实质等同性原则和转基因食品的安全性评价

第33卷第3期　2003年9月工业微生物Industrial Microbiology　Vol.33No.3　Sept.2003作者简介:陈乃用(1927～),男,研究员。

实质等同性原则和转基因食品的安全性评价陈乃用(中国科学院微生物研究所,北京100080)摘　要 讨论转基因食品安全性评价中的一些热点话题:现代生物技术与传统育种比较,整体食物的动物毒性实验,实质等同性原则及其局限性,食品成分安全性评价,食品成分的预料外改变,抗生素抗性标记基因,过敏性问题,标签问题等。

关键词:现代生物技术;　转基因(GM )食品安全性;　实质等同性原则 我们今天享用的传统食品都是人类在长期生存斗争中开发和创造的。

我们知道,在现有的栽培植物中,含有抗营养素和毒性物质的不是少数。

如豆类的凝集素,油菜籽的芥酸和芥子油苷,芹菜中的补骨脂素(psoralen ),马铃薯的茄碱,番茄的番茄苷,以及胰凝乳蛋白酶和胰蛋白酶抑制剂,可干扰蛋白质消化,大豆的植酸,可与锌,镁,磷等矿物质结合等。

通常,作物经过长期选育,毒性物质和抗营养素的水平很低。

但也有时这类化合物的浓度已接近有毒或有药理学作用的水平。

有些含毒性物质的食物(如木薯,豆类,苦杏仁)可以在加工后食用或限量食用。

事实上任何一种食物都不存在绝对意义上的安全性。

有长期食用历史的植物品种一般都公认为安全的,因为它不会有明显的急性毒性。

转基因食品是近年来新发展的食品,新食品中有些成分是传统食品中从来没有的。

再者,现代遗传工程学还比较年青,谁也说不清这些遗传改变将来会产生什么结果。

因此,各国对这类食品的检验要求比用传统方法培育生产的更加严格是完全必要的。

在转基因食品安全性评价中,国际上普遍采用的是以实质等同性原则为依据的安全性评价方法。

本文主要讨论实质等同性原则和转基因食品安全性评价中一些热点话题。

1　现代生物技术与传统作物育种的比较 人类自远古以来就在进行着食品的遗传工程,先民们利用不同种的植物进行杂交,培育出具有亲本性状的最理想的新品种。

近50年来,育种工作者不仅利用自然界存在的生物,还对植物和微生物的遗传材料进行化学或辐照诱变。

这种“诱变育种”培育出的植物新品种已注册登记的不下1500种[1],这些新品种对人类健康都没有明显的有害作用。

此外,通过组织培养,如体外受精,体细胞无性系变异和胚芽培养等技术培育的新品种也属于传统育种的范畴[1]。

“现代生物技术”包括体外DNA 重组技术和将核酸直接注射入细胞和它们的细胞器,也就是将遗传材料从一个物种转移到另一个物种。

重组DNA 技术改变了植物、动物和微生物新品种的产生方式。

现代生物技术可以将无关联的生物品种,包括植物、动物和微生物中的遗传材料相互转移(并且可以指定要转移的基因),产生出新型的植物、动物和微生物。

现代生物技术,广义来说可以看作是传统育种技术边缘的延伸[2],但是用现代生物技术培育的新品种或遗传工程体(GMOs )和传统选择育种培育的品种差别很大。

现代生物技术将其他生物界的基因转入植物,将病毒、细菌和非食物品种的外源基因,以及标记基因中的抗生素抗性基因等引入食用作物,都是传统育种技术无法实现的。

这些基因和新的遗传结构结合,或通过病毒启动子连续高度表达,也有可能产生一系列未能预料的位置效应和重排[3]。

这些由远距离转移基因产生的大量新蛋白质,在进入食物链以前当然是需要进行充分地安全性评价的。

2　整体食物的动物毒性实验 用整体食物进行动物毒性实验,评价转基因食品是否可以安全食用,似乎是一种理想的方法。

但是,经典的动物毒性实验,主要是针对新化学品,如药品,农药,和食品添加剂等设计的。

在动物毒性实验中,每一种化学物质的实验用量,比人类可能的摄入量高很多倍,而转基因食品中新性状表达的蛋白质在整个食物中的浓度可能非常低,动物实验很难查出它的实际毒性。

同时,长期给动物大量喂饲一种G M食品会造成动物的营养失衡并出现许多负面反应,难以对实验结果做出正确判断。

例如,1998年苏格兰阿伯丁R owett研究所的蛋白质生化学家Arpad Pusztai在用转G NA基因马铃薯喂养小鼠的实验中,作出了G M 马铃薯会阻碍小鼠生长和损害其免疫系统的结论,在当时英国媒体反对转基因作物的狂潮中,被捧为反G M运动的英雄[4]。

英国皇家学会为此对该课题的原始数据组织了同行评议。

1999年5月宣布的结论是,该课题在实验设计、方法和结果分析都有严重缺陷,实验数据并不能得出上述结论[5]。

动物毒性实验在特定的情况下是一种重要的工具,但是否需要动物实验应按具体情况而定。

我们今天消费的食品中只有极少数进行过毒性实验。

有安全消费历史的食品一般就被认为是安全的。

但是,许多食品如果摄入量太多,也可能会有负面效应。

根据多年动物实验的经验[6],食品科学家和营养学家建议,在GM食品的安全性评价中不必常规地使用整体食物的动物实验。

用成分分析比较营养素和毒性物质的水平,评价食物的全面安全性,比用动物喂饲实验更有价值。

国际食品生物技术理事会(IFBC)的专论(1990)中说,评价GM食品的安全性,通常不建议采用整体食物喂饲实验,如果一定要进行整体食物喂饲实验,实验时间要短一些,以免产生混淆不清的因素如营养不平衡。

美国、英国、加拿大等国也规定,整体食物的毒性实验一般不推荐为常规实验,有些管理规则中规定,在按个案评定时可以要求90天的喂饲实验。

荷兰卫生委员会提议(1992)所有由基因工程引入新性状的食用作物,都要预先进行90天的小鼠喂饲实验,然后再进行人的营养试验。

3　实质等同性原则及其局限性3.1　实质等同性原则 实质等同性概念是在1990年代早期形成的。

在转基因食品发展的早期,各国的食品管理法规中还没有包括转基因食品。

随着现代生物技术发展,转基因食品的安全性评价问题也就提上了日程。

1990年第一届FAO/WHO生物技术食品安全性的国际专家咨询会议认为,基于毒性分析的传统食品安全性评价,并不一定完全适合于生物技术产品,生物技术产品的安全性需根据其分子、生物学及化学性质来决定[2]。

1993年经济合作与发展组织(OECD)首次提出了实质等同性原则[7],这是由19个OECD国家大约60位专家花费两年多的时间共同讨论制定的。

由于完整的食品很难应用传统的毒性试验进行测试,OECD认为,以实质等同性为基础的安全性评价,是说明现代生物技术生物生产的食品和食品成分安全性,最实际的方法。

实质等同性原则的含意是,“在评价生物技术产生的新食品和食品成分的安全性时,现有的食品或食品来源生物可以作为比较的基础”。

1996年FAO和WHO的专家咨询会议[8]建议“以实质等同性原则为依据的安全性评价,可以用于评价GM生物衍生的食品和食品成分的安全性”。

会议将实质等同性分为以下三类: (1)与传统食品和食品成分具有等同性:该食品与传统食品具有相同的安全性,无须做进一步的安全性分析; (2)除某些特定差异外,与传统食品和食品成分具有等同性:进一步的安全分析应集中在特定的差异上,包括引入的遗传物质和基因产物及产生的其他物质; (3)与传统食品和食品成分无实质等同性:应全面分析食品的营养成分和安全性。

转基因食品的安全性评价中,除了对亲本(宿主)作物、供体基因等‘开始材料’的安全性情况和转化过程,包括宿主植物转化后可能出现的意外性状的综合评价外,为了保证新作物和传统的对应物‘一样安全’还必须按照实质等同性原则,对转基因作物的表型和农艺学性状,成分,全面安全性,营养和饲养性等方面的等同性进行综合性评价,证明它们和传统对应物的安全性是等同的。

自实质等同性原则发表以来,已有耐草甘膦大豆等50多种转基因作物相继通过以实质　第3期陈乃用:实质等同性原则和转基因食品的安全性评价第33卷　等同性原则为依据的安全性评价[9]。

3.2　实质等同性原则的争论 1999年Millstone等[10]在‘NATURE’杂志上发表评论文章,批评实质等同性原则是假科学,不适合用于评价食品的安全性。

他们认为,实质等同性概念的定义一直就不明确,天然食品和相应G M食品之间,究竟差别到什么程度就不被认为是‘等同的’,并没有任何明确的界限,也没有合法的准确定义。

他们还认为,科学家现在还不能从G M食品的化学成分,可靠地推测出生物化学或毒物学作用。

遗传学和化学成分与毒性风险之间的关系也不完全清楚。

因此,现在各国以实质等同性原则为依据的转基因食品批准制度不符合严格的科学准绳和公众的信任[11]。

荷兰政府认为实质等同性原则的概念模糊,它仅能说明转基因食品和自然物种相似,但不足以证明它对人类消费的安全性。

荷兰政府组织说过“成分分析法…作为筛选意外效应的方法…是有一定局限性的…特别是那些未知的抗营养素和天然毒素”,需要探索其他替代方法[10]。

许多学者批驳了Millstone等的观点[11～13]。

2000年6月在FAO和WHO联合召开的转基因植物食品安全性问题的专家咨询会议上,重点讨论了实质等同性原则及其在安全性评价中应用,专家们认为,实质等同性原则仍然是评价生物技术生产的作物和食品安全性的最适当的基础(FAO/WHO, 2000)[9]。

实质等同性可以确保未申报过或未预料到的营养改变、抗营养素、毒素或过敏原,没有被引入到食品或饲料中。

此外,在取样成分分析和对食品、饲料或GM作物加工产品和传统作物的比较中,对遗传插入产生的意外效应进行了深入评价,结合针对引入特性的特异性安全评价,可以保证食品、饲料或用GM作物加工的产品和传统的对应物是一样安全的。

3.3　实质等同性的原则和局限性 实质等同性是一个指导原则,并不是代替安全性评价。

它是从事和管理安全性评价的科学家的有用工具[9]。

在评价新食品、饲料或加工部分的安全性时,为鉴定中提出的问题,提供帮助指导,并不是评价的终结。

在安全性评价中,实质等同性所强调说明的,就是GM品种应该和相应的传统品种一样安全。

安全性评价中详细比较检查的内容,包括营养,毒性和免疫学检验,以及生物化学和毒性实验等。

如果在实质等同性评价过程中得出的结论是,由生物技术作物生产的食品、饲料或加工品的成分,除了引入的性状外,和传统的对应物的成分是等同的,那么该引入性状(基因产物)的安全性就是直接评价的焦点,可能需要进行活体外和活体内试验。

实质等同性并不是绝对安全的测量结果,它只能证明GM食品并不比传统食品不安全,因为证明绝对安全是不切实际的。

由于在比较时并没有顾及食品的所有成分,所以实质等同性只能保证那些可能和食品安全性有关的成分含量是等同的。

实质等同性原则要求将GM食品和具有安全食用历史的,适当的对应食品进行比较。

因此要求文献中有足够的分析数据,或可以从分析中得到数据供比较之用。