动物用转基因微生物安全性评价进展

宋彦仪

（北京市第一七一中学高三（七）班，北京 100013）

通过转基因技术将人工分离和修饰过的基因导入到目标生物基因组中，从而形成的改造生物就是转基因生物，包括转基因植物、转基因动物、转基因微生物。动物用转基因微生物和植物用转基因微生物统称转基因微生物。

动物用转基因微生物，是指利用基因工程技术改变基因组构成，在农业生产领域或者农产品加工领域用于动物的重组微生物及其产品。动物用转基因微生物主要分为基因工程亚单位疫苗、基因工程重组活载体疫苗、基因缺失疫苗、核酸疫苗、反向遗传疫苗、基因工程激素类疫苗及治疗制剂、饲料用转基因微生物、基因工程抗原与诊断试剂盒等。

动物用转基因微生物的生物安全是一个关于科学的问题，是基于转基因微生物、及其产品等而可能导致的确定或不确定的潜在风险。通过转基因技术获得的新的基因、新的产物、新的靶标状态、新的遗传方式及转化方法、转基因生物的新用途，以及其长期的使用与积累过程中，都可能会对生态和健康带来许多的潜在的新的风险。安全管理的基础是对动物用转基因微生物的客观安全评价，包括风险评估分析、风险管理和风险交流等三个方面。大面积释放之前必须对转基因微生物在环境中发生的基因转移的潜力、存活能力、扩散能力及对生态系统的影响等进行生态学研究和风险评价，还要探索有效的检测方法和风险评估策略。

1 动物用转基因微生物的发展概况

动物用基因工程疫苗是动物用转基因微生物中最大的一类产品，对其研究与开发起步于20世纪80年代初。由于一些新病原的遗传结构容易发生变化，病原体出现了新的、自然变异和老病新发毒株的不断出现，而且某些疫苗还会引起副作用，甚至导致死亡。因此常规疫苗在安全和有效性效力方面表现的局限性愈来愈明显。而特别是对一些难以人工培养、病变CPE不明显，或者没有细胞生长的病原、免疫原性差或毒力偏强的微生物如新城疫病毒、禽流感病毒的或疫苗研制来说，利用生物技术手段研发新型疫苗是必然趋势。

近几年来遗传学、分子生物学和生物工程技术等方面的发展，在以动物以基因工程疫苗为代表的转基因微生物的研究与开发利用，取得了很大进展和进步，并且呈现出加速发展的态势。目前，我国已经研制出，多种动物基因工程疫苗，已经或即将投入产业化生产问世并已投入使用，也有一大批部分进入安全性评价的相应不同阶段。目前，我国已批准使用的动物基因工程疫苗有：猪“O”型口蹄疫病毒基因工程亚单位疫苗、抗牛布氏杆菌单克隆抗体A7、猪伪狂犬病毒三基因和双基因缺失疫苗、犊牛羔羊腹泻双价基因工程疫苗、猪大肠杆菌K88、K99基因工程疫苗、禽流感H5亚型的血凝素基因与人型H1N1病毒重组的新型禽流感病毒灭活疫苗、新城疫基因VII型疫苗、禽流感H5亚型的血凝素基因新城疫Lasota株重组活载体疫苗、鸡传染性喉气管炎病毒gB基因重组禽痘病毒疫苗等。

此外，饲料用转基因微生物的饲料添加剂也在我国取得了成功，并且已成为动物用转基因微生物的另一热点，并取得了成功。其中转植酸酶的酵母已经通过了农业部转基因生物安全的评价，并已开始产业化生产和商业化生产和使应用；抗菌肽对沙门氏菌等具有广谱杀菌作用，具有良好的应用前景，2004年农业部批准转抗菌肽基因酵母生产的抗菌肽制剂，效价可达5000U/mL；重组生长素由GH由脑下垂体分泌，能促进动物的生长发育，加速蛋白质合成，但在鱼类体内含量极微。将鱼GH基因转入微生物中大量生产重组鱼生长素，作为添加剂具有很强的促生长作用。

2 动物用转基因的微生物、其产品安全性评价原则

动物用转基因微生物、其产品安全性评价以科学、个案审查和分级分阶段管理为原则，科学原则具体是指对生物安全进行的评价必须是基于严谨的科学态度和科学方法，充分利用目前最先进的技术和公认的生物安全评价法则，通过严格的科学实验、认真地收集科学数据，并对数据进行科学的计算和统计分析，才能够得出有关是否生物安全的科学结论。而个案分析原则是指在对转基因生物进行生物安全评价过程中，针对不同的个案而应采取不同的评价方法，包括必须针对具体的受体生物、外源基因、转基因生物的特性、转基因操作方式及其释放的环境进行具体的研究和评价，通过综合而又全面的考察才能得出准确的评价结果。分级分阶段管理原则是指针对转基因生物而进行安全评价，具体应当分阶段进行，且每一阶段设置具体的评价内容，从而逐步而深入地开展评价工作。

制定这些安全性评价的目的原则是为了使转促进基因工程技术得到更好的发展和应用，同时也为了确保人类的健康和生态环境的平衡。针对动物用转基因微生物安全性评价机制，进而主要从受体微生物的安全、基因操作的安全和转基因动物用微生物遗传工程体及其产品的安全等4个方面进行评价，可以着重另外从针对动物、人类与环境的安全性3个角度进行评价。

（1）着重评价转基因动物用微生物、遗传工程体及其产品对靶标动物和非靶标动物的安全性；

（2）着重评价转基因动物用微生物、遗传工程体及其产品对人类、畜禽以及形成的食物链的影响；

（3）着重评价转基因动物用微生物遗传工程体及其产品对自然生态环境对畜牧业以及生态环境的影响。

根据安全等级，分阶段向农业部提交申请报告。安全评价可以分为4个阶段进行，即中间试验阶段、环境释放试验阶段、生产性试验阶段和申请领取安全证书阶段4个阶段分别进行。

3 动物用转基因微生物及其产品安全性评价体系进展

3.1 动物用受体微生物的安全性评价与安全等级的确定

3.1.1 受体微生物的安全性评价

受体微生物的安全性评价包括：（1）受体微生物的生物学背景、理化特性与生物学特性。其中包含受体微生物的学名、遗传进化和分类地位，分布以及、增殖方式；在环境中的定殖、存活、抗性以及传播能力、途径和影响因素；致病性和产生毒素情况及毒性物质的能力；在国内、外的应用情况；（2）受体微生物对生态环境的影响和潜在的危险程度等；（3）所用受体微生物 (包括细菌、病毒及其构建产物等)可接触到的环境；（4）已知的受体微生物对人类、动物和其它微生物的影响及和可能的潜在的危险程度，受体微生物受对人类和动物其它病原体的侵染情况；（5）受体微生物的质粒状况，发生遗传变异的可能性大小及其潜在危险程度；（6）对受体微生物的监测方法研究和监控技术研究进展等。

3.1.2 动物用受体微生物安全性等级分类

根据《农业转基因生物安全评价管理办法》第十一条有关标准，分为I～IV级，即等级1不存在危险，等级II低度危险，等级III中度危险，等级IV高度危险。根据此等级划分标准，常用的受体微生物如：巴斯德毕赤酵母GS115和啤酒酵母AB103、大肠杆菌、禽痘病毒、重组卡介苗（分枝杆菌属）定为I级；痘苗病毒、腺病毒、沙门氏菌、志贺氏菌定为II级，单核细胞增生李斯特菌定位III级。

3.2 动物用基因操作的安全性评价内容与等级分类确定

3.2.1 动物用基因操作的安全性评价内容

包括研究目的基因的来源、结构、免疫学特性、分子大小、理化特性与生物学功能和用途；动物用基因操作所用载体的背景来源、名称、特性、结构及安全性，载体所带的抗性标记基因、鉴定方法及其特性，重组DNA分子结构、大小、图谱、构建方法、复制特性和安全性，转基因方法，目的基因在动物用受体微生物及宿主体内的表达及其遗传稳定性等。

3.2.2 动物用基因操作安全性等级

基因操作影响类型共分为三个级别，级别1：增加安全性；级别2：不影响安全性；级别3：降低安全性。常用菌株酵母菌转入抗菌肽基因、植酸酶基因、生长素基因、甘露聚糖酶基因等表达基因，大肠杆菌转入生长素基因、植酸酶基因、防御素基因、各种病毒的抗原等表达基因，痘苗病毒、禽痘病毒和腺病毒转入病原体抗原基因、血凝素基因、肿瘤抗原基因、胸腺激素基因、重组病毒等表达基因，沙门氏菌、李斯特菌转入病原体抗原、抗原亚单位基因、肿瘤抗原基因等表达基因等均属于级别2，不会影响宿主菌的生物安全性。

3.3 动物用转基因微生物安全性评价内容与等级确定

3.3.1 动物用转基因微生物的安全性评价内容

包括动物用转基因微生物的分子生物学、免疫学特性，即在自然界的存活能力，抗性大小，遗传物质转移到其他生物体的能力和可能性、后果，与其它病原微生物重组的能力和可能产生的后果；动物用转基因微生物的监测方法、测定方法和监控手段；在靶标动物和非靶标动物体内的生存前景，以及对靶标动物和可能的非靶标动物高剂量接种后的影响，抗体产生，宿主范围大小及载体的漂移度，免疫动物与靶动物以及非靶动物接触时的排毒情况和传播能力大小；动物用转基因微生物传代前后的毒力以及返强能力，对怀孕动物及其子代动物等的安全性情况；动物用转基因微生物对人类的安全性，以及人类接触的可能性及其危险性，有可能产生的直接影响大小、短期影响大小和长期影响大小，对所产生的不利影响的消除途径，广泛应用后的可能潜在危险性；动物用转基因微生物对生态环境的安全性，在环境中释放的范围大小、可能存在的影响范围以及对环境中哪些因素存在影响，影响动物用转基因微生物存活情况、增殖和传播的理化因素，感染靶标动物的可能性或潜在危险性；动物用转基因微生物的稳定性、竞争性、生存能力、变异性大小以及致病性是否因外界环境条件的改变而有改变。

3.3.2 动物用转基因微生物的安全性等级

动物用转基因微生物的安全等级确定比较复杂，根据受体微生物的安全等级以及基因操作的安全等级共同决定，共分为4个安全等级：I级为安全性无降低，II级为安全性有一定程度的降低，III级为安全性严重降低，但可以通过适当的安全措施完全避免其潜在的危险，IV级为安全性严重降低，且无法通过安全控制措施，也就是完全无法避免其危险。我国已确定了一些转基因微生物的安全性等级，例如重组抗菌肽基因酵母菌已通过中间试验和环境释放安全性评价，在动物体内未检出残留，2004年7月获得农业部批准生产。痘苗病毒-狂犬病毒糖蛋白G重组体已在多个国家批准注册，我国评定的安全等级为II级。转基因禽痘病毒已用于生产抗新城疫疫苗、H5亚型禽流感病毒疫苗，狂犬病毒疫苗，其安全等级为I级。转P53基因腺病毒导入了肿瘤抑制基因P53，其产品名为“今又生”重组人P53腺病毒注射液，已获得国家药监局批准生产，其安全等级为II级。转基因沙门氏菌主要用于生产重组病原生物抗原蛋白、抗肿瘤疫苗和口服生长抑制素疫苗。其安全性主要针对沙门氏菌的担忧，且动物试验中过量服用可导致细胞结构受损并引起部分动物死亡。转基因志贺氏菌还未获准进入商业化生产，其主要副作用是引起验证和发热反应。转基因单核细胞增生李斯特菌因其宿主范围较广，载体安全体系复杂，存在一定的安全问题，其应用可能受限。

3.4 动物用转基因微生物产品的安全性评价内容与安全性等级的确定

3.4.1 动物用转基因微生物产品安全性评价内容

动物用转基因微生物产品安全性评价内容包括动物用转基因微生物产品的稳定性，生产、加工等活动对转基因微生物安全性的影响，转基因微生物机器产品与转基因微生物在环境安全性方面的差异，以及转基因微生物产品与转基因微生物在对人类健康影响方面的差异等。

3.4.2 动物用转基因微生物产品的安全性等级

动物用转基因微生物产品的安全性共分为3个级别，级别I增加转基因生物的安全性，级别II是不影响转基因生物的安全性；级别III是降低转基因生物的安全性。按照此分级标准，转基因酵母菌产品一般从其滤液或菌体回收而来，对人畜和环境具有较高的安全性，安全等级为I级。转基因大肠杆菌产品纯度高、稳定性强、安全性好，安全等级为I级。转基因病毒产品，表达于细胞内或其裂解物中，通过收获细胞培养物制备相关产品，生产过程在封闭环境中进行，安全等级等同于重组病毒，减毒转基因产品主要为活疫苗产品，产品稳定性好，加入保护剂安全有效，没有引入有害物质，安全性等同于转基因减毒毒株。

动物用转基因微生物的生物安全评价是一项复杂的工作，既牵涉到政策法规，又涉及到实验室的检测技术、监测技术和评定标准；所以既要积极鼓励该产业的发展，还要将风险降低到最低程度。特别是应根据国际和国内发展趋势和国家综合实力等多方面因素，制定适合我国国情的动物用转基因微生物产品产业发展和安全管理办法，进而加强安全的科学技术研究，用科学的安全评价手段有效的保障动物用转基因微生物产品质量，进而推进我国乃至全球动物用转基因微生物及其产品的健康发展。

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