《科技创新与品牌》杂志社学术交流

基因工程以及被遗漏的健康研究

TerjeTraavikz教授

TerjeTraavikz教授


        在基因工程和转基因生物对健康影响方面,早在20年前就有很多问题被提出来了,但其中的大部分问题至今仍然没有找到答案,再过20年公众能否意识到转基因生物风险和灾害研究的重要性呢?其实,很多人认为,现在就是进行研究最好的时刻,这样,一种以预防原则为基础的新的假设性的基因科学文化就应运而生。
        本文主要关注一些公众熟知的与用于食品和饲料的转基因植物有关的健康危害,同时关注转基因疫苗和新的RNAi和纳米技术。当然并没有完全忽略在社会文化、道德和经济方面对公共健康所带来的直接和间接的威胁,以及对相关的立法和管理带来的复杂影响。
        在食品和饲料安全评估方面,“风险” 可以定义为能够引发不利健康影响的生物的、化学的和物理的潜在因素。转基因食品可能产生的风险表现在,转基因可能随机地进入受体植物基因组。现在,转基因的多肽产品所产生的一些直接或间接的影响还不能确定,某些DNA类型可能促进哺乳动物肠道对外源DNA的吸收,也可能促进器官形成。
        我们的讨论是基于“基因生态学”,这是一个新的、以预防原则为基础的、可以提供全面知识的边缘学科。我们所要强调的某些认识仍然和转基因作物的环境风险评估有关,因为我们所讨论的这个过程既可以发生在大的生态系统中,也可以发在人类的小生态系统中。

        是否可以确定有哪些转基因生物或饲料确实是安全的?

        作为复合材料,比如食物和饲料,通过简单的方法在体外测定单一成分的结果不能令人完全满意,而且也不能辨识重要的安全问题。尽管有这样迫切的需要,但在一些官方杂志上,调查转基因核酸和转基因食品和饲料对动物和人类产生假设性和潜在性的危害的研究报告并不多,因此在一些已经发表的研究中所看到的影响必须进行进一步的实验,然而到现在为止这些都还没有开始进行。

        我们能够信赖转基因产品生产商所提供给我们的转基因DNA序列吗?
   
        如果标注中所给的转基因DNA序列与在转基因作物中发现的插入序列不同,那么在转基因植物获得商业化批准之前所进行的风险评估,也不能解决转基因作物有关的潜在风险问题。
        研究已经比较清楚的转基因品种有:
        BT-转基因玉米Mon810
        BT和草丁膦转基因玉米Bt176
        草甘膦转基因玉米GA21
        草丁磷转基因玉米T25
        草甘膦转基因大豆GTS40-3-2
        即使是在研究得比较清楚的早期的商业化转基因植物种,仍然有一些最新的独立研究显示在转基因插入的时候出现了重排,而且重排的性质也有很多种。缺失(Mon810,GA21,Bt176),重组(T25,GTS40-3-2,Bt176),串联或反向重复(T25,GA21,Bt176),还有重排的转基因片段(Mon810)在整个基因组中的扩散,这些问题都曾经报道过。
        转基因修饰技术具有产生这样重排的倾向,因为外源DNA转入植物体,会诱发“受伤反应”从而激活核酸酶和DNA修复酶,这就可能会导致进入的DNA的退化,或者重排复制体插入植物DNA。并且,DNA构建的本质是构建转基因植物,这可能会影响一个特定的转基因个体重排的趋势。在构建中的一些基因元素能够导致高频的重组成为“热点”。

        转基因的DNA和蛋白质能否被哺乳动物的肠道吸收?

        从理论上说,如果转基因生物体的DNA和蛋白质能够在哺乳动物的肠道中长存并且能够被吸收,那么就会最终为一些疾病的产生创造条件。但是关于DNA长存或是否被吸收的研究并没有深入,这也是关于转基因植物具有不确定性的另一个因素。
        大致可以认为,DNA和蛋白质在哺乳动物的肠道内会被有效地分解,但这种观点是以一些从来没有被系统证实的假设为基础的。而最近有一些出版物已经说明,外源DNA和蛋白质有可能会逃过降解,长期地存在于肠道内,甚至被肠道吸收,再通过血液运输到内部器官中,这些发现并没有让我们惊讶,因为从二十世纪九十年代开始一些科学论文就指出这是一块被遗漏的研究领域。
        简单说,有证据证实了DNA的相对较长的片段在消化后仍然能够生存很长一段时间。DNA可以在粪便、肠道壁、外周血白细胞、肝脏、脾脏、肾脏中发现,而且外源DNA有可能会在受体基因组中发现。当外源DNA被喂给怀孕的动物时,可能会在胚胎或新生儿的一些小的细胞束中发现,肠道的状况以及喂养的成分都可能会影响DNA存在和吸收,组合的DNA和蛋白质可能会逃过降解。
        到现在为止,只有两篇已发表的报告调查了外源的转基因DNA进入人体后的结果,DNA存在和吸收的结果代表被遗漏的另一个领域,从一些哺乳动物细胞培养和实验动物推断,在某些状况下,一些外源DNA的插入会导致受体细胞基因组的甲基化和转录类型的改变,从而产生不可预测的基因表达方式和结果的变化。
        疯牛病病毒的新变种(由朊病毒蛋白造成的)就说明,蛋白质能够长存和被吸收,而且具有生物影响。两篇最近的报告显示,这种现象可能比目前所认识到的更为普遍。朊病毒和其他的一些衰弱的、退化性的疾病是“淀粉样原纤维”的沉积。一些研究显示,任何一种蛋白在合适的环境条件下都会吸收淀粉状的物质,当蛋白质以不同的浓度在不同的物种之中表达时,这种状况是否有可能发生还并不清楚。
    
        转基因食品中的蛋白质含量是否已经以某种不可预测的方式发生变化?

        转基因或者修饰过的植物基因可能会导致毒性、营养的损失、过敏、致癌或者合作致癌物质的产生,给定转基因蛋白的富集与转基因构建DNA插入宿主细胞基因组的位置,因环境因素影响以及转基因管理元件活性的不同而不同。给定转基因蛋白的生物影响,比如来自豌豆的Cry1AbBt毒蛋白或者а-淀粉酶抑制方式,可能就会受到翻译后的修饰、选择性剪切的影响,转录选择性启始密码子和一个植物基因阅读框结合所产生的嵌合阅读框架,以及内源植物蛋白的复杂构成也会对它产生影响。
        外源DNA插入对内源植物基因的表达类型会受到很多因素的影响,比如,当地环境因素,实际的插入位点,插入的次数和稳定性,转基因启动子影响,插入的甲基化的类型,转基因蛋白编码和管理序列变形后的突变等等。即使是一个单一的核苷酸的变化也可能影响蛋白质的质量,或者产生一种新的转录因子结合体。关于这些现象还十分缺乏正式而具体的研究,因此这是另一块被忽略的领域。

        转基因食品或饲料是否会产生过敏性?

        关于转基因植物健康的一个主要考虑就是,转基因产品本身改变内源植物基因的表达,或者在烹调新鲜的食物中产生化学反应,是否会导致与过敏化合物的接触。过敏源的风险评估一般以过敏性决策树为依据,这些“树”以一些体外的测试为基础,通过对比一些结构,希望用于检测所分离出的蛋白能够和转基因植物中相同的基因所产生的蛋白相匹配。
        事实上,这一般是不可能的,因为过敏性实验一般都是利用细菌实施的,而不是在植物产生的转基因蛋白中进行。糖化总是在植物体中产生,而不是在细菌中产生,因此这两种转基因蛋白和内源蛋白翻译后变形的形式是不能进行检测的。蛋白的过敏性特征,以及在有机体中的抗降解性都会受到糖化的影响,其他蛋白的变性也会发生,这就更增加了转基因产品的不可预测性。
        过去的一些观察研究可以作为对潜在健康和环境风险的早期预警,然而其中大部分问题都没有后续研究。

        我们面临的挑战是什么?

        我们选择性地讨论了第一代转基因生物的风险问题。还有更多风险的问题有待研究,比如水平基因转移的问题,用于医药和工业的多价转基因生物的问题,与转基因疫苗有关的安全问题,新的纳米生物技术问题,用于医药的小双链RNA的使用问题等,我们面临的挑战是,一旦假设成为现实,我们是否有合适的办法和管理框架来解决和处理所有的风险。
        最近发表的文章显示,现在所使用的取样和检测方法可能不足以检测食物和饲料中的转基因材料,另一篇文章则显示基因水平转移事件,可能会对公共健康产生严重的后果,但是却不能通过及时有效的防治措施进行检测。除此之外,双链RNA技术也没有像最开始显示的那样具有精确的靶标效应,这就留给我们很多没有答案的风险问题,形成了一大片遗漏的研究领域,需要有研究机构的资金支持和科学家的共同合作。