修訂。生產(chǎn)者是轉(zhuǎn)基因微生物風險評估的主體，歐盟規(guī)定只有獲得授權(quán)的產(chǎn)品才能投放市場，企業(yè)在提交轉(zhuǎn)基因微生物申請授權(quán)信息之前就應(yīng)完成關(guān)于科學研究的相關(guān)信息，評估小組和專家組成員將對科學數(shù)據(jù)進行客觀的評價。歐盟對轉(zhuǎn)基因微生物風險評估的管理將為其他國家和國際組織提供參考借鑒。

［1］徐海根，薛達元，劉標，等.中國轉(zhuǎn)基因生物安全性研究與風險管理［M］.北京:中國環(huán)境科學出版社，2008:89－115.

［2］陳紅兵，高金燕.來源于轉(zhuǎn)基因微生物的食品酶制劑［J］.食品添加劑，2001(4):23－26.

［3］華寶珍，馬成杰，羅玲泉.現(xiàn)代生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用研究進展［J］.江西農(nóng)業(yè)學報，2009，21(5):134－136.

［4］楊昌舉，黃燦，高原.實質(zhì)等同性:轉(zhuǎn)基因食品安全性評估的基本原則［J］.食品科學，2001，22(9):95－98.

［5］徐茂軍.轉(zhuǎn)基因食品中外源基因非預(yù)期效應(yīng)的分子檢測技術(shù)［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2004，8(30):78－82.

［6］Codex Alimentarius Commission.CAC/GL 46—2003 guideline for the conduct food safety assessment of foods produced using recombiant-DNA microorganisms［S］.

［7］Codex Alimentarius Commission.CAC/GL 44—2003 Principles for the risk analysis of foods derived from modern biotechnology［S］.

［8］Ariane K，Harry A K，Hans J P M.The safe foods framework for improved risk analysis of foods［J］.Food Control，2010(2):1－21.

［9］European Food Safety Authority.Guidance document of the scientific panel on genetically modified organisms for the risk assessment of genetically modified microorganisms and their derived products intended for food and feed use［J］.The EFSA Journal，2006，374:1－115.

［10］徐俊鋒，陳笑蕓，孫彩霞.轉(zhuǎn)基因動物及其食品安全性評估方法［J］.食品科學，2010，5(31):302－306.