转基因食品在给人类带来巨大利益的同时,也给人类健康和环境安全带来潜在的风险。因此,转基因食品的安全管理受到了世界各国的重视。其中,转基因食品的安全性评价是安全管理的核心和基础之一。转基因食品的安全性评价的目的是分析生物技术及其产品的潜在危险,对生物技术的研究、开发、商品化生产和应用的各环节的安全性进行科学、公正的评价,以期在保障人类健康和环境安全的同时,促进生物技术的健康、有序和可持续发展。
国际社会十分关注转基因生物的安全性,许多国际条约或国际法律政策文件都涉及转基因生物安全管理,如国际食品法典委员会(CAC)制定的《来源于重组DNA植物的食品的安全性评价》。我国政府也十分重视转基因生物的安全问题,目前我国已出台《基因工程安全管理办法》、《农业生物基因工程安全管理办法》、《农业转基因生物安全管理条例》、《农业转基因生物安全评价管理办法》、《农业转基因生物进口安全管理办法》、《农业转基因生物标识管理办法》等。这些条约或法律文件涵盖了从基础研究到商品生产、运输及市场销售等各个环节涉及到的生物技术和生物安全的管理。
1 转基因食品安全性评价的原则
1.1实质等同性原则
1993年,经济发展合作组织(OECD)提出了食品安全性分析的基本原则——实质等同性原则,即如果某种新食品或食物成分与现有的食品或食物成分大体上等同,那么在安全性方面就应该采取同样的措施。1996年FAO/WHO召开的第二次生物技术安全性评价专家咨询会议上,将转基因植物、动物、微生物生产的食品分为3类:(1)转基因食品与现有的传统食品有实质等同性; (2)除某些特定差异外,与传统食品具有实质等同性; (3)与传统食品没有实质等同性。
实质等同性评价需要比较的主要内容有:
(1)生物学特性的比较。对植物来说包括形态、生长、产量、抗病性及其他有关的农艺性状;对微生物来说包括分类学特性(如培养方法、生理特征等)、定殖潜力或侵染性、寄主范围、有无质粒、抗生素抗性、毒等;对动物来说包括形态、生长发育特性、繁殖、健康特性等。
(2)营养成分比较。包括主要营养因子、抗营养因子、毒素、过敏原等。主要营养因子包括脂肪、蛋白质、碳水化合物、矿物质、维生素等;抗营养因子主要是指一些能影响人对食品中营养物质吸收和对食物消化的物质,如豆科作物中的一些蛋白酶抑制剂、脂肪氧化酶、植酸等;毒素是对人有毒害作用的物质,例如马铃薯茄碱、番茄碱等;过敏原是指能造成某些人群食用后产生过敏反应的一类物质。
总之,如果转基因食品与传统食品比较除植^基因外没有差别就是实质等同。此时的安全性评价就应该集中于植入基因和表达的相应蛋白。如果转基因食品未能满足实质等同要求也不意味其不安全,只是要求进行更广泛的安全性评价,并在评价过程中考虑一些特殊问题,如:转基因食品引起食物过敏的可能性、标记基因传递可能引起的抗生素耐性、转基因食品可能产生的毒性物质,营养成分和抗营养因子、转基因作物对生态环境可能造成的影响。
1.2遗传特性分析原则
对转基因食品评价首先要考虑的问题是对供体、受体和修饰基因的特性分析,这样有利于判断某种新食品与现有食品是否有显著差异。分析的主要内容包括:
(1)供体。来源、分类、学名,与其他物种的关系;作为食品使用的历史,有无有毒史、过敏性、传染性、抗营养因子、生理活性物质,该供体的关键营养成分等。
(2)被修饰基因及插入的外源DNA介导物。名称、来源、特性和安全性;基因构成与外援DNA的描述,包括来源、结构、功能、用途、转移方法、助催化剂的活性等。
(3)受体。与供体相比的表型特征和稳定性,外源基因的拷贝量,引入基因移动的可能性,引入基因的功能与特性。
1.3危险性评价原则
危险性评价原则是国际食品法典委员会(cAC)在1997年系统提出的用于评价食品、饮料、饲料中的杀虫剂、添加剂、污染物、毒素或病原菌对人或动物潜在危害的科学程序。现已成为制定标准、管理办法等风险管理工具的基础和依据。危险性评价是按照一定的程序,对已知的危害人类健康的因素在食品中的存在、含量、来源和危害性进行评价,为风险管理提供科学的数据和依据。危险性评价的主要内容包括危害识别、危害特征描述、暴露评价、危害特征描述等方面。
1.4预先防范性原则
虽然转基因生物及其产品尚未对环境和人类健康产生危害,但是从生物安全的角度来考虑,必须将预先防范的原则作为风险评价的指导原则,必须以科学原理为基础,采用对公众透明的方式,结合其他的评价原则,对转基因生物及其产品进行风险分析。
1.5个案评价原则
由于转基因生物及其产品中导入的基因来源、功能各不相同,受体生物及基因操作也可能不同,因此必须针对性地逐个进行评价,即个案评价原则,目前世界各国大多数立法当局都采取个案评价的原则。
1.6逐步评价原则
转基因生物及其产品的开发过程需要经过实验室研究、中间试验、环境释放和商业化生产等几个环节。逐步评价原则要求依次在每个环节上对转基因生物及其产品进行风险评价,并以前步实验积累的相关数据和经验作为评价基础,确定是否进入下一开发阶段。
1.7风险效益平衡原则
对转基因生物及其产品的效益和它可能给环境和人类健康带来的风险进行权衡,从而确定是否继续开发相关产品。
1.8熟悉性原则
转基因生物及其产品的风险评价工作既可以在短期内完成,也可能需要长期监测。这主要取决于人们对转基因生物及其产品的有关性状、同其他生物或环境的相互作用、预定用途等背景知识的熟悉程度等。
2转基因食品安全性评价的内容和方法
根据国际食品法典委员会(CAC)发布的CAC/GIA5--2003《来源于重组DNA植物的食品安全评估准则》,转基因植物食品安全评价的框架主要包括以下方面。
2.1重组DNA植物的描述
对需要进行安全评价的重组DNA植物进行详细描述,识别作物、转化方式及修饰的类型和目的等,通过描述了解需要进行安全评价的食品性质。
2.2宿主植物及其作为食品的描述
对宿主植物进行全面描述,主要包括宿主植物的名称和类别、栽培历史及育种状况、可能对人身健康产生危害的特性、与安全相关的基因型和表现型信息、已知的毒性和过敏原性、用于食品消费的安全使用历史等。
2.3供体生物的描述
供体生物及其相关物种的信息,例如其可能产生过敏原、毒素、抗营养素等方面的信息很重要。对供体生物的描述应包括:名称;分类;与食品安全有关的自然状况下的历史信息,自然状况下产生毒素、抗营养素和过敏原的信息;对于微生物来说,需要提供病原性以及与已知病原体的关系方面的信息;过去和当先使用的信息;如果可能产生污染物,则应提供食品供应和暴露的途径。
2.4基因修饰的描述
为了识别插入宿主植物的所有潜在基因,为插入植物中的DNA特性分析提供数据支持,应提供足够的基因修饰信息。其中,转导过程的描述应包括:用于转导的特定方法的信息(例如:农杆菌转导);用于修饰植物的DNA可用信息,包括来源(例如:植物、微生物、病毒、合成物),识别其在植物中的预期功能;转导给宿主生物体DNA的中间媒介(例如:细菌)的信息。引入的DNA应该包含的信息包括:标记基因、调节基因和其它影响DNA功能在内的所有基因片段的特征、尺寸和特性;序列在最终载体上的位置、方向和功能。
2.5基因修饰的特征
为了对来源于重组DNA植物的食品的安全和成分有清楚的理解,应提供基因修饰的广泛分子和生化特征。提供的DNA插入植物基因的信息应包括:插入基因的特征和描述;插入位点的个数;包括每个插入位点及周围区域的拷贝数;插入基因的构造包括其序列;识别转录 或表达产物的信息,包括插入DNA或由插入子与邻近植物基因组产生的,包括可以产生可溶性蛋白质的任何开放式阅读框架。
基因修饰的特征信息还应包括:说明插入的基因是否保留了下来,或是否在基因整合中出现明显的重排;说明是否产生翻译后的修饰,或对与结构或功能相关的位点有影响;说明修饰的预期效果是否达到,即所有性状得到表达并能通过稳定的方式,遵循遗传法则在后代稳定遗传。如果表型特征不能直接测定,则需要检查插入DNA本身的遗传性或相应RNA的表达;说明新的表达性状在合适的组织中如期表达,并且表达水平与相应的调节序列对应;指出是否有证据表明宿主植物中的一个或几个基因被转导过程所影响;确定任何新的可溶性蛋白的身份及表达方式。
2.6安全评价
2.6.1 可能毒性的安全评价体外核酸技术将DNA导入细胞,使植物合成新的物质。新的物质可以是植物性食品的常规成分如蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素等,也包括由引入DNA表达的酶而产生的新的代谢物。
应能保证供体生物体中的已知毒素或抗营养素基因编码没有转导到重组DNA植物中,这些毒素和抗营养素不会在重组DNA植物中表达。当重组DNA植物与供体生物体的加工过程不同时,此保证尤其重要,因为与供体生物体相关的常规食品加工技术会解除、降低或消除抗营养素或毒素。不会考虑产物或极其相关的产物的功能和接触会在食品中安全消费的常规毒物学。其他情况下可能需要对新物质使用恰当的常规毒物学或其它研究。
对蛋白质的毒性评价应专注于蛋白质和已知毒素蛋白及抗营养素蛋白质(例如:蛋白酶抑制剂、凝集素)的氨基酸序列之间的相似性,以及蛋白质对热、加工过程和胃及肠道系统的降解稳定性。当食品中的蛋白质与以前安全消费的食品中蛋白质不相似时,需要恰当的口腔毒理学研究,并将其在植物中的生物功能:考虑在内。
2.6.2可能的过敏原(蛋白质)的评价应对食品中由插入基因产生的蛋白质进行可能的过敏原性评价。评价可能过敏原性蛋白质时,所使用的综合、逐步、逐项的评价应以各种重组原则为基础(因为没有单个标准能够对过敏物或非过敏物进行预言)。
如果外源基因来自小麦、黑麦、大麦、燕麦或相关谷物,则应评估食品中来自于重组DNA植物的新表达蛋白质是否会引起麸胶敏感性肠病。除非有文件证明转移基因不含有过敏原或能引起麸胶敏感性肠病的蛋白,应避免从常见过敏原性食品或从己知能引起麸胶敏感l生肠病的个体中提取外源基因。2.6.3对主要组成成分的分析对重组DNA植物的主要组成,尤其是对典型食品的分析,应该与在统一条件下生长和采收的传统相似物进行比较。有时需要与在期望农艺学条件下生长的重组DNA植物进行比较(例如:使用除草剂)。观察到的显著统计学差异应在此参数的自然变异的范围下评价其生物学显著性。用于评价的比较仪应接近于同基因的双亲基准。实际上不会总能选择尽量与双亲基因接近的基准。进行比较并在必需时进行接触评定的目的,是得出影响食品安全性的物质并没有改变成对人身健康产生危害的形式。
2.7代谢物的评价
一些重组DNA植物可能通过修饰在食品中产生新的代谢物或提高不同代谢物的水平。应该考虑到食品中可能对人身健康有潜在危害的代谢物的积累。对这些植物的安全评价包括食品中剩余物和代谢物水平的研究以及是否有营养结构的变化。如果发现食品中剩余物或代谢物水平变化,应该用常规的此类代谢物安全的评价方法考虑他们对人身健康是否有潜在危害(例如:常规的评价食品中化学物质对人身安全的影响)。
2.7.1食品加工包括产地准备在内的对重组DNA植物性食品的加工也应考虑在内。例如,加工后内源性毒物的热稳定性或重要营养素的生物利用率可能会发生变化。因此应该提供对加工来自植物的食品成分的加工过程的描述。例如,对于植物油来说,应该提供提取过程和精炼步骤的信息。
2.7.2营养改变在对主要组成物成分分析中,所有重组DNA植物主要营养素的可能成分变化已得到说明。但对旨在通过修饰改变营养品质或功能的重组DNA植物应该进行额外的营养学评价,评定变化的结果并评价营养的摄取是否会由于引入此类食品而改变。
应利用食品及其衍生物的已知使用和消费方式来对转基因植物性食品的消费量进行评价,并在习惯水平和最大水平上使用食品的预期消费量评价其改变的营养价值。基于最高可能消费量的分析能保证检测出任何不需要的营养因子。应注意考虑有特殊生理特点和代谢要求的特殊人群,如婴儿、儿童、孕妇及哺乳期妇女、老人及患有慢性疾病或免疫系统低下的人群的要求。基于对营养因素和特殊人群的饮食要求的分析,可能需要对转基因植物性食品进行额外的营养评价。确定修改过的营养元素的生物利用率和在加工、贮藏时间上的稳定性同样重要。
当食品(如植物油)中的改变包含一种与传统类似食品明显不同的成分时,有必要以传统食品或食物组份(如营养构成更接近转基因植物性食品的食品或食品组份)作为比较物,评价这个不同成分对食品营养的影响。由于地理和饮食方式的习惯的不同,某些食品营养的变化可能对一些地区或一些人群比其它地区和人群带来更大影响。一些作为作物是某些人群的特殊营养素的主要来源,应识别出这个营养素和相关的人群。
一些食物可能需要额外检验。如果转基因植物性食品中,营养素的生物利用率改变,或者食品组份与传统食品无法相比,则需要开展动物喂养实验。保健食品需要特别的营养学、毒理学等其它适当的研究。如果食品的特性表明可用数据不足以进行全面的安全性评价,则需要对整个食品进行适当的动物实验。
2.8需要考虑的其它因素
2.8.1 对人体重要的物质的可能积累有DNA重组植物可能会间接积累杀虫剂、代谢物的残余物、有毒代谢物、污染物或其它可能对人体健康相关的物质。安全评价应将这些物质积累的可能性考虑在内。
2.8.2抗生素抗性标记基因的使用未来DNA重组植物的发展中,应使用在食品中不使用抗生素抗性标记基因的转基因技术,这些技术应可使用并得到安全性证实。
基因从植物或其它食品中转移到肠道微生物或人体细胞中的可能性很小,因为基因转移的发生需要十分复杂和困难的过程。但是这类事件并不是完全不可能发生。
在评价含有抗生素抗性标记基因食品的安全时,应考虑到以下的因素:抗生素在临床和兽医上使用的重要性;不应使用对这类抗生素有抗性的标记基因。食品中被抗生素抗性标记基因标记的的酶或蛋白质是否会降低口服抗生素的治疗效果;基因产品的安全应作为其他基因产品的实例。如果评价数据和信息表明抗生素抗性基因或基因产品对人身安全存在危险,那么食品中不能出现这类标记基因或基因产品。
杨丽,阎斐,张竞竞(中国标准化研究院;青岛市技术监督科技信息所)
中国食物与营养2008年第12期