转基因食品对人类健康的潜在影响
唐祝瑾
（东华理工化生材学院，抚州，344000）
摘要：基因食品与普通食品的重要差异在于前者含有采用DNA 重组技术导入的外源基因。近年来随着大量的转基因食品被批准商业化使用,转基因食品的安全性问题也越来越受到关注。
关键词：转基因食品 安全 健康 外源基因
转基因就是将不同来源的DNA分子进行重组，克服了天然物种生殖隔离屏障，将具有某种特性的基因分离和克隆，再转接到另外的生物细胞内，从而可以按照人们的意愿创造出自然界中原来并不存在的新的生物功能和类型，基因食品是指利用分子生物学手段，将某些生物的基因转移到其它生物物种上，使其出现原物种不具有的性状或产物，以转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品。通过这种技术人类可以获得更符合要求的食品品质，它具有产量高、营养丰富、抗病力强的优势，但它可能造成的遗传基因污染也是它的明显缺陷。
美国是转基因食品最多的国家，60％以上的加工食品含有转基因成分，90％以上的大豆、50％以上的玉米、小麦是转基因的。在我国，转基因食品还比较罕见，到目前为止，经农业部生物工程安全委员会准许商业化的转基因作物仅有6个，其中有3个涉及食品，即两种西红柿、一种甜椒。但是，随着我国加入WTO的推进和全球一体化的到来，食用转基因食品将成为不可回避的事实。
本质上讲基因生物和常规育成的品种是一样的，两者都是在原有的基础上对某些性状进行修饰，或增加新性状，或消除原有不利性状。虽然，目前的科学水平还不能完全精确地预测一个外源基因在新的遗传背景中产生什么样的相互作用，但从理论上讲，转基因食品是安全的。长期食用转基因食品不会有副作用，一是因为转基因食品上市之前是经过大量试验和许多部门严格检验的；二是转基因食品在体内不积累。
世界上许多国家都制定了对转基因生物的管理法规和办法，负责对其安全性进行评价和监控，其内容主要集中在环境安全性和食用安全性两方面。我国正在
起草的命名为《中国生物安全国家框架》的法规，规定了本着对全人类和子孙后代长远利益负责的态度，从生物安全性问题的广泛性、潜在性、长期性、严重性上做好生物安全管理工作，同时要求对进口的转基因食品进行严格的安全检测，真正确保消费者的利益。
1、一个迫在眉睫的问题
1973年，美国斯坦福大学的斯坦利.科恩教授开发成功转基因技术；1983年，第一株转基因植物诞生。人类面临的一些严重问题有了新的出路，无数人投身到这项令人激动的工作中。转基因食品是否安全，是否适合人类食用？世界上还没有一个人能作出肯定的回答。这主要是由于人类对基因的了解还十分有限，对转基因食品的安全检测还缺乏知识和经验。
2、人类对基因了解有限
众所周知，在人类的知识结构中，与生命规律有关的许多领域还是大片的空白。近日在中国科协首届学术年会上，中科院院长路甬祥提出的当代科学面临的四大难题中，属于生命科学领域的就有两项，而生物学中遗传与进化的统一问题正是其中之一。显然，对遗传信息的主要载体-基因，人类的了解还远不算全面和深刻。
2.1研究决定了人类对基因认识不深
目前研究基因的常用办法，是先将单个基因隔离，尽量减少外界的影响，在孤立状态下了解它的功能；然后再进行活体试验，用几个有限的指标增大或减弱它的表达会有什么影响；然后根据试验数据推导出这个基因和生物体的什么功能有关。但这种判断并不精确，有时甚至是错误的。因为生命是一个活跃的动态系统，基因之间时刻保持着联系，一个基因表达的蛋白控制着另一个基因的开启和表达。各种各样、数目巨大的基因相互控制，形成一个极端复杂的网络。每个基因只是这个网络上的一点，它和一个或几个基因有联系。多个基因互相调控形成的整体有很多功能，而孤立地观察一个基因时，根本看不出它们的集合有哪些功能。人们目前的研究方法很可能只是找出了各个基因处于无序时的性质。 所以，人们对基因的了解并不深刻。就是在这样并不坚实的基础上，利用基因重组技术，制造出了转基因作物和转基因食品。
2.2人们对转基因食品的认识还存在着误区
（1）传统作物改良只是加速了某种自然演变的进程，转基因却修改了自然界的基本规则：前者仅仅将对人类有益的自然产生的变异收集起来，其变异产生的过程和自然界里亿万年间发生的遗传变异并没有区别；而后者在自然界里原来不存在。仿照一个并不完全了解的事物，只可能做到形似。只有时间才能说明转基因到底是一种什么性质的事物，现在很难预料它将来能否与天然生态环境和谐相处，会带来什么样的后果。
（2）已经有大量的转基因作物被食用，但是没有出现对人体有害的报道。1994年，美国在世界上首次批准第一种转基因食品进入市常转基因食品的中长期影响还没有足够的时间显现出来。另外，针对转基因食品安全性的调查研究并不充分。
（3）摄入的基因最终都会被消化系统分解。基因是遗传物质的载体，可以说生物体的一切构造和组成都是由基因决定的。基因改变了，生物体其他的部分就相应改变。人们吞下转基因食品时，被改变的基因连同被改变的生物体其他部分一起被摄入体内。然而，基因本身被分散，受基因控制的其他成分不一定会被完全分解。
3、转基因食品安全检测方法不成熟
3.1学术界尚未统一认识
2000年12月15日的美国《科学》杂志刊登了L.L.Wolfenbarger和Phifer的一篇综述文章The Ecological Risksand Benefitsof Genetically Engineered Plants。文章指出，关于使用转基因生物利弊的讨论正在激烈地进行，但是这些讨论通常忽略了现有的知识状态。对有关转基因作物的科学文献的回顾表明，有关它们对环境危害和益处的关键性的实验十分欠缺。
可见，到2000年底为止，学术界对如何评估转基因作物的生态风险还远远没有达到共识，更不用说评估转基因食品的安全性。
3.2转基因食品的毒性初露端倪
根据美国康奈尔大学Losey等人的试验，在苦苣菜叶上撒上转基因Bt玉米花粉后，一种称之为黑脉金斑蝶的幼虫对叶片就吃得少，长得慢，死得快。4天后幼虫死亡率达44％，而对照组（饲喂不撒Bt玉米花粉的叶片）无一死亡。论文据此推断，Bt转基因玉米花粉中含有毒素。
3.3商业的驱动使得安全检测被忽视
商业利益的驱动，使得转基因食品的生产者重视制造技术，忽略安全检测。2000年，全世界的转基因食品市场已达30亿美元以上。在2000年以前的3年中，与转基因种子、农用化学品和研究项目有关的公司交易就超过了150亿美元。 美国的Deltaand PineLand公司发明了“终止子”技术并申请了专利。“终止子”技术使种子失去繁殖能力，农户每年都需要购买新种子。这是一个典型的以商业利益为目标的技术，为了保障自己利润，不计后果地修改自然规律。“终止子”技术会使农民无法留种、对遗传多样性有负作用，影响农业的可持续发展，并会通过花粉非故意的传播造成生态风险。虽然转基因作物产生不育种子可能在解决转基因逃逸带来的生态险上有益处，但终止了技术更可能给全球食品保障带来严重的危机。 从许多其他的资料也可以看出，那些大公司把制造和销售转基因作物放在首位，并不重视安全检测技术的研究
3.4药物毒性与转基因食品毒性的比较
药物与转基因食品有两个共同点：第一，都由人工合成，非纯天然物品，第二，都被人摄入体内，并消化吸收。人类使用药物已经有很长时间，其中许多经验可以供研究转基因食品时参考。药物不良反应是药品使用中最常见的问题；在转基因食品的安全评估当中，过敏反应是主要考虑因素。显然，以上两者很相似。所以在研究转基因食品的过敏反应时，可以参考药物不良反应的研究成果。 药物不良反应的发现通常都需要一个周期。最近被禁止的含PPA的感冒药，造成了一代人黄牙的四环素，在确定其副作用之前都错误地使用了相当长的时间。 因为药物和基因食品的相似性，类似药物不良反应的情况也可能发生在转基因食品的使用中。目前还没有转基因食品过敏反应的报道，很可能只是它还没有得到足够长时间的大规模应用；此外，转基因食品的不良反应可能比药物不良反应更难发现。
4、转基因食品的现状
转基因食品在欧洲遭到了严重的抵制。欧盟国家2000年6月在卢森堡举行的环境部长会议上达成一致意见：在新的法规制定出来之前，暂停转基因农作物的种植和流通。1999年以来，英国禁止向学校、政府机构和养老院提供转基因
食品。大豆生产大国巴西不久前也宣布，在查清转基因农作物对环境的影响之前，暂时停止生产转基因大豆。日本原本对转基因食品的安全性深信不疑，把生物技术视为21世纪的战略产业技术，不仅加紧研究开发转基因技术，而且大量进口美国的转基因农作物。但自从Bt玉米含有毒素的论文发表后，日本政府也表示，将研究和制定针对转基因农作物的新的安全评估标准和项目。
转基因植物诞生以来，人们把安看成是解决粮食短缺问题的希望。然而，我们首先应该确定不是在饮鸩止渴，确定转基因食品不会破坏我们自己和子孙后代的健康，破坏我们赖以生存的自然生态系统。
方案设计
（1）插入基因所表达蛋白的安全性评价；
（2）用选择性和特异性的分析检验来进行非预期（多效性的）影响，转基因食品的重要营养成分要与相应的非转基因品系以及其亲本的进行比较，分析结果要与现有的数据进行比较，以确定其营养水平在正常的范围之内，抗营养成分也要与现有数据和其对照比较以确认内源毒素没有发生有意义的变化，食品加工产品各种成分也应进行分析，以保证所测定的参数在可接受的范围之内
（3）健康显示 (Wholesomeness) 测试的选择性应用，一般地，为模拟商业化的饲喂实践，这些饲喂实验用家畜家禽进行。对于人类食用的食品来讲，就将这种新食品用 25 倍于人类最大估计摄入量去饲喂大鼠，实验用每组每种性别的大鼠进行 4 周以上。全食物 (Whole food)饲喂实验时，动物对食物的微小变化不敏感，健康显示测试的参数包括每日健康观察、每周体重、食品消耗等，4 周后进行全面的尸检，如果在尸检中发现任何异常，这些组织就要进行显微镜检。这种 28d 的急性毒理学研究通常用来评价是否在饲喂待检食品过程中，有任何不利的影响表现出来，在尸检中，应该观察器官重量、血液学、临床化学以及组织病理学等方面的变化[7]。
(4)数据库的应用
数据库可以提供有关食品成分的基底信息，用来评价转基因食品中主要的营养和毒素是否有显著性变化。当然也应考虑到这些主要的营养和有毒成分有一定
的变动范围，另外必须保证数据的质量，并且必须发展有效的方法来定量这些主要的成分[8]。
活体 (in vivo)和离体 (in vitro)动物模型
可以用活体或离体的动物模型来评价转基因微生物食品的安全性，丹麦食品部的毒理学研究所已经建立了若干个哺乳动物消化道模型[9]。其中，大鼠模型建立的最齐全，可能是研究中应用大鼠模型较多的缘故。无菌大鼠模型除了可以研究细菌的存活和移殖外，还可以研究微生物间遗传物质的转移。如果将携带质粒 pAMβ1 的供体菌系和受体菌喂服无菌的大鼠，几天后在大鼠的排泄物中就会发现 DNA 接合转移的产物。
转基因食品致敏性的评价方法
如果转基因食品中所含蛋白是已知来源的，就用 SDS－PAGE 作点免疫反应后，进行放射性致敏吸着剂抑制反应测试 (RAST－inhibition)，如果结果是阳性的，就不需要进一步的试验而下结论认为这种转基因食品对人类是致敏的；如果结果是阴性的，那么接着进行皮刺测试和双盲、安慰剂对照的食品免疫试验 (DBPCFC, double-blind, placedbo-controlled food challenges)，如果结果仍是阴性的，那么就可以下结论，对消费者来说，这种转基因食品没有风险。如果转基因食品所含蛋白是非食品来源，或来源于不常见食品，那么就不能用过敏个体或者他们的血清进行测试，在这种情况下，就将这种蛋白的特性与已知的食品过敏原进行对照。
PCR检测的方法
目前，转基因植物的构建经常会用到来自花椰菜花叶病毒 (CaMV) 的 35s 启动子。对 35s 启动子的 PCR 检测是欧盟新食品管理的依据。最近欧盟修改了其食品管理策略，GMO（遗传饰生物体）含量大于 5% 的食品必须进行标签，于是由定性 PCR 转向定量 PCR，其中数量竞争性 PCR (QC－PCR, quantitative competitive PCR)的方法特别有用[11]。
结果与分析
马铃薯
继公开在电视上宣布转雪花莲外源凝集素 (GNA) 基因马铃薯对大鼠的内脏器官有损害后[1]，Ewen 和 Pusztai 于 1999 年正式发表了它们的研究结果[12]。他们研究了转 GNA 基因抗虫马铃薯对大鼠胃肠道不同部分的影响，实验分别用含有转基因马铃薯、非转基因的马铃薯亲本以及非转基因马铃薯加上 GNA 的 3 种膳食来饲喂实验大鼠。结果发现，胃粘膜、腔肠绒毛以及肠道的小囊 (Crypt) 长度均有不同程度的变化。经过比较探讨，他们得出结论是，胃粘膜的加厚主要是由 GNA 基因表达的后果，而小肠和盲肠的变化主要是由遗传操作或/和转基因构成引起的，GNA 基因表达的影响只占很小的一部分。Fenton 等[13]的研究发现，GNA 能够与人类的白细胞结合，虽然这并不能说明什么，但增加了对人类健康产生影响的风险。已有实验证明 Bt 毒蛋白对人畜是安全的，并且一种转 Bt 基因马铃薯与其对应的非转基因品种间具有实质等同性[14]。对于一种转基因抗除草剂马铃薯来说，与相应的非转基因亲本品系非常接近[15]。
番茄
研究表明，Calgene 公司的 FLAVR SAVRTM延迟成熟番茄的主要营养成分（如 VA 和 VC）没有改变，番茄碱等天然毒素没有显著变化，也没有发现有害的多效性，在一个 7d 的大鼠饲喂实验中，没有发现不良影响[16]。对一种转基因抗虫番茄的食品安全研究中[17～18]，用相当于一个人日耗 2000kgBt 番茄量的 Bt 蛋白饲喂 Brown Norway雄性大鼠、小鼠和兔子，未产生全身不良反应。在对一种抗烟草花叶病毒 (TMV) 转基因番茄的食品安全性评价中，转基因和非转基因番茄相比，糖碱、糖类、有机酸、多酸类都没有明显变化，诱变性上也没有差别。 大豆
Nordlee 等评价了一种转巴西坚果 2S 清蛋白基因大豆的食品安全性，在研究中，他们取了 9 个对巴西坚果有过敏史的人的血清，RAST 研究表明，转基因大豆提取物可有效地与来自生巴西坚果的蛋白提取物竞争性地结合过敏人群血清中的 IgEC（免疫球蛋白），而用与之遗传上相对应的非转基因大豆的蛋白提
取物观察到抑制现象；SDS-PAGE 研究表明，转基因大豆中出现了一种新的蛋白质带（约 9KD），巴西坚果也有这条带，并且与部分纯化的 2S 清蛋白有相同的迁移率，而非转基因大豆中都无这样一种相对应的带；免疫点杂交研究表明，9 份血清的 8 份能识别部分纯化的 2S 清蛋白，也能与巴西坚果提取物中的 9KD 的蛋白产生免疫反应，9 份血清中的 7 份能识别上述转基因大豆中与巴西坚果 2S 清蛋白有共同迁移率的 9KD 的蛋白质，没有血清与非转基因大豆中低分子量的蛋白反应，来自对照的血清不与任何大豆或巴西坚果的蛋白发生反应，因此可以肯定这种转基因大豆中存在与巴西坚果类似的过敏原。
根据 Fuchs 等[19、20]的研究结果，Monsanto 公司的抗除草剂的转基因大豆与市场上的相对应的非转基因大豆具有实质等同性。
棉花
Bt棉表达的 Bt 毒蛋白可被哺乳动物很快地消化，与非转基因棉相比，其棉籽和棉籽油的质量以及抗营养成分没有显著的改变，并且分别用含有 5%～10%、10% 和 20% 棉籽的饲料喂养大鼠、鹌鹑和鲇鱼 28d、8d 和 10 周，也没有发现有任何显著的变化，证明这种 Bt 棉是安全的[21]。
陈松等[22]用棉籽粉喂养大鼠 28d、喂养鹌鹑 8d 的动物实验表明，转基因各组动物的体重、食物利用率与对照相比，无显著差异，受试动物生长发育及行为正常、无死亡。对大鼠的肝、肾、胃、盲肠、结肠、小肠及睾丸进行组织切片检查，均未见病理性改变，大鼠肝、肾、睾丸的重量比，以及血液中谷丙转氨酶活性和尿素氮水平均在正常范围内，转基因与对照组相比无明显变化，因此这种 Bt 棉与常规棉有实质等同性，抗病毒的转基因水稻[23]，抗病毒的转基因西葫芦品系 ZW20[24]，抗病毒的转基因烟草[25]以及一种转基因芦笋[26]与其对应的非转基因亲本间没有发现显著的区别[26]。
5.实质等同性的概念局限性
实质等同性的概念体现了这样一种思路，就是可将作为现时用作食品或食品来源的生物体作为比较的基础来评价一种来自生物技术的食品或食品成分的安全性。然而，实质等同性这个概念也有它的局限性，比如说，虽然一种新的食品
与一种已知食品有 99% 的相同，即除含有一种新的毒素外，二者具有实质等同性，但是这种食品可能需要进一步细致的检验；而既使一种新食品与其对应的现存食品只有 70% 的相同，特别是当营养成分的不同可被一种混合膳食替代时，这种新食品也可能仅需要很小程度的检验测试[27]。因此，用实质等同性这个概念并不能完全预测新食品是否需要动物实质性毒性实验。
而且，科学家还不能令人信服地用已知的有关转基因食品的化学成分来预测转基因食品的生化或毒理学效应。一种转基因食品在化学成分上与其自然存在的对应食品相似，并不能够说明人类食用该转基因食品是安全的[28]。有的科学家认为，一种转基因抗除草剂大豆与其对应的非转基因大豆具有实质等同性。而 Millstone 等[28]则认为，这个结论是建立在这样一个假设的基础上的，即假定已知的遗传和生化差异并不具有显著的毒理学差异。实际上，既使不施用除草剂，这种转基因抗除草剂的大豆与其相对应的所有品种的化学成分也不相同。在农业生产上实际应用这种抗除草剂的大豆时，必然会经常地用降草剂处理，而用除草剂处理大豆，必然会导致其化学成分发生显著性的变化，这一点已够证实。而在得出实质等同性的结论的实验中，所用的转基因大豆是未经除草剂经常处理的，并且比较的仅是部分化学成分，因此并没有什么实际意义。
6.全食物 (Whole food)饲喂研究的局限性
前面已经提及，许多的转基因食品安全性评价工作都用整个的转基因食品进行急性实验动物毒理实验。然而，用全食物饲喂动物的实验有一定的局限性，它很难检测出食品中的微小变化，食品学家和营养学家比较反对在进行转基因食品安全评价时使用全食物饲喂研究的方法。国际食品生物技术委员会 (IFBC) 指出，一般情况下不推荐使用这个方法评价转基因食品的安全性，如果确实需要，那么全食物饲喂研究的实验设计要十分小心和谨慎，并且持续时间不能太长，以避免因营养不平衡等因素的影响而对动物产生不利影响，从而掩饰了转基因食品的安全性[7]。
实际上，上述经验和结论来自对辐照食品安全评价的实验结果。当时，不了解以某种食物过量饲喂实验动物会导致营养的不平衡，对动物的健康产生不利影
响。Hammond 等[6]总结了一些这样的例子，可能对转基因食品的评价工作有较高的参考价值。
7.有关转GNA基因马铃薯安全性的争论
Pusztai 一经公布他和同事们的转 GNA 基因马铃薯会损伤大鼠的消化和免疫系统的研究结果，其实验设计和实验结果马上遭到多方批评[1]。前面已提过。相应的研究论文投到国际著名杂志 THE LANCET后，也引起诸多争议，THE LANCET编辑部认为，虽然 Pusztai 及其同事的这项研究有一些不足，但是该论文提供了一项研究结果，是一个争论的开端，并且有必要让公众了解事实，以增强公众对科学的信任感，因此，THE LANCET还是于 1999 年公开发表了这篇论文[29]。对于该篇论文中存在的问题，Kuiper 等[30]认为有以下几点：①论文中没有介绍饲喂大鼠的不同膳食的成分，虽然 Pusztai 等在网上公布了部分细节，转基因马铃薯中的淀粉、多聚葡萄糖、外源凝集素、胰蛋白酶和糜蛋白酶与其余亲本品系不同，但这种不同是由转基因引起的还是由品系不同而引起的尚未可知；②大鼠膳食中仅含 60% 的蛋白质，容易造成饥饿反应，从而导致其它的一些不利影响；③实验设计不严密，每个饲喂组的大鼠个体数太少，而且缺少膳食对照，比如一个含 15% 蛋白的标准的啮齿动物膳食，以及包含“空白 " 载体的马铃薯的对照膳食；④研究中没有观察到一致性的变化，很难说明实验中大鼠消化道的变化是转基因马铃薯影响的结果。摄食马铃薯本身也会导致消化道适应变化[6]。支持 Kui per等的批评。英国皇家学会经研究讨论后也持类似观点[31]。 转基因食品安全性评价中应注意的问题
（1）由于实质等同性的尺度不好掌握，因此实质等同性这个概念比较模糊，其应用价值随转基因食品的不同而不同；
（2）全食物饲喂动物有一定的缺陷，因此最好不用或少用，使用时一定要谨慎设计实验
（3）目前来讲，除了转巴西坚果基因大豆有致敏性，转 GNA 基因马铃薯的安全性有争议外，其它许多的转基因食品已被现在的研究结果证明是安全的，但
转基因食品的长期效应有待探讨，能够批准一种新的转基因食品的指标体系还有待进一步完善
（4）转基因食品安全性评价的程序基本上包括这样几个方面：①新基因产品的特性的研究；②分析营养物质和已知毒素含量的变化；③潜在致敏性的研究；④转基因食品与动物或人类的肠道中的微生物群进行基因交换的可能及其影响；⑤活体和离体的毒理和营养评价。
（表为近年来被批准商业化的部分转基因植物食品）
转基因植物性食品中的外源基因主要包括两大类,即目的基因和标记基因。目的基因是人们期望宿主生物获得的某一或某些性状的遗传信息载体。转基因研究的目标不同,所使用的目的基因亦不相同任何基因都由4 种碱基组成,人类食用的食品中大都含有DNA。长期食用的历史证明,食品中的DNA 及其降解产物对人体无毒害作用。目前转基因食品中所使用的外
源基因, 不管其来源如何, 其组成与普通DNA 并无差异。此外,转基因食品中的外源基因的含量很小,例如联合国粮食和农业组织( FDA) 1994 年批准的首例转基因食品———转基因延熟番茄FLAVR SAVRTM 中,外源基因的拷贝数在每一个细胞中不超过10 个。因此通过食用转基因番茄而被摄入人体内的外源基因的数量不超过313 ×10 - 4～10 ×10 - 4ng/ d。而在正常情况下,每天通过食物进入人体消化道的DNA 数量在小肠中为200～500mg ,在结肠中为20～50mg。可见通过食用转基因食品而摄入体内的外源基因的数量与消化道中持续存在的来源于其他食品中的DNA 数量相比是微不足道的[6 ] 。由于转基因食品中外源基因的
化学组成无异常,而在食品中的含量甚微,因此,转基因食品中的外源基因本身不会对人体产生直接毒害作用[7 ] 。
外源基因的水平转移问题
转基因植物中的外原基因被摄入人体后,能否水平转移至肠道微生物或上皮细胞,从而对人体产生不利的影响? 目前的结论是这种可能性非常小,除非在特例中需加以考虑[8 ] 。理由是: (1) DNA 从植物细胞中释放出来,很快被降解成小片段,因此转基因食品中的外源基因DNA 在进入肠道微生物存在的小肠、盲肠及结肠前已被降解。(2) 即使有完整的DNA 存在,DNA 转移整合进受体细胞并进行表达也是一个非常复杂的过程,包括①DNA 必须与受体细胞结合,穿过细胞膜进入细胞,且不被受体细胞内的核酸酶及修饰系统降解; ②受体细胞必须呈感受状态; ③受体细胞的基因组必须至少有一段20 bp 的DNA 序列与外源基因完全同源; ④只有在合适的调控系统作用下,整合到受体细胞中的外源基因才能表达; ⑤许多对人体健康可能产生不利影响的外源基因的表达,只有在特定的选择压下才有优势; ⑥目前尚未发现有消化系统中的植物DNA 转移至肠道微生物的现象,而上皮细胞又因半衰期很短而被不断取代,不可能保存下来。因此被摄入体内的转基因食品中的外源基因发生水平转移并
进行表达的可能性极小。
转基因食品中外源基因编码蛋白的食用安全性
外源基因编码蛋白的直接毒性
影响食品中某种蛋白质食用安全性的因素包括该蛋白质的化学组成、含量、每天摄入量及其在消化道中的稳定性等。可以从2 个方面对转基因食品中外源基因编码蛋白的食用安全性进行评判。一是根据外源基因编码蛋白的化学组成判断其毒性。常用的方法是将外源基因编码蛋白与已知的毒性蛋白进行同源性比较, 如通过GenBank、EMBL 、PIR及SwissPort 等数据库查找外源基因编码蛋白与毒性蛋白的氨基酸序列同源性。二是采用动物试验或模拟试验的方法评判外源基因编码蛋白的毒性。目前被批准商业化生产的转基因食品中的外源基因都已通过相关的试验。如转基因食品延熟番茄FLAVR SAVRTM中的外源基因编码蛋白经与有关
的毒性蛋白进行同源性比较,未发现与已知的毒性蛋白具有同源性。用FLAVR SAVRTM中外源基因编码蛋白进行小白鼠急性毒性试验的结果表明,该蛋白质的饲喂量达500 mg/ kg 体重时,未产生不利影响[9 ] 。由于转基因番茄FLAVRSAVRTM中的外源基因含量很低,因而其编码的蛋白质数量也很小,只占番茄果实中总蛋白质含量的0108 %[9 ] ,因此人体每天摄入的外源基因编码蛋白的数量不超过25～74ng/ kg·d[6 ] 。因此,从外源基因编码蛋白的毒性方面看, 食用转基因番茄FLAVRSAVRTM不会产生安全性问题。此外,体外模拟试验证明,FLAVR SAVRTM中外源基因编码蛋白的稳定性较差。Western 杂交试验结果表明,在模拟胃的条件下(pH 112 的胃蛋白酶溶液,37 ℃) ,该蛋白在10 s 内即被降解[10 ] 。而且目前亦无证据说明该蛋白降解产生的多肽比其他蛋白降解后的多肽毒性大。由于各国政府对转基因食品的审批程序
中,对外源基因编码蛋白的毒性评价都有严格的标准[11 ] ,因此通过严格审查后被批准商业化生产的转基因食品中的外源基因编码蛋白对人体均无直接毒性。 外源基因编码蛋白的过敏性
过敏蛋白具有对T2细胞和B2细胞的识别区,可以产生专一性的免疫球蛋白E( IgE)抗体。因此过敏原含有两类抗原决定簇,即T2细胞抗原决定簇和B2细胞抗原决定簇。转基因食品中外源基因编码蛋白是否会产生过敏性,可通过以下几个方面进行判断[13 ] :
(1) 外源基因是否编码已知的过敏蛋白。
(2) 外源基因编码蛋白与已知的过敏蛋白的氨基酸序列在免疫学上是否具有明显的同源性。这可以从GenBank、EMBL 、PIR 及SwissProt 等数据库中查找序列同源性。判断同源性的标准是至少要有8 个连续的氨基酸残基相同。
(3) 外源基因编码蛋白属某类蛋白成员,而此类蛋白家庭的有些成员是过敏蛋白。Profilins 类为一类小分子质量蛋白,分子质量为112～115 ku ,普遍存在于动植物中,目前已知某些花粉及果蔬中的Profilins 为交叉反应过敏原,因此Profilins 蛋白成为人体过敏蛋白的可能性较大。在已被批准商业化生产的转基因食品中,外源基因编码蛋白的过敏性均已经过相关的审查。如转基因番茄FLAVR
SAVRTM中,外源基因卡那霉素抗性基因编码蛋白经与已知的过敏原比较,未发现明显的同源性。此外卡那霉素抗性基因编码蛋白在肠道中很快被降解,人体直接吸收该蛋白的可能性极小[10 ] 。而且正常肠道中存在的卡那霉素抗性细菌可以产生卡那霉素抗性基因编码蛋白,因此对人体来说,该蛋白并不是一种新蛋白。基于上述理由,认为卡那霉素抗性基因编码蛋白不是人体过敏原[12 ] 。 外源基因编码蛋白的功能与抗药性
抗生素抗性基因是目前转基因植物性食品中常用的标记基因[5 ] 。由于此类基因的编码蛋白具有抗生素抗性,如转基因番茄FLAVR SAVRTM中所使用的卡那霉素抗性基因的编码蛋白,可以催化卡那霉素及其他氨基糖苷类抗生素的氨基己糖上的3’2羟基进行磷酸化,从而改变卡那霉素类抗生素的分子结构,使抗生素失效。因此,食用含抗生素抗性基因的转基因食品是否会产生抗药性是转基因食品安全性评价的一个方面。以目前转基因植物性食品中广泛使用的卡那霉素抗性基因为例,对其编码蛋白的抗药性可作如下分析。首先,由于卡那霉素在临床应用中的毒副作用大,因此在人体上已被其他更安全有效的抗生素药物取代,目前只在兽医上仍有应用。其次,由于卡那霉素抗性基因编码蛋白在肠胃中很快就被降解[10 ] ,因此,即使服用卡那霉素类抗生素亦不会因食用含卡那霉素抗性基因的转基因食品而产生抗药性。
转基因食品中外源基因的次生效应及其安全性
外源基因的次生效应是指由于外源基因的插入而对宿主体内某些基因的表达所产生 的影响。目前的科学技术水平还无法准确控制外源基因在宿主染色体中的插入位点,由于基因整合的随机性,外源基因可以插入宿主基因组的非编码区、结构基因区或调控区, 引起插入突变。最常见的外源基因的次生效应有2 种情况,一是由于外源基因的插入引起宿主体内某一基因的失活。一般来说,这种情况比较常见,因为通常基因在转录活跃区的整合机率大于静止区。另一种情况是由于外源基因的插入,引起宿主体内某一基因的激活。当外源基因的插入位点使阻抑基因失活,则可以使原来沉默的基因激活。由于目前的科学技术水平还难以准确预测一个外源基因在新的遗传背景下会发生什么样的相互作用,因此对外源基因的次生效应还无法进行控制和预测。关于外源基因的次生效应可能对转基因
食品食用安全性方面产生的影响,一般采用“实质等同性”原则进行评价分析
[13 ] 。该原则的基本出发点是假定与转基因食品相对应的传统食品可以安全食用,通过对转基因食品中的各种主要营养成分,主要的营养拮抗物质、毒性物质及过敏性成分等物质的种类与含量进行分析测定,并与对应的传统食品进行比较,若二者之间无差异,则认为转基因食品与传统食品在食用安全性方面具有实质等同性,不存在安全性问题。在转基因食品的安全性评价时,以对外源基因的次生效应的安全性评价最为复杂。由于外源基因的多效性十分复杂且难以预见,因此对转基因食品中外源基因次生效生的安全性评价必须采取“个案处理“”(case-by-case)的方法逐个分析。
结语:
转基因食品作为现代生物技术的一种高科技产物,所产生的社会与经济效益十分显著,将是人类解决因人口增加而产生的食物短缺问题和从根本上解决食品营养品质问题的有力手段。但是由于转基因食品与广大消费者的健康息息相关,因此对转基因食品的商业化研究开发必须采取十分谨慎稳妥的态度,特别是对转基因食品的安全性评价方面,必须严格把关。通过制定操作性较强的安全性评价细则,既可以保证消费者利益,又可以促进转基因食品的健康发展。
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转基因食品对人类健康的潜在影响
唐祝瑾
（东华理工化生材学院，抚州，344000）
摘要：基因食品与普通食品的重要差异在于前者含有采用DNA 重组技术导入的外源基因。近年来随着大量的转基因食品被批准商业化使用,转基因食品的安全性问题也越来越受到关注。
关键词：转基因食品 安全 健康 外源基因
转基因就是将不同来源的DNA分子进行重组，克服了天然物种生殖隔离屏障，将具有某种特性的基因分离和克隆，再转接到另外的生物细胞内，从而可以按照人们的意愿创造出自然界中原来并不存在的新的生物功能和类型，基因食品是指利用分子生物学手段，将某些生物的基因转移到其它生物物种上，使其出现原物种不具有的性状或产物，以转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品。通过这种技术人类可以获得更符合要求的食品品质，它具有产量高、营养丰富、抗病力强的优势，但它可能造成的遗传基因污染也是它的明显缺陷。
美国是转基因食品最多的国家，60％以上的加工食品含有转基因成分，90％以上的大豆、50％以上的玉米、小麦是转基因的。在我国，转基因食品还比较罕见，到目前为止，经农业部生物工程安全委员会准许商业化的转基因作物仅有6个，其中有3个涉及食品，即两种西红柿、一种甜椒。但是，随着我国加入WTO的推进和全球一体化的到来，食用转基因食品将成为不可回避的事实。
本质上讲基因生物和常规育成的品种是一样的，两者都是在原有的基础上对某些性状进行修饰，或增加新性状，或消除原有不利性状。虽然，目前的科学水平还不能完全精确地预测一个外源基因在新的遗传背景中产生什么样的相互作用，但从理论上讲，转基因食品是安全的。长期食用转基因食品不会有副作用，一是因为转基因食品上市之前是经过大量试验和许多部门严格检验的；二是转基因食品在体内不积累。
世界上许多国家都制定了对转基因生物的管理法规和办法，负责对其安全性进行评价和监控，其内容主要集中在环境安全性和食用安全性两方面。我国正在
起草的命名为《中国生物安全国家框架》的法规，规定了本着对全人类和子孙后代长远利益负责的态度，从生物安全性问题的广泛性、潜在性、长期性、严重性上做好生物安全管理工作，同时要求对进口的转基因食品进行严格的安全检测，真正确保消费者的利益。
1、一个迫在眉睫的问题
1973年，美国斯坦福大学的斯坦利.科恩教授开发成功转基因技术；1983年，第一株转基因植物诞生。人类面临的一些严重问题有了新的出路，无数人投身到这项令人激动的工作中。转基因食品是否安全，是否适合人类食用？世界上还没有一个人能作出肯定的回答。这主要是由于人类对基因的了解还十分有限，对转基因食品的安全检测还缺乏知识和经验。
2、人类对基因了解有限
众所周知，在人类的知识结构中，与生命规律有关的许多领域还是大片的空白。近日在中国科协首届学术年会上，中科院院长路甬祥提出的当代科学面临的四大难题中，属于生命科学领域的就有两项，而生物学中遗传与进化的统一问题正是其中之一。显然，对遗传信息的主要载体-基因，人类的了解还远不算全面和深刻。
2.1研究决定了人类对基因认识不深
目前研究基因的常用办法，是先将单个基因隔离，尽量减少外界的影响，在孤立状态下了解它的功能；然后再进行活体试验，用几个有限的指标增大或减弱它的表达会有什么影响；然后根据试验数据推导出这个基因和生物体的什么功能有关。但这种判断并不精确，有时甚至是错误的。因为生命是一个活跃的动态系统，基因之间时刻保持着联系，一个基因表达的蛋白控制着另一个基因的开启和表达。各种各样、数目巨大的基因相互控制，形成一个极端复杂的网络。每个基因只是这个网络上的一点，它和一个或几个基因有联系。多个基因互相调控形成的整体有很多功能，而孤立地观察一个基因时，根本看不出它们的集合有哪些功能。人们目前的研究方法很可能只是找出了各个基因处于无序时的性质。 所以，人们对基因的了解并不深刻。就是在这样并不坚实的基础上，利用基因重组技术，制造出了转基因作物和转基因食品。
2.2人们对转基因食品的认识还存在着误区
（1）传统作物改良只是加速了某种自然演变的进程，转基因却修改了自然界的基本规则：前者仅仅将对人类有益的自然产生的变异收集起来，其变异产生的过程和自然界里亿万年间发生的遗传变异并没有区别；而后者在自然界里原来不存在。仿照一个并不完全了解的事物，只可能做到形似。只有时间才能说明转基因到底是一种什么性质的事物，现在很难预料它将来能否与天然生态环境和谐相处，会带来什么样的后果。
（2）已经有大量的转基因作物被食用，但是没有出现对人体有害的报道。1994年，美国在世界上首次批准第一种转基因食品进入市常转基因食品的中长期影响还没有足够的时间显现出来。另外，针对转基因食品安全性的调查研究并不充分。
（3）摄入的基因最终都会被消化系统分解。基因是遗传物质的载体，可以说生物体的一切构造和组成都是由基因决定的。基因改变了，生物体其他的部分就相应改变。人们吞下转基因食品时，被改变的基因连同被改变的生物体其他部分一起被摄入体内。然而，基因本身被分散，受基因控制的其他成分不一定会被完全分解。
3、转基因食品安全检测方法不成熟
3.1学术界尚未统一认识
2000年12月15日的美国《科学》杂志刊登了L.L.Wolfenbarger和Phifer的一篇综述文章The Ecological Risksand Benefitsof Genetically Engineered Plants。文章指出，关于使用转基因生物利弊的讨论正在激烈地进行，但是这些讨论通常忽略了现有的知识状态。对有关转基因作物的科学文献的回顾表明，有关它们对环境危害和益处的关键性的实验十分欠缺。
可见，到2000年底为止，学术界对如何评估转基因作物的生态风险还远远没有达到共识，更不用说评估转基因食品的安全性。
3.2转基因食品的毒性初露端倪
根据美国康奈尔大学Losey等人的试验，在苦苣菜叶上撒上转基因Bt玉米花粉后，一种称之为黑脉金斑蝶的幼虫对叶片就吃得少，长得慢，死得快。4天后幼虫死亡率达44％，而对照组（饲喂不撒Bt玉米花粉的叶片）无一死亡。论文据此推断，Bt转基因玉米花粉中含有毒素。
3.3商业的驱动使得安全检测被忽视
商业利益的驱动，使得转基因食品的生产者重视制造技术，忽略安全检测。2000年，全世界的转基因食品市场已达30亿美元以上。在2000年以前的3年中，与转基因种子、农用化学品和研究项目有关的公司交易就超过了150亿美元。 美国的Deltaand PineLand公司发明了“终止子”技术并申请了专利。“终止子”技术使种子失去繁殖能力，农户每年都需要购买新种子。这是一个典型的以商业利益为目标的技术，为了保障自己利润，不计后果地修改自然规律。“终止子”技术会使农民无法留种、对遗传多样性有负作用，影响农业的可持续发展，并会通过花粉非故意的传播造成生态风险。虽然转基因作物产生不育种子可能在解决转基因逃逸带来的生态险上有益处，但终止了技术更可能给全球食品保障带来严重的危机。 从许多其他的资料也可以看出，那些大公司把制造和销售转基因作物放在首位，并不重视安全检测技术的研究
3.4药物毒性与转基因食品毒性的比较
药物与转基因食品有两个共同点：第一，都由人工合成，非纯天然物品，第二，都被人摄入体内，并消化吸收。人类使用药物已经有很长时间，其中许多经验可以供研究转基因食品时参考。药物不良反应是药品使用中最常见的问题；在转基因食品的安全评估当中，过敏反应是主要考虑因素。显然，以上两者很相似。所以在研究转基因食品的过敏反应时，可以参考药物不良反应的研究成果。 药物不良反应的发现通常都需要一个周期。最近被禁止的含PPA的感冒药，造成了一代人黄牙的四环素，在确定其副作用之前都错误地使用了相当长的时间。 因为药物和基因食品的相似性，类似药物不良反应的情况也可能发生在转基因食品的使用中。目前还没有转基因食品过敏反应的报道，很可能只是它还没有得到足够长时间的大规模应用；此外，转基因食品的不良反应可能比药物不良反应更难发现。
4、转基因食品的现状
转基因食品在欧洲遭到了严重的抵制。欧盟国家2000年6月在卢森堡举行的环境部长会议上达成一致意见：在新的法规制定出来之前，暂停转基因农作物的种植和流通。1999年以来，英国禁止向学校、政府机构和养老院提供转基因
食品。大豆生产大国巴西不久前也宣布，在查清转基因农作物对环境的影响之前，暂时停止生产转基因大豆。日本原本对转基因食品的安全性深信不疑，把生物技术视为21世纪的战略产业技术，不仅加紧研究开发转基因技术，而且大量进口美国的转基因农作物。但自从Bt玉米含有毒素的论文发表后，日本政府也表示，将研究和制定针对转基因农作物的新的安全评估标准和项目。
转基因植物诞生以来，人们把安看成是解决粮食短缺问题的希望。然而，我们首先应该确定不是在饮鸩止渴，确定转基因食品不会破坏我们自己和子孙后代的健康，破坏我们赖以生存的自然生态系统。
方案设计
（1）插入基因所表达蛋白的安全性评价；
（2）用选择性和特异性的分析检验来进行非预期（多效性的）影响，转基因食品的重要营养成分要与相应的非转基因品系以及其亲本的进行比较，分析结果要与现有的数据进行比较，以确定其营养水平在正常的范围之内，抗营养成分也要与现有数据和其对照比较以确认内源毒素没有发生有意义的变化，食品加工产品各种成分也应进行分析，以保证所测定的参数在可接受的范围之内
（3）健康显示 (Wholesomeness) 测试的选择性应用，一般地，为模拟商业化的饲喂实践，这些饲喂实验用家畜家禽进行。对于人类食用的食品来讲，就将这种新食品用 25 倍于人类最大估计摄入量去饲喂大鼠，实验用每组每种性别的大鼠进行 4 周以上。全食物 (Whole food)饲喂实验时，动物对食物的微小变化不敏感，健康显示测试的参数包括每日健康观察、每周体重、食品消耗等，4 周后进行全面的尸检，如果在尸检中发现任何异常，这些组织就要进行显微镜检。这种 28d 的急性毒理学研究通常用来评价是否在饲喂待检食品过程中，有任何不利的影响表现出来，在尸检中，应该观察器官重量、血液学、临床化学以及组织病理学等方面的变化[7]。
(4)数据库的应用
数据库可以提供有关食品成分的基底信息，用来评价转基因食品中主要的营养和毒素是否有显著性变化。当然也应考虑到这些主要的营养和有毒成分有一定
的变动范围，另外必须保证数据的质量，并且必须发展有效的方法来定量这些主要的成分[8]。
活体 (in vivo)和离体 (in vitro)动物模型
可以用活体或离体的动物模型来评价转基因微生物食品的安全性，丹麦食品部的毒理学研究所已经建立了若干个哺乳动物消化道模型[9]。其中，大鼠模型建立的最齐全，可能是研究中应用大鼠模型较多的缘故。无菌大鼠模型除了可以研究细菌的存活和移殖外，还可以研究微生物间遗传物质的转移。如果将携带质粒 pAMβ1 的供体菌系和受体菌喂服无菌的大鼠，几天后在大鼠的排泄物中就会发现 DNA 接合转移的产物。
转基因食品致敏性的评价方法
如果转基因食品中所含蛋白是已知来源的，就用 SDS－PAGE 作点免疫反应后，进行放射性致敏吸着剂抑制反应测试 (RAST－inhibition)，如果结果是阳性的，就不需要进一步的试验而下结论认为这种转基因食品对人类是致敏的；如果结果是阴性的，那么接着进行皮刺测试和双盲、安慰剂对照的食品免疫试验 (DBPCFC, double-blind, placedbo-controlled food challenges)，如果结果仍是阴性的，那么就可以下结论，对消费者来说，这种转基因食品没有风险。如果转基因食品所含蛋白是非食品来源，或来源于不常见食品，那么就不能用过敏个体或者他们的血清进行测试，在这种情况下，就将这种蛋白的特性与已知的食品过敏原进行对照。
PCR检测的方法
目前，转基因植物的构建经常会用到来自花椰菜花叶病毒 (CaMV) 的 35s 启动子。对 35s 启动子的 PCR 检测是欧盟新食品管理的依据。最近欧盟修改了其食品管理策略，GMO（遗传饰生物体）含量大于 5% 的食品必须进行标签，于是由定性 PCR 转向定量 PCR，其中数量竞争性 PCR (QC－PCR, quantitative competitive PCR)的方法特别有用[11]。
结果与分析
马铃薯
继公开在电视上宣布转雪花莲外源凝集素 (GNA) 基因马铃薯对大鼠的内脏器官有损害后[1]，Ewen 和 Pusztai 于 1999 年正式发表了它们的研究结果[12]。他们研究了转 GNA 基因抗虫马铃薯对大鼠胃肠道不同部分的影响，实验分别用含有转基因马铃薯、非转基因的马铃薯亲本以及非转基因马铃薯加上 GNA 的 3 种膳食来饲喂实验大鼠。结果发现，胃粘膜、腔肠绒毛以及肠道的小囊 (Crypt) 长度均有不同程度的变化。经过比较探讨，他们得出结论是，胃粘膜的加厚主要是由 GNA 基因表达的后果，而小肠和盲肠的变化主要是由遗传操作或/和转基因构成引起的，GNA 基因表达的影响只占很小的一部分。Fenton 等[13]的研究发现，GNA 能够与人类的白细胞结合，虽然这并不能说明什么，但增加了对人类健康产生影响的风险。已有实验证明 Bt 毒蛋白对人畜是安全的，并且一种转 Bt 基因马铃薯与其对应的非转基因品种间具有实质等同性[14]。对于一种转基因抗除草剂马铃薯来说，与相应的非转基因亲本品系非常接近[15]。
番茄
研究表明，Calgene 公司的 FLAVR SAVRTM延迟成熟番茄的主要营养成分（如 VA 和 VC）没有改变，番茄碱等天然毒素没有显著变化，也没有发现有害的多效性，在一个 7d 的大鼠饲喂实验中，没有发现不良影响[16]。对一种转基因抗虫番茄的食品安全研究中[17～18]，用相当于一个人日耗 2000kgBt 番茄量的 Bt 蛋白饲喂 Brown Norway雄性大鼠、小鼠和兔子，未产生全身不良反应。在对一种抗烟草花叶病毒 (TMV) 转基因番茄的食品安全性评价中，转基因和非转基因番茄相比，糖碱、糖类、有机酸、多酸类都没有明显变化，诱变性上也没有差别。 大豆
Nordlee 等评价了一种转巴西坚果 2S 清蛋白基因大豆的食品安全性，在研究中，他们取了 9 个对巴西坚果有过敏史的人的血清，RAST 研究表明，转基因大豆提取物可有效地与来自生巴西坚果的蛋白提取物竞争性地结合过敏人群血清中的 IgEC（免疫球蛋白），而用与之遗传上相对应的非转基因大豆的蛋白提
取物观察到抑制现象；SDS-PAGE 研究表明，转基因大豆中出现了一种新的蛋白质带（约 9KD），巴西坚果也有这条带，并且与部分纯化的 2S 清蛋白有相同的迁移率，而非转基因大豆中都无这样一种相对应的带；免疫点杂交研究表明，9 份血清的 8 份能识别部分纯化的 2S 清蛋白，也能与巴西坚果提取物中的 9KD 的蛋白产生免疫反应，9 份血清中的 7 份能识别上述转基因大豆中与巴西坚果 2S 清蛋白有共同迁移率的 9KD 的蛋白质，没有血清与非转基因大豆中低分子量的蛋白反应，来自对照的血清不与任何大豆或巴西坚果的蛋白发生反应，因此可以肯定这种转基因大豆中存在与巴西坚果类似的过敏原。
根据 Fuchs 等[19、20]的研究结果，Monsanto 公司的抗除草剂的转基因大豆与市场上的相对应的非转基因大豆具有实质等同性。
棉花
Bt棉表达的 Bt 毒蛋白可被哺乳动物很快地消化，与非转基因棉相比，其棉籽和棉籽油的质量以及抗营养成分没有显著的改变，并且分别用含有 5%～10%、10% 和 20% 棉籽的饲料喂养大鼠、鹌鹑和鲇鱼 28d、8d 和 10 周，也没有发现有任何显著的变化，证明这种 Bt 棉是安全的[21]。
陈松等[22]用棉籽粉喂养大鼠 28d、喂养鹌鹑 8d 的动物实验表明，转基因各组动物的体重、食物利用率与对照相比，无显著差异，受试动物生长发育及行为正常、无死亡。对大鼠的肝、肾、胃、盲肠、结肠、小肠及睾丸进行组织切片检查，均未见病理性改变，大鼠肝、肾、睾丸的重量比，以及血液中谷丙转氨酶活性和尿素氮水平均在正常范围内，转基因与对照组相比无明显变化，因此这种 Bt 棉与常规棉有实质等同性，抗病毒的转基因水稻[23]，抗病毒的转基因西葫芦品系 ZW20[24]，抗病毒的转基因烟草[25]以及一种转基因芦笋[26]与其对应的非转基因亲本间没有发现显著的区别[26]。
5.实质等同性的概念局限性
实质等同性的概念体现了这样一种思路，就是可将作为现时用作食品或食品来源的生物体作为比较的基础来评价一种来自生物技术的食品或食品成分的安全性。然而，实质等同性这个概念也有它的局限性，比如说，虽然一种新的食品
与一种已知食品有 99% 的相同，即除含有一种新的毒素外，二者具有实质等同性，但是这种食品可能需要进一步细致的检验；而既使一种新食品与其对应的现存食品只有 70% 的相同，特别是当营养成分的不同可被一种混合膳食替代时，这种新食品也可能仅需要很小程度的检验测试[27]。因此，用实质等同性这个概念并不能完全预测新食品是否需要动物实质性毒性实验。
而且，科学家还不能令人信服地用已知的有关转基因食品的化学成分来预测转基因食品的生化或毒理学效应。一种转基因食品在化学成分上与其自然存在的对应食品相似，并不能够说明人类食用该转基因食品是安全的[28]。有的科学家认为，一种转基因抗除草剂大豆与其对应的非转基因大豆具有实质等同性。而 Millstone 等[28]则认为，这个结论是建立在这样一个假设的基础上的，即假定已知的遗传和生化差异并不具有显著的毒理学差异。实际上，既使不施用除草剂，这种转基因抗除草剂的大豆与其相对应的所有品种的化学成分也不相同。在农业生产上实际应用这种抗除草剂的大豆时，必然会经常地用降草剂处理，而用除草剂处理大豆，必然会导致其化学成分发生显著性的变化，这一点已够证实。而在得出实质等同性的结论的实验中，所用的转基因大豆是未经除草剂经常处理的，并且比较的仅是部分化学成分，因此并没有什么实际意义。
6.全食物 (Whole food)饲喂研究的局限性
前面已经提及，许多的转基因食品安全性评价工作都用整个的转基因食品进行急性实验动物毒理实验。然而，用全食物饲喂动物的实验有一定的局限性，它很难检测出食品中的微小变化，食品学家和营养学家比较反对在进行转基因食品安全评价时使用全食物饲喂研究的方法。国际食品生物技术委员会 (IFBC) 指出，一般情况下不推荐使用这个方法评价转基因食品的安全性，如果确实需要，那么全食物饲喂研究的实验设计要十分小心和谨慎，并且持续时间不能太长，以避免因营养不平衡等因素的影响而对动物产生不利影响，从而掩饰了转基因食品的安全性[7]。
实际上，上述经验和结论来自对辐照食品安全评价的实验结果。当时，不了解以某种食物过量饲喂实验动物会导致营养的不平衡，对动物的健康产生不利影
响。Hammond 等[6]总结了一些这样的例子，可能对转基因食品的评价工作有较高的参考价值。
7.有关转GNA基因马铃薯安全性的争论
Pusztai 一经公布他和同事们的转 GNA 基因马铃薯会损伤大鼠的消化和免疫系统的研究结果，其实验设计和实验结果马上遭到多方批评[1]。前面已提过。相应的研究论文投到国际著名杂志 THE LANCET后，也引起诸多争议，THE LANCET编辑部认为，虽然 Pusztai 及其同事的这项研究有一些不足，但是该论文提供了一项研究结果，是一个争论的开端，并且有必要让公众了解事实，以增强公众对科学的信任感，因此，THE LANCET还是于 1999 年公开发表了这篇论文[29]。对于该篇论文中存在的问题，Kuiper 等[30]认为有以下几点：①论文中没有介绍饲喂大鼠的不同膳食的成分，虽然 Pusztai 等在网上公布了部分细节，转基因马铃薯中的淀粉、多聚葡萄糖、外源凝集素、胰蛋白酶和糜蛋白酶与其余亲本品系不同，但这种不同是由转基因引起的还是由品系不同而引起的尚未可知；②大鼠膳食中仅含 60% 的蛋白质，容易造成饥饿反应，从而导致其它的一些不利影响；③实验设计不严密，每个饲喂组的大鼠个体数太少，而且缺少膳食对照，比如一个含 15% 蛋白的标准的啮齿动物膳食，以及包含“空白 " 载体的马铃薯的对照膳食；④研究中没有观察到一致性的变化，很难说明实验中大鼠消化道的变化是转基因马铃薯影响的结果。摄食马铃薯本身也会导致消化道适应变化[6]。支持 Kui per等的批评。英国皇家学会经研究讨论后也持类似观点[31]。 转基因食品安全性评价中应注意的问题
（1）由于实质等同性的尺度不好掌握，因此实质等同性这个概念比较模糊，其应用价值随转基因食品的不同而不同；
（2）全食物饲喂动物有一定的缺陷，因此最好不用或少用，使用时一定要谨慎设计实验
（3）目前来讲，除了转巴西坚果基因大豆有致敏性，转 GNA 基因马铃薯的安全性有争议外，其它许多的转基因食品已被现在的研究结果证明是安全的，但
转基因食品的长期效应有待探讨，能够批准一种新的转基因食品的指标体系还有待进一步完善
（4）转基因食品安全性评价的程序基本上包括这样几个方面：①新基因产品的特性的研究；②分析营养物质和已知毒素含量的变化；③潜在致敏性的研究；④转基因食品与动物或人类的肠道中的微生物群进行基因交换的可能及其影响；⑤活体和离体的毒理和营养评价。
（表为近年来被批准商业化的部分转基因植物食品）
转基因植物性食品中的外源基因主要包括两大类,即目的基因和标记基因。目的基因是人们期望宿主生物获得的某一或某些性状的遗传信息载体。转基因研究的目标不同,所使用的目的基因亦不相同任何基因都由4 种碱基组成,人类食用的食品中大都含有DNA。长期食用的历史证明,食品中的DNA 及其降解产物对人体无毒害作用。目前转基因食品中所使用的外
源基因, 不管其来源如何, 其组成与普通DNA 并无差异。此外,转基因食品中的外源基因的含量很小,例如联合国粮食和农业组织( FDA) 1994 年批准的首例转基因食品———转基因延熟番茄FLAVR SAVRTM 中,外源基因的拷贝数在每一个细胞中不超过10 个。因此通过食用转基因番茄而被摄入人体内的外源基因的数量不超过313 ×10 - 4～10 ×10 - 4ng/ d。而在正常情况下,每天通过食物进入人体消化道的DNA 数量在小肠中为200～500mg ,在结肠中为20～50mg。可见通过食用转基因食品而摄入体内的外源基因的数量与消化道中持续存在的来源于其他食品中的DNA 数量相比是微不足道的[6 ] 。由于转基因食品中外源基因的
化学组成无异常,而在食品中的含量甚微,因此,转基因食品中的外源基因本身不会对人体产生直接毒害作用[7 ] 。
外源基因的水平转移问题
转基因植物中的外原基因被摄入人体后,能否水平转移至肠道微生物或上皮细胞,从而对人体产生不利的影响? 目前的结论是这种可能性非常小,除非在特例中需加以考虑[8 ] 。理由是: (1) DNA 从植物细胞中释放出来,很快被降解成小片段,因此转基因食品中的外源基因DNA 在进入肠道微生物存在的小肠、盲肠及结肠前已被降解。(2) 即使有完整的DNA 存在,DNA 转移整合进受体细胞并进行表达也是一个非常复杂的过程,包括①DNA 必须与受体细胞结合,穿过细胞膜进入细胞,且不被受体细胞内的核酸酶及修饰系统降解; ②受体细胞必须呈感受状态; ③受体细胞的基因组必须至少有一段20 bp 的DNA 序列与外源基因完全同源; ④只有在合适的调控系统作用下,整合到受体细胞中的外源基因才能表达; ⑤许多对人体健康可能产生不利影响的外源基因的表达,只有在特定的选择压下才有优势; ⑥目前尚未发现有消化系统中的植物DNA 转移至肠道微生物的现象,而上皮细胞又因半衰期很短而被不断取代,不可能保存下来。因此被摄入体内的转基因食品中的外源基因发生水平转移并
进行表达的可能性极小。
转基因食品中外源基因编码蛋白的食用安全性
外源基因编码蛋白的直接毒性
影响食品中某种蛋白质食用安全性的因素包括该蛋白质的化学组成、含量、每天摄入量及其在消化道中的稳定性等。可以从2 个方面对转基因食品中外源基因编码蛋白的食用安全性进行评判。一是根据外源基因编码蛋白的化学组成判断其毒性。常用的方法是将外源基因编码蛋白与已知的毒性蛋白进行同源性比较, 如通过GenBank、EMBL 、PIR及SwissPort 等数据库查找外源基因编码蛋白与毒性蛋白的氨基酸序列同源性。二是采用动物试验或模拟试验的方法评判外源基因编码蛋白的毒性。目前被批准商业化生产的转基因食品中的外源基因都已通过相关的试验。如转基因食品延熟番茄FLAVR SAVRTM中的外源基因编码蛋白经与有关
的毒性蛋白进行同源性比较,未发现与已知的毒性蛋白具有同源性。用FLAVR SAVRTM中外源基因编码蛋白进行小白鼠急性毒性试验的结果表明,该蛋白质的饲喂量达500 mg/ kg 体重时,未产生不利影响[9 ] 。由于转基因番茄FLAVRSAVRTM中的外源基因含量很低,因而其编码的蛋白质数量也很小,只占番茄果实中总蛋白质含量的0108 %[9 ] ,因此人体每天摄入的外源基因编码蛋白的数量不超过25～74ng/ kg·d[6 ] 。因此,从外源基因编码蛋白的毒性方面看, 食用转基因番茄FLAVRSAVRTM不会产生安全性问题。此外,体外模拟试验证明,FLAVR SAVRTM中外源基因编码蛋白的稳定性较差。Western 杂交试验结果表明,在模拟胃的条件下(pH 112 的胃蛋白酶溶液,37 ℃) ,该蛋白在10 s 内即被降解[10 ] 。而且目前亦无证据说明该蛋白降解产生的多肽比其他蛋白降解后的多肽毒性大。由于各国政府对转基因食品的审批程序
中,对外源基因编码蛋白的毒性评价都有严格的标准[11 ] ,因此通过严格审查后被批准商业化生产的转基因食品中的外源基因编码蛋白对人体均无直接毒性。 外源基因编码蛋白的过敏性
过敏蛋白具有对T2细胞和B2细胞的识别区,可以产生专一性的免疫球蛋白E( IgE)抗体。因此过敏原含有两类抗原决定簇,即T2细胞抗原决定簇和B2细胞抗原决定簇。转基因食品中外源基因编码蛋白是否会产生过敏性,可通过以下几个方面进行判断[13 ] :
(1) 外源基因是否编码已知的过敏蛋白。
(2) 外源基因编码蛋白与已知的过敏蛋白的氨基酸序列在免疫学上是否具有明显的同源性。这可以从GenBank、EMBL 、PIR 及SwissProt 等数据库中查找序列同源性。判断同源性的标准是至少要有8 个连续的氨基酸残基相同。
(3) 外源基因编码蛋白属某类蛋白成员,而此类蛋白家庭的有些成员是过敏蛋白。Profilins 类为一类小分子质量蛋白,分子质量为112～115 ku ,普遍存在于动植物中,目前已知某些花粉及果蔬中的Profilins 为交叉反应过敏原,因此Profilins 蛋白成为人体过敏蛋白的可能性较大。在已被批准商业化生产的转基因食品中,外源基因编码蛋白的过敏性均已经过相关的审查。如转基因番茄FLAVR
SAVRTM中,外源基因卡那霉素抗性基因编码蛋白经与已知的过敏原比较,未发现明显的同源性。此外卡那霉素抗性基因编码蛋白在肠道中很快被降解,人体直接吸收该蛋白的可能性极小[10 ] 。而且正常肠道中存在的卡那霉素抗性细菌可以产生卡那霉素抗性基因编码蛋白,因此对人体来说,该蛋白并不是一种新蛋白。基于上述理由,认为卡那霉素抗性基因编码蛋白不是人体过敏原[12 ] 。 外源基因编码蛋白的功能与抗药性
抗生素抗性基因是目前转基因植物性食品中常用的标记基因[5 ] 。由于此类基因的编码蛋白具有抗生素抗性,如转基因番茄FLAVR SAVRTM中所使用的卡那霉素抗性基因的编码蛋白,可以催化卡那霉素及其他氨基糖苷类抗生素的氨基己糖上的3’2羟基进行磷酸化,从而改变卡那霉素类抗生素的分子结构,使抗生素失效。因此,食用含抗生素抗性基因的转基因食品是否会产生抗药性是转基因食品安全性评价的一个方面。以目前转基因植物性食品中广泛使用的卡那霉素抗性基因为例,对其编码蛋白的抗药性可作如下分析。首先,由于卡那霉素在临床应用中的毒副作用大,因此在人体上已被其他更安全有效的抗生素药物取代,目前只在兽医上仍有应用。其次,由于卡那霉素抗性基因编码蛋白在肠胃中很快就被降解[10 ] ,因此,即使服用卡那霉素类抗生素亦不会因食用含卡那霉素抗性基因的转基因食品而产生抗药性。
转基因食品中外源基因的次生效应及其安全性
外源基因的次生效应是指由于外源基因的插入而对宿主体内某些基因的表达所产生 的影响。目前的科学技术水平还无法准确控制外源基因在宿主染色体中的插入位点,由于基因整合的随机性,外源基因可以插入宿主基因组的非编码区、结构基因区或调控区, 引起插入突变。最常见的外源基因的次生效应有2 种情况,一是由于外源基因的插入引起宿主体内某一基因的失活。一般来说,这种情况比较常见,因为通常基因在转录活跃区的整合机率大于静止区。另一种情况是由于外源基因的插入,引起宿主体内某一基因的激活。当外源基因的插入位点使阻抑基因失活,则可以使原来沉默的基因激活。由于目前的科学技术水平还难以准确预测一个外源基因在新的遗传背景下会发生什么样的相互作用,因此对外源基因的次生效应还无法进行控制和预测。关于外源基因的次生效应可能对转基因
食品食用安全性方面产生的影响,一般采用“实质等同性”原则进行评价分析
[13 ] 。该原则的基本出发点是假定与转基因食品相对应的传统食品可以安全食用,通过对转基因食品中的各种主要营养成分,主要的营养拮抗物质、毒性物质及过敏性成分等物质的种类与含量进行分析测定,并与对应的传统食品进行比较,若二者之间无差异,则认为转基因食品与传统食品在食用安全性方面具有实质等同性,不存在安全性问题。在转基因食品的安全性评价时,以对外源基因的次生效应的安全性评价最为复杂。由于外源基因的多效性十分复杂且难以预见,因此对转基因食品中外源基因次生效生的安全性评价必须采取“个案处理“”(case-by-case)的方法逐个分析。
结语:
转基因食品作为现代生物技术的一种高科技产物,所产生的社会与经济效益十分显著,将是人类解决因人口增加而产生的食物短缺问题和从根本上解决食品营养品质问题的有力手段。但是由于转基因食品与广大消费者的健康息息相关,因此对转基因食品的商业化研究开发必须采取十分谨慎稳妥的态度,特别是对转基因食品的安全性评价方面,必须严格把关。通过制定操作性较强的安全性评价细则,既可以保证消费者利益,又可以促进转基因食品的健康发展。
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