動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物安全性評價(jià)進(jìn)展

宋彥儀

（北京市第一七一中學(xué)高三（七）班，北京 100013）

通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)將人工分離和修飾過的基因?qū)氲侥繕?biāo)生物基因組中，從而形成的改造生物就是轉(zhuǎn)基因生物，包括轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、轉(zhuǎn)基因微生物。動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物和植物用轉(zhuǎn)基因微生物統(tǒng)稱轉(zhuǎn)基因微生物。

動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物，是指利用基因工程技術(shù)改變基因組構(gòu)成，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域或者農(nóng)產(chǎn)品加工領(lǐng)域用于動(dòng)物的重組微生物及其產(chǎn)品。動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物主要分為基因工程亞單位疫苗、基因工程重組活載體疫苗、基因缺失疫苗、核酸疫苗、反向遺傳疫苗、基因工程激素類疫苗及治療制劑、飼料用轉(zhuǎn)基因微生物、基因工程抗原與診斷試劑盒等。

動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物的生物安全是一個(gè)關(guān)于科學(xué)的問題，是基于轉(zhuǎn)基因微生物、及其產(chǎn)品等而可能導(dǎo)致的確定或不確定的潛在風(fēng)險(xiǎn)。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得的新的基因、新的產(chǎn)物、新的靶標(biāo)狀態(tài)、新的遺傳方式及轉(zhuǎn)化方法、轉(zhuǎn)基因生物的新用途，以及其長期的使用與積累過程中，都可能會(huì)對生態(tài)和健康帶來許多的潛在的新的風(fēng)險(xiǎn)。安全管理的基礎(chǔ)是對動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物的客觀安全評價(jià)，包括風(fēng)險(xiǎn)評估分析、風(fēng)險(xiǎn)管理和風(fēng)險(xiǎn)交流等三個(gè)方面。大面積釋放之前必須對轉(zhuǎn)基因微生物在環(huán)境中發(fā)生的基因轉(zhuǎn)移的潛力、存活能力、擴(kuò)散能力及對生態(tài)系統(tǒng)的影響等進(jìn)行生態(tài)學(xué)研究和風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，還要探索有效的檢測方法和風(fēng)險(xiǎn)評估策略。

1 動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物的發(fā)展概況

動(dòng)物用基因工程疫苗是動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物中最大的一類產(chǎn)品，對其研究與開發(fā)起步于20世紀(jì)80年代初。由于一些新病原的遺傳結(jié)構(gòu)容易發(fā)生變化，病原體出現(xiàn)了新的、自然變異和老病新發(fā)毒株的不斷出現(xiàn)，而且某些疫苗還會(huì)引起副作用，甚至導(dǎo)致死亡。因此常規(guī)疫苗在安全和有效性效力方面表現(xiàn)的局限性愈來愈明顯。而特別是對一些難以人工培養(yǎng)、病變CPE不明顯，或者沒有細(xì)胞生長的病原、免疫原性差或毒力偏強(qiáng)的微生物如新城疫病毒、禽流感病毒的或疫苗研制來說，利用生物技術(shù)手段研發(fā)新型疫苗是必然趨勢。

近幾年來遺傳學(xué)、分子生物學(xué)和生物工程技術(shù)等方面的發(fā)展，在以動(dòng)物以基因工程疫苗為代表的轉(zhuǎn)基因微生物的研究與開發(fā)利用，取得了很大進(jìn)展和進(jìn)步，并且呈現(xiàn)出加速發(fā)展的態(tài)勢。目前，我國已經(jīng)研制出，多種動(dòng)物基因工程疫苗，已經(jīng)或即將投入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)問世并已投入使用，也有一大批部分進(jìn)入安全性評價(jià)的相應(yīng)不同階段。目前，我國已批準(zhǔn)使用的動(dòng)物基因工程疫苗有：豬“O”型口蹄疫病毒基因工程亞單位疫苗、抗牛布氏桿菌單克隆抗體A7、豬偽狂犬病毒三基因和雙基因缺失疫苗、犢牛羔羊腹瀉雙價(jià)基因工程疫苗、豬大腸桿菌K88、K99基因工程疫苗、禽流感H5亞型的血凝素基因與人型H1N1病毒重組的新型禽流感病毒滅活疫苗、新城疫基因VII型疫苗、禽流感H5亞型的血凝素基因新城疫Lasota株重組活載體疫苗、雞傳染性喉氣管炎病毒gB基因重組禽痘病毒疫苗等。

此外，飼料用轉(zhuǎn)基因微生物的飼料添加劑也在我國取得了成功，并且已成為動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物的另一熱點(diǎn)，并取得了成功。其中轉(zhuǎn)植酸酶的酵母已經(jīng)通過了農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因生物安全的評價(jià)，并已開始產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和商業(yè)化生產(chǎn)和使應(yīng)用；抗菌肽對沙門氏菌等具有廣譜殺菌作用，具有良好的應(yīng)用前景，2004年農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)轉(zhuǎn)抗菌肽基因酵母生產(chǎn)的抗菌肽制劑，效價(jià)可達(dá)5000U/mL；重組生長素由GH由腦下垂體分泌，能促進(jìn)動(dòng)物的生長發(fā)育，加速蛋白質(zhì)合成，但在魚類體內(nèi)含量極微。將魚GH基因轉(zhuǎn)入微生物中大量生產(chǎn)重組魚生長素，作為添加劑具有很強(qiáng)的促生長作用。

2 動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因的微生物、其產(chǎn)品安全性評價(jià)原則

動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物、其產(chǎn)品安全性評價(jià)以科學(xué)、個(gè)案審查和分級分階段管理為原則，科學(xué)原則具體是指對生物安全進(jìn)行的評價(jià)必須是基于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)方法，充分利用目前最先進(jìn)的技術(shù)和公認(rèn)的生物安全評價(jià)法則，通過嚴(yán)格的科學(xué)實(shí)驗(yàn)、認(rèn)真地收集科學(xué)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析，才能夠得出有關(guān)是否生物安全的科學(xué)結(jié)論。而個(gè)案分析原則是指在對轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行生物安全評價(jià)過程中，針對不同的個(gè)案而應(yīng)采取不同的評價(jià)方法，包括必須針對具體的受體生物、外源基因、轉(zhuǎn)基因生物的特性、轉(zhuǎn)基因操作方式及其釋放的環(huán)境進(jìn)行具體的研究和評價(jià)，通過綜合而又全面的考察才能得出準(zhǔn)確的評價(jià)結(jié)果。分級分階段管理原則是指針對轉(zhuǎn)基因生物而進(jìn)行安全評價(jià)，具體應(yīng)當(dāng)分階段進(jìn)行，且每一階段設(shè)置具體的評價(jià)內(nèi)容，從而逐步而深入地開展評價(jià)工作。

制定這些安全性評價(jià)的目的原則是為了使轉(zhuǎn)促進(jìn)基因工程技術(shù)得到更好的發(fā)展和應(yīng)用，同時(shí)也為了確保人類的健康和生態(tài)環(huán)境的平衡。針對動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物安全性評價(jià)機(jī)制，進(jìn)而主要從受體微生物的安全、基因操作的安全和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物用微生物遺傳工程體及其產(chǎn)品的安全等4個(gè)方面進(jìn)行評價(jià)，可以著重另外從針對動(dòng)物、人類與環(huán)境的安全性3個(gè)角度進(jìn)行評價(jià)。

（1）著重評價(jià)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物用微生物、遺傳工程體及其產(chǎn)品對靶標(biāo)動(dòng)物和非靶標(biāo)動(dòng)物的安全性；

（2）著重評價(jià)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物用微生物、遺傳工程體及其產(chǎn)品對人類、畜禽以及形成的食物鏈的影響；

（3）著重評價(jià)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物用微生物遺傳工程體及其產(chǎn)品對自然生態(tài)環(huán)境對畜牧業(yè)以及生態(tài)環(huán)境的影響。

根據(jù)安全等級，分階段向農(nóng)業(yè)部提交申請報(bào)告。安全評價(jià)可以分為4個(gè)階段進(jìn)行，即中間試驗(yàn)階段、環(huán)境釋放試驗(yàn)階段、生產(chǎn)性試驗(yàn)階段和申請領(lǐng)取安全證書階段4個(gè)階段分別進(jìn)行。

3 動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物及其產(chǎn)品安全性評價(jià)體系進(jìn)展

3.1 動(dòng)物用受體微生物的安全性評價(jià)與安全等級的確定

3.1.1 受體微生物的安全性評價(jià)

受體微生物的安全性評價(jià)包括：（1）受體微生物的生物學(xué)背景、理化特性與生物學(xué)特性。其中包含受體微生物的學(xué)名、遺傳進(jìn)化和分類地位，分布以及、增殖方式；在環(huán)境中的定殖、存活、抗性以及傳播能力、途徑和影響因素；致病性和產(chǎn)生毒素情況及毒性物質(zhì)的能力；在國內(nèi)、外的應(yīng)用情況；（2）受體微生物對生態(tài)環(huán)境的影響和潛在的危險(xiǎn)程度等；（3）所用受體微生物 (包括細(xì)菌、病毒及其構(gòu)建產(chǎn)物等)可接觸到的環(huán)境；（4）已知的受體微生物對人類、動(dòng)物和其它微生物的影響及和可能的潛在的危險(xiǎn)程度，受體微生物受對人類和動(dòng)物其它病原體的侵染情況；（5）受體微生物的質(zhì)粒狀況，發(fā)生遺傳變異的可能性大小及其潛在危險(xiǎn)程度；（6）對受體微生物的監(jiān)測方法研究和監(jiān)控技術(shù)研究進(jìn)展等。

3.1.2 動(dòng)物用受體微生物安全性等級分類

根據(jù)《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價(jià)管理辦法》第十一條有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分為I～I(xiàn)V級，即等級1不存在危險(xiǎn)，等級II低度危險(xiǎn)，等級III中度危險(xiǎn)，等級IV高度危險(xiǎn)。根據(jù)此等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，常用的受體微生物如：巴斯德畢赤酵母GS115和啤酒酵母AB103、大腸桿菌、禽痘病毒、重組卡介苗（分枝桿菌屬）定為I級；痘苗病毒、腺病毒、沙門氏菌、志賀氏菌定為II級，單核細(xì)胞增生李斯特菌定位III級。

3.2 動(dòng)物用基因操作的安全性評價(jià)內(nèi)容與等級分類確定

3.2.1 動(dòng)物用基因操作的安全性評價(jià)內(nèi)容

包括研究目的基因的來源、結(jié)構(gòu)、免疫學(xué)特性、分子大小、理化特性與生物學(xué)功能和用途；動(dòng)物用基因操作所用載體的背景來源、名稱、特性、結(jié)構(gòu)及安全性，載體所帶的抗性標(biāo)記基因、鑒定方法及其特性，重組DNA分子結(jié)構(gòu)、大小、圖譜、構(gòu)建方法、復(fù)制特性和安全性，轉(zhuǎn)基因方法，目的基因在動(dòng)物用受體微生物及宿主體內(nèi)的表達(dá)及其遺傳穩(wěn)定性等。

3.2.2 動(dòng)物用基因操作安全性等級

基因操作影響類型共分為三個(gè)級別，級別1：增加安全性；級別2：不影響安全性；級別3：降低安全性。常用菌株酵母菌轉(zhuǎn)入抗菌肽基因、植酸酶基因、生長素基因、甘露聚糖酶基因等表達(dá)基因，大腸桿菌轉(zhuǎn)入生長素基因、植酸酶基因、防御素基因、各種病毒的抗原等表達(dá)基因，痘苗病毒、禽痘病毒和腺病毒轉(zhuǎn)入病原體抗原基因、血凝素基因、腫瘤抗原基因、胸腺激素基因、重組病毒等表達(dá)基因，沙門氏菌、李斯特菌轉(zhuǎn)入病原體抗原、抗原亞單位基因、腫瘤抗原基因等表達(dá)基因等均屬于級別2，不會(huì)影響宿主菌的生物安全性。

3.3 動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物安全性評價(jià)內(nèi)容與等級確定

3.3.1 動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物的安全性評價(jià)內(nèi)容

包括動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物的分子生物學(xué)、免疫學(xué)特性，即在自然界的存活能力，抗性大小，遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移到其他生物體的能力和可能性、后果，與其它病原微生物重組的能力和可能產(chǎn)生的后果；動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物的監(jiān)測方法、測定方法和監(jiān)控手段；在靶標(biāo)動(dòng)物和非靶標(biāo)動(dòng)物體內(nèi)的生存前景，以及對靶標(biāo)動(dòng)物和可能的非靶標(biāo)動(dòng)物高劑量接種后的影響，抗體產(chǎn)生，宿主范圍大小及載體的漂移度，免疫動(dòng)物與靶動(dòng)物以及非靶動(dòng)物接觸時(shí)的排毒情況和傳播能力大小；動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物傳代前后的毒力以及返強(qiáng)能力，對懷孕動(dòng)物及其子代動(dòng)物等的安全性情況；動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物對人類的安全性，以及人類接觸的可能性及其危險(xiǎn)性，有可能產(chǎn)生的直接影響大小、短期影響大小和長期影響大小，對所產(chǎn)生的不利影響的消除途徑，廣泛應(yīng)用后的可能潛在危險(xiǎn)性；動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物對生態(tài)環(huán)境的安全性，在環(huán)境中釋放的范圍大小、可能存在的影響范圍以及對環(huán)境中哪些因素存在影響，影響動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物存活情況、增殖和傳播的理化因素，感染靶標(biāo)動(dòng)物的可能性或潛在危險(xiǎn)性；動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物的穩(wěn)定性、競爭性、生存能力、變異性大小以及致病性是否因外界環(huán)境條件的改變而有改變。

3.3.2 動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物的安全性等級

動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物的安全等級確定比較復(fù)雜，根據(jù)受體微生物的安全等級以及基因操作的安全等級共同決定，共分為4個(gè)安全等級：I級為安全性無降低，II級為安全性有一定程度的降低，III級為安全性嚴(yán)重降低，但可以通過適當(dāng)?shù)陌踩胧┩耆苊馄錆撛诘奈ｋU(xiǎn)，IV級為安全性嚴(yán)重降低，且無法通過安全控制措施，也就是完全無法避免其危險(xiǎn)。我國已確定了一些轉(zhuǎn)基因微生物的安全性等級，例如重組抗菌肽基因酵母菌已通過中間試驗(yàn)和環(huán)境釋放安全性評價(jià)，在動(dòng)物體內(nèi)未檢出殘留，2004年7月獲得農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)生產(chǎn)。痘苗病毒-狂犬病毒糖蛋白G重組體已在多個(gè)國家批準(zhǔn)注冊，我國評定的安全等級為II級。轉(zhuǎn)基因禽痘病毒已用于生產(chǎn)抗新城疫疫苗、H5亞型禽流感病毒疫苗，狂犬病毒疫苗，其安全等級為I級。轉(zhuǎn)P53基因腺病毒導(dǎo)入了腫瘤抑制基因P53，其產(chǎn)品名為“今又生”重組人P53腺病毒注射液，已獲得國家藥監(jiān)局批準(zhǔn)生產(chǎn)，其安全等級為II級。轉(zhuǎn)基因沙門氏菌主要用于生產(chǎn)重組病原生物抗原蛋白、抗腫瘤疫苗和口服生長抑制素疫苗。其安全性主要針對沙門氏菌的擔(dān)憂，且動(dòng)物試驗(yàn)中過量服用可導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)受損并引起部分動(dòng)物死亡。轉(zhuǎn)基因志賀氏菌還未獲準(zhǔn)進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)，其主要副作用是引起驗(yàn)證和發(fā)熱反應(yīng)。轉(zhuǎn)基因單核細(xì)胞增生李斯特菌因其宿主范圍較廣，載體安全體系復(fù)雜，存在一定的安全問題，其應(yīng)用可能受限。

3.4 動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物產(chǎn)品的安全性評價(jià)內(nèi)容與安全性等級的確定

3.4.1 動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物產(chǎn)品安全性評價(jià)內(nèi)容

動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物產(chǎn)品安全性評價(jià)內(nèi)容包括動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物產(chǎn)品的穩(wěn)定性，生產(chǎn)、加工等活動(dòng)對轉(zhuǎn)基因微生物安全性的影響，轉(zhuǎn)基因微生物機(jī)器產(chǎn)品與轉(zhuǎn)基因微生物在環(huán)境安全性方面的差異，以及轉(zhuǎn)基因微生物產(chǎn)品與轉(zhuǎn)基因微生物在對人類健康影響方面的差異等。

3.4.2 動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物產(chǎn)品的安全性等級

動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物產(chǎn)品的安全性共分為3個(gè)級別，級別I增加轉(zhuǎn)基因生物的安全性，級別II是不影響轉(zhuǎn)基因生物的安全性；級別III是降低轉(zhuǎn)基因生物的安全性。按照此分級標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)基因酵母菌產(chǎn)品一般從其濾液或菌體回收而來，對人畜和環(huán)境具有較高的安全性，安全等級為I級。轉(zhuǎn)基因大腸桿菌產(chǎn)品純度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、安全性好，安全等級為I級。轉(zhuǎn)基因病毒產(chǎn)品，表達(dá)于細(xì)胞內(nèi)或其裂解物中，通過收獲細(xì)胞培養(yǎng)物制備相關(guān)產(chǎn)品，生產(chǎn)過程在封閉環(huán)境中進(jìn)行，安全等級等同于重組病毒，減毒轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品主要為活疫苗產(chǎn)品，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，加入保護(hù)劑安全有效，沒有引入有害物質(zhì)，安全性等同于轉(zhuǎn)基因減毒毒株。

動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物的生物安全評價(jià)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，既牽涉到政策法規(guī)，又涉及到實(shí)驗(yàn)室的檢測技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)和評定標(biāo)準(zhǔn)；所以既要積極鼓勵(lì)該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還要將風(fēng)險(xiǎn)降低到最低程度。特別是應(yīng)根據(jù)國際和國內(nèi)發(fā)展趨勢和國家綜合實(shí)力等多方面因素，制定適合我國國情的動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)發(fā)展和安全管理辦法，進(jìn)而加強(qiáng)安全的科學(xué)技術(shù)研究，用科學(xué)的安全評價(jià)手段有效的保障動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而推進(jìn)我國乃至全球動(dòng)物用轉(zhuǎn)基因微生物及其產(chǎn)品的健康發(fā)展。

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