魏慶信 鄭新民
摘要:建立安全的轉(zhuǎn)基因家畜生產(chǎn)技術(shù)體系是保障人體健康和動物安全、保護生態(tài)環(huán)境、促進農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究和產(chǎn)業(yè)化的需要。從食品安全、環(huán)境安全以及家畜自身安全等3個方面分析了轉(zhuǎn)基因家畜各生產(chǎn)環(huán)節(jié)可能影響安全性的諸因素,并從技術(shù)和管理的角度提出了解決方案。
關(guān)鍵詞:家畜;轉(zhuǎn)基因;安全性;解決方案
中圖分類號:S814.8;TS201.6 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:0439-8114(2012)24-5562-05
應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)對家畜進行遺傳改良,必將給畜牧業(yè)生產(chǎn)帶來革命性的變化。與此同時,同其他轉(zhuǎn)基因生物一樣,其安全性也引起了廣泛關(guān)注。世界各國紛紛加強對轉(zhuǎn)基因生物安全性的研究,力圖通過各種技術(shù)措施消除轉(zhuǎn)基因生物的安全隱患,并制定相應(yīng)法律、法規(guī)和制度對轉(zhuǎn)基因生物的安全性進行管理?!掇r(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》(國務(wù)院,2001)總則第一條指出:“為了加強農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理,保障人體健康和動植物、微生物安全,保護生態(tài)環(huán)境,促進農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)研究,制定本條例”[1]。根據(jù)對上述文字的理解,轉(zhuǎn)基因家畜的安全性應(yīng)包括3個方面:一是食品安全性,轉(zhuǎn)基因家畜的主要產(chǎn)品是人類的食品;二是環(huán)境安全性,轉(zhuǎn)基因家畜的環(huán)境釋放會影響環(huán)境安全,也即生態(tài)安全的隱患;三是轉(zhuǎn)基因家畜自身的安全性,家畜轉(zhuǎn)基因之后,有可能會出現(xiàn)生存能力和適應(yīng)性的變化。轉(zhuǎn)基因家畜與轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物相比發(fā)展滯后,到目前為止還沒有大批量的商業(yè)化產(chǎn)品上市。然而轉(zhuǎn)基因家畜的產(chǎn)生卻已有20多年的歷史,有些已進入中間試驗、環(huán)境釋放和生產(chǎn)性試驗階段。隨著中國“轉(zhuǎn)基因生物新品種培育”重大專項的強力推進,其商業(yè)化生產(chǎn)已經(jīng)為期不遠。為促進轉(zhuǎn)基因家畜試驗研究和產(chǎn)業(yè)化的健康發(fā)展,本文根據(jù)中國《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法》所涉及到的以及目前所能認(rèn)識到的一些主要問題,提出轉(zhuǎn)基因家畜安全性的解決方案,僅供參考。
1 轉(zhuǎn)基因家畜食品安全性的解決方案
可能影響轉(zhuǎn)基因家畜食品安全性的因素主要有如下幾方面:①轉(zhuǎn)入基因的構(gòu)件(包括目的基因、載體、標(biāo)記基因等)及其表達產(chǎn)物;②非預(yù)期效應(yīng);③受體家畜的安全性。
1.1 轉(zhuǎn)入基因的構(gòu)件及其表達產(chǎn)物
1.1.1 目的基因及其表達產(chǎn)物 目的基因表達的蛋白是轉(zhuǎn)基因家畜的目標(biāo)產(chǎn)物,是可能影響食品安全性的直接因素。以高效、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)食品為目標(biāo)的家畜轉(zhuǎn)基因遺傳改良,大體可分為如下幾類:①提高畜產(chǎn)品的產(chǎn)量;②改善畜產(chǎn)品的品質(zhì);③提高家畜的抗病力;④加強環(huán)境保護,如降低磷的排放量等。
1993年,國際經(jīng)濟發(fā)展合作組織(OECD)提出了食品安全性分析的原則——實質(zhì)等同性(Substantialequivalence)原則[2,3],目前各國都以這一原則為基礎(chǔ),對食品包括轉(zhuǎn)基因食品的安全性進行管理和評價。實質(zhì)等同性的概念為:如果某種新食品或食品成分與現(xiàn)有的某一食品或成分大體相同,那么在安全性方面,兩者可等同處理,即新食品與傳統(tǒng)食品同樣安全。按照實質(zhì)等同性原則,轉(zhuǎn)基因家畜中轉(zhuǎn)基因編碼的蛋白可分為兩類:
一類是已經(jīng)存在的某一食品成分,與現(xiàn)有的食品成分具有完全的等同性。例如:轉(zhuǎn)基因豬高表達的ω-3不飽和脂肪酸酶,轉(zhuǎn)基因奶牛表達的人乳清白蛋白、人乳鐵蛋白等,這些都是已經(jīng)存在于人類食品中的營養(yǎng)成分,具有安全性。
另一類是已經(jīng)存在的食品中尚沒有的成分,即所謂“新蛋白”。對人類健康有危害的蛋白有兩類:一是毒素,即對人體有毒性的蛋白;二是可成為過敏原的蛋白。通過使用歐洲分子生物信息學(xué)網(wǎng)基因序列庫EMBL、蛋白序列庫SWISSPORT,根據(jù)對毒素蛋白質(zhì)和DNA序列的查詢,共發(fā)現(xiàn)各種毒蛋白1458種[4]。這為我們在選擇目的基因時,排除毒蛋白的表達提供了依據(jù)。對于可能形成過敏原的蛋白,1996年國際食品生物技術(shù)委員會和國際生命科學(xué)研究所發(fā)展了一種稱為“樹型判定法”的程序來進行過敏原性分析[5],2001年再次對其作了修訂。依照“樹型判定法”,在設(shè)計轉(zhuǎn)基因家畜目的基因時,應(yīng)進行如下分析:①轉(zhuǎn)基因的來源,如來自已知過敏原的材料,就避免用于轉(zhuǎn)基因;②序列同源性,將轉(zhuǎn)基因編碼的蛋白與已知過敏原的氨基酸序列進行比較;③編碼新蛋白的免疫化學(xué)分析,與有關(guān)過敏患者血清IgE是否存在交叉反應(yīng);④耐酸性或耐消化性,多數(shù)過敏原能耐受胃酸和消化道蛋白酶的水解;⑤熱穩(wěn)定性或耐受加工處理,熱不穩(wěn)定的過敏原若在需經(jīng)熟食處理、或經(jīng)加工處理的食物中,則無需擔(dān)心過敏性[6]。選擇目的基因之后,還應(yīng)對其表達產(chǎn)物進行毒理學(xué)評價。通過上述分析篩查和評價過程,可確保目的基因及其表達產(chǎn)物的安全性。
1.1.2 載體 動物基因工程常用的載體有質(zhì)粒載體和病毒載體,其中病毒載體的安全性受到廣泛關(guān)注。構(gòu)建轉(zhuǎn)基因動物常用的是逆轉(zhuǎn)錄病毒載體,其中的慢病毒載體由于整合效率較高近年來得到快速發(fā)展。一般情況下通過包裝細胞分泌的病毒已經(jīng)喪失了自我復(fù)制的能力,但當(dāng)病毒轉(zhuǎn)染目的細胞后經(jīng)過基因組整合,在一定條件下病毒轉(zhuǎn)錄表達的同時可以促使其相鄰的目的細胞的某些基因也表達,若這些基因與輔助病毒的基因具有高度同源性的時候,將大大提高產(chǎn)生具有自我復(fù)制能力的逆轉(zhuǎn)錄病毒(Replicationcompetentretrovirus,RCR)的可能性[7]。用逆轉(zhuǎn)錄病毒為載體有可能在轉(zhuǎn)基因動物體內(nèi)合成新的感染性病毒[8]。逆轉(zhuǎn)錄病毒載體的插入還可能會激活附近的內(nèi)源性基因表達,從而觸發(fā)被轉(zhuǎn)染細胞的表型轉(zhuǎn)變[9],這稱之為“插入誘變”。插入誘變可能發(fā)生最嚴(yán)重的副作用是誘導(dǎo)癌基因的表達。盡管有些逆轉(zhuǎn)錄病毒載體(例如第二、第三代慢病毒載體)已經(jīng)進行了改造,其安全性大大提高,但對病毒載體的使用仍需持謹(jǐn)慎態(tài)度。
1.1.3 標(biāo)記基因 標(biāo)記基因(Markergene)是選擇標(biāo)記基因(Selectablemarkergene)的簡稱,可分為兩類:一類是指其編碼產(chǎn)物能夠使轉(zhuǎn)化的細胞具有對抗生素的抗性,在培養(yǎng)基中加入抗生素等選擇試劑,非轉(zhuǎn)化的細胞死亡或生長受到抑制,而轉(zhuǎn)化的細胞能夠繼續(xù)存活,從而將轉(zhuǎn)化的細胞從大量的細胞中篩選出來的一類基因。構(gòu)建轉(zhuǎn)基因動物常用的這類標(biāo)記基因有kan(卡那霉素)、amp(氨芐青霉素)、neo(氨基糖苷磷酸轉(zhuǎn)移酶基因)、tk(胸腺嘧啶激酶基因)等。另一類也稱報告基因(Reportergene),是指其編碼產(chǎn)物能夠被快速地測定,常用來判斷外源基因是否已經(jīng)成功地導(dǎo)人受體細胞、組織或器官,并檢測其表達活性的一類特殊用途的基因。目前轉(zhuǎn)基因動物常用的報告基因是GFP(綠色熒光蛋白基因),由GFP衍生出來的還有BFP(藍色熒光蛋白基因)、YFP(黃色熒光蛋白基因)等各種可視光的熒光蛋白基因。
轉(zhuǎn)基因成功之后,這些標(biāo)記基因留在轉(zhuǎn)基因個體中,并隨著轉(zhuǎn)基因個體的擴群繁殖傳遞給后代。這些帶有標(biāo)記基因的動物及其產(chǎn)品是否具有不安全的因素,還需要大量的試驗和時間來證明。但可能的食品安全隱患有如下幾方面:①當(dāng)人們食用了轉(zhuǎn)基因動物的產(chǎn)品,標(biāo)記基因編碼蛋白有可能被轉(zhuǎn)移到人體的細胞或腸道微生物中,從而可能會降低抗生素在臨床治療中的有效性;②標(biāo)記基因編碼蛋白是否會成為新的致敏原,尚不得而知;③報告基因的存在會讓消費者產(chǎn)生一種心理排斥反應(yīng)。
標(biāo)記基因的功能是把轉(zhuǎn)化的和未轉(zhuǎn)化的細胞、組織區(qū)分開。但是,一旦完成篩選得到所需要的轉(zhuǎn)化細胞、或完成轉(zhuǎn)基因動物的構(gòu)建之后,標(biāo)記基因就變成不需要的和多余的。為了消除標(biāo)記基因的安全隱患,目前我們能夠采取的解決方案:一是在篩選轉(zhuǎn)化細胞或構(gòu)建成功目的基因表達的動物之后,剔除標(biāo)記基因;二是使用無標(biāo)記基因的轉(zhuǎn)基因技術(shù)。
位點專一性重組系統(tǒng)能有效地對目標(biāo)基因進行剔除,目前可用于動物基因剔除的有Cre/Loxp和FLP/frt系統(tǒng),其中以Cre/Loxp應(yīng)用較多。Cre/Loxp系統(tǒng)是利用Cre重組酶的重組特性,將選擇標(biāo)記基因置于兩個Loxp位點之間,目的基因置于Loxp位點之外,通過Cre蛋白的識別重組,使兩個Loxp位點之間的DNA區(qū)段與動物基因組之間發(fā)生置換,從而剔除選擇標(biāo)記基因,獲得只含有目的基因的轉(zhuǎn)基因動物[10]。FLP/frt與Cre/Loxp重組原理基本相似,也是利用FLP基因編碼的重組酶,可以識別frt位點并進行重組[11]。
無標(biāo)記基因的家畜轉(zhuǎn)基因技術(shù)其實早已有之,先期建立的顯微注射、精子介導(dǎo)等方法,都可以不使用標(biāo)記基因,而是依靠分子生物學(xué)技術(shù)在個體水平或胚胎水平上進行篩選。其中又以原核的顯微注射法重復(fù)率高,效果可靠。只是這些方法導(dǎo)入的外源基因一般是隨機整合的,后期篩選的工作量大。
1.2 非預(yù)期效應(yīng)
非預(yù)期效應(yīng)指的是在考慮了目的基因插入產(chǎn)生的預(yù)期效應(yīng)的情況下,轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因親本(在相同環(huán)境和條件下)在表型、反應(yīng)和組成上所顯示出的統(tǒng)計學(xué)顯著的差異[12]。轉(zhuǎn)基因植物的非預(yù)期效應(yīng)一般認(rèn)為是由于外源基因的隨機整合所導(dǎo)致。根據(jù)已有轉(zhuǎn)基因家畜研究的情況分析,可能引發(fā)轉(zhuǎn)基因家畜非預(yù)期效應(yīng)的因素主要來自于兩方面:①外源基因的隨機整合;②某些種類目的基因的非可控表達。
1.2.1 隨機整合引發(fā)的非預(yù)期效應(yīng) 隨機整合是指外源基因不受人為控制,隨機地插入任意染色體的任意位置。研究表明,轉(zhuǎn)基因生物由于外源基因的隨機插入,可能通過以下幾種機制改變內(nèi)源基因的表達進而導(dǎo)致非預(yù)期效應(yīng)的產(chǎn)生:①外源基因插入內(nèi)源基因的“閱讀框”,破壞基因的核酸序列使其不能有效表達;②外源基因插入內(nèi)源基因調(diào)控元件的“功能區(qū)”,使調(diào)控基因失去功能,導(dǎo)致受其調(diào)控的內(nèi)源基因不能有效表達;③外源基因插入基因組的某個“敏感域內(nèi)”,使原本“沉默”的內(nèi)源基因被“激活”而高效表達;④外源基因的轉(zhuǎn)錄或表達產(chǎn)物成為誘導(dǎo)或抑制內(nèi)源基因表達的活性因子,直接或間接地使這些內(nèi)源基因的表達發(fā)生質(zhì)或量的改變[13]。無論哪一種原因引起轉(zhuǎn)基因生物細胞成分的改變,都將導(dǎo)致食品成分的改變,而食品成分的任何一種改變都會與人類健康密切相關(guān)。因此隨機整合引發(fā)的非預(yù)期效應(yīng)是引起食品安全性問題的重要原因之一。
解決轉(zhuǎn)基因家畜隨機整合的方案,就是采用基因打靶技術(shù),將事先設(shè)計好的DNA序列插入選定的目標(biāo)基因座,或者用事先設(shè)計好的DNA序列去取代基因座中相應(yīng)的DNA序列,即實現(xiàn)定位整合(或靶向修飾)。目前,已建立的家畜基因組靶向修飾技術(shù)有:體細胞核移植途徑的靶向修飾技術(shù)、鋅指核酸酶(ZFNs)介導(dǎo)的靶向修飾技術(shù)和PhiC31整合酶介導(dǎo)的靶向修飾技術(shù)。相對于體細胞介導(dǎo)的基因組靶向修飾,ZFNs技術(shù)和PhiC31整合酶技術(shù)具有如下優(yōu)勢:①效率高,相比傳統(tǒng)的同源重組方法提高了3~4個數(shù)量級;②不需要藥物篩選,不引入標(biāo)記基因,省卻了刪除標(biāo)記基因的繁瑣程序;③可以在胚胎水平上進行基因?qū)?,通過簡單的顯微注射技術(shù)即可獲得靶向修飾的轉(zhuǎn)基因動物。除此之外,ZFNs技術(shù)還有可能實現(xiàn)雙等位基因的靶向修飾,能夠一次性得到純合子個體,這對于轉(zhuǎn)基因家畜育種尤其有利。
1.2.2 目的基因非可控表達引發(fā)的非預(yù)期效應(yīng) 目的基因的非可控表達,包括過量表達、非特定發(fā)育階段的表達以及非組織特異性的表達。某些種類目的基因(如生長激素類基因)的過量表達有可能影響轉(zhuǎn)基因家畜的健康和食品的安全性。如:20世紀(jì)80年代,將生長激素類基因?qū)爰倚?,有少?shù)轉(zhuǎn)基因家畜由于激素表達量過高而導(dǎo)致生長發(fā)育不正常[14],過量激素的蓄積還可能影響食品的安全。有些基因在胚胎階段或幼畜階段表達,有可能導(dǎo)致胚胎或幼畜發(fā)育的不正常。轉(zhuǎn)基因隨著胚胎的發(fā)育進入到各種組織細胞并在各種組織中表達,有些基因的表達產(chǎn)物會對其他組織基因的表達產(chǎn)生干擾,從而影響轉(zhuǎn)基因家畜的健康和食品的安全性。因此,調(diào)控某些基因的表達量、調(diào)控其在發(fā)育的特定階段和特定組織中進行表達就很有必要。轉(zhuǎn)基因可誘導(dǎo)表達系統(tǒng)和組織特異表達系統(tǒng)為上述問題提供了解決途徑。
目前用于家畜可誘導(dǎo)表達比較成熟的是四環(huán)素(Tet)誘導(dǎo)表達系統(tǒng),該系統(tǒng)相當(dāng)于轉(zhuǎn)基因表達的開關(guān),在需要的時段在家畜的飼料中添加誘導(dǎo)劑使基因開啟,不需要的時候去掉誘導(dǎo)劑、沉默子抑制目的基因的表達使基因關(guān)閉。轉(zhuǎn)基因動物中外源基因的組織特異性表達依賴于組織特異性表達基因的啟動子和上游調(diào)控區(qū),可以通過不同啟動子的選擇,使目的基因?qū)崿F(xiàn)特定時間和特定器官組織的表達。例如乳腺特異性表達載體需要三部分有效的構(gòu)件:乳蛋白基因啟動子及5′上游調(diào)控區(qū)、目的基因和包含poly(A)信號的基因3′端及下游區(qū)。乳蛋白基因的5′上游調(diào)控區(qū)包含有激素應(yīng)答元件等時空特異表達調(diào)控位點,能準(zhǔn)確地控制目的基因表達的特異組織(乳腺)和時間階段。
1.3 受體家畜的安全性
受體家畜的安全性無疑對轉(zhuǎn)基因家畜的安全性產(chǎn)生最直接的影響。考古研究表明,早在新石器時代,人類就開始飼養(yǎng)家畜,家畜作為人類的食品至少已有6000~7000年的歷史,其自身并無安全性的問題。但有些攜帶人畜共患傳染病原的家畜,會將病原傳染給人類,可對人類健康產(chǎn)生不利的影響;攜帶其他傳染病原的家畜會危害轉(zhuǎn)基因家畜的健康。因此,用于轉(zhuǎn)基因受體的家畜必須進行嚴(yán)格的檢疫,攜帶人畜共患傳染病原或其他傳染病原的家畜不能用作受體。為了防止病原的感染,作為轉(zhuǎn)基因受體的家畜應(yīng)在相對凈化和隔離的環(huán)境下飼養(yǎng),同時應(yīng)做好嚴(yán)格的免疫接種、消毒、衛(wèi)生等防疫工作。
2 轉(zhuǎn)基因家畜環(huán)境安全性的解決方案
轉(zhuǎn)基因生物的環(huán)境或生態(tài)安全風(fēng)險,是通過基因漂移實現(xiàn)的?;蚱朴校卜N方式,即基因的垂直漂移(Verticalgeneflow)和水平轉(zhuǎn)移(Horizontalgenetransfer)[15,16]。
基因水平轉(zhuǎn)移通常指基因在親緣關(guān)系很遠的物種之間進行交換和移動,多發(fā)生于微生物的物種之間。可能引起轉(zhuǎn)基因家畜基因水平轉(zhuǎn)移的途徑有以下幾種:①腸道微生物。轉(zhuǎn)基因家畜的外源DNA與腸道微生物進行基因交換重組,從而發(fā)生轉(zhuǎn)移并形成新的致病微生物;②畜舍內(nèi)的其他動物,如蚊、蠅、老鼠等。當(dāng)蚊吸食轉(zhuǎn)基因動物的血液之后,再吸食其他動物的血液;蠅、老鼠食用了轉(zhuǎn)基因動物的排泄物之后,再四處飛行或流竄,從而發(fā)生轉(zhuǎn)移;③排泄物。轉(zhuǎn)基因家畜的糞便施放到田地作為肥料,其中可能含有未降解的細胞或細胞碎片。分析上述①的途徑,整合在動物基因組的外源DNA,如果能發(fā)生與腸道微生物進行基因交換重組,其實與內(nèi)源基因是等同的。但腸道微生物是伴隨著動物的出現(xiàn)就一直存在的,并未見動物的DNA與腸道微生物DNA發(fā)生交換重組的現(xiàn)象,也不具備這種機制。已知微生物之間可通過轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)化或接合進行基因轉(zhuǎn)移,但尚無裸露DNA在腸胃系統(tǒng)中轉(zhuǎn)入微生物的報告[17]。至于上述②、③的途徑,顯而易見,圈養(yǎng)的動物與在大田里生長的植物相比,上述可能引起基因水平轉(zhuǎn)移事件發(fā)生的概率要低得多。就轉(zhuǎn)基因生物安全的風(fēng)險評價而言,風(fēng)險是危害性及其發(fā)生概率的函數(shù),即:風(fēng)險=危害性×發(fā)生概率。即使對于植物,目前也還沒有充足的證據(jù)表明,基因的水平轉(zhuǎn)移會導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因逃逸和帶來明顯的環(huán)境安全問題[15]。
基因的垂直漂移是指通過有性雜交的方式發(fā)生于親緣關(guān)系很近或同一物種不同群體之間的基因交換。轉(zhuǎn)基因植物的基因垂直漂移,通??梢酝ㄟ^3種不同的媒介來實現(xiàn),即花粉介導(dǎo)、種子傳播介導(dǎo)和無性繁殖器官介導(dǎo)的基因漂移[15]。家畜(哺乳動物)與植物不同的是,其受精過程是在體內(nèi)完成的,不存在如轉(zhuǎn)基因植物由于花粉或種子介導(dǎo)的“基因漂移”問題;同時家畜在自然狀態(tài)下不能進行無性繁殖,也不存在無性繁殖器官介導(dǎo)的基因漂移。惟一可能造成基因垂直漂移的途徑,就是轉(zhuǎn)基因家畜的逃逸。轉(zhuǎn)基因家畜從圈舍內(nèi)逃出,與非轉(zhuǎn)基因家畜交配,從而造成轉(zhuǎn)基因的逃逸。而防范轉(zhuǎn)基因家畜的逃逸,可以通過如下措施加以控制:①轉(zhuǎn)基因家畜的研發(fā)或生產(chǎn)必須在專用的圈舍內(nèi)進行;②轉(zhuǎn)基因家畜的畜舍與非轉(zhuǎn)基因家畜的畜舍之間要有嚴(yán)格的隔離設(shè)施和隔離帶;③按照中國“農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品安全控制措施”的規(guī)定,制定嚴(yán)格的防止轉(zhuǎn)基因家畜逃逸的管理制度和應(yīng)急措施。
3 轉(zhuǎn)基因家畜自身安全性的解決方案
轉(zhuǎn)基因家畜自身的安全性,根據(jù)《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法》附錄II“轉(zhuǎn)基因動物安全評價”[18],可理解為相對于受體家畜,其存活能力、繁殖、遺傳及其他生物學(xué)特性的改變。從轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)過程到外源基因的表達,都有一些影響轉(zhuǎn)基因動物自身安全性的因素。本文的第一部分可能影響轉(zhuǎn)基因家畜食品安全性的因素中,已經(jīng)涉及到一些影響轉(zhuǎn)基因家畜自身安全性的因素,其中比較重要的是載體和非預(yù)期效應(yīng)。除此之外,轉(zhuǎn)基因方法也對轉(zhuǎn)基因家畜自身的安全性產(chǎn)生一定的影響?,F(xiàn)有的每一種轉(zhuǎn)基因家畜制作方法都存在自身的一些缺陷。顯微注射法、精子介導(dǎo)法、病毒感染法以及其他非同源重組的方法,外源基因一般是隨機整合,整合位點的不確定性可能帶來非預(yù)期效應(yīng),不僅影響食品安全性,也影響轉(zhuǎn)基因家畜自身的安全性,而且首先表現(xiàn)的是對轉(zhuǎn)基因家畜自身安全性的影響。病毒感染法還存在病毒載體帶來的安全性隱患。體細胞核移植介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因方法,與基因打靶技術(shù)相結(jié)合,雖然能實現(xiàn)定位整合(靶向修飾),但其產(chǎn)生的部分克隆動物確實存在健康問題。體細胞核在卵胞質(zhì)中重編程的不完整性(或其他原因),有可能會導(dǎo)致部分轉(zhuǎn)基因動物其解剖結(jié)構(gòu)、生理功能和行為方式上的些許改變,這些變化可能會對動物自身的健康造成影響和存活能力的下降,如死胎、胎兒肥大、早期流產(chǎn)、成年后表型和解剖學(xué)異常等現(xiàn)象[19]。
上述問題的解決方案可以從兩方面考慮:其一是對不管是用哪一種方法獲得的轉(zhuǎn)基因家畜,都應(yīng)加強生長發(fā)育、繁殖、遺傳及各種生物學(xué)性狀的監(jiān)測和評估。對于用作生物制藥的轉(zhuǎn)基因家畜,在動物血液中是否有藥物的殘留、藥物的實際含量,對動物消化系統(tǒng)中的微生物菌區(qū)的微生物是否有一定影響,是否對該種藥物產(chǎn)生特定的抗藥性都應(yīng)仔細監(jiān)測。通過監(jiān)測和評估,淘汰有異常表現(xiàn)的個體,保留具有正常生長發(fā)育態(tài)勢、繁殖和遺傳穩(wěn)定的個體。已有的轉(zhuǎn)基因動物的試驗表明,出現(xiàn)上述存活能力下降的只是少數(shù)。其二是改進現(xiàn)有的轉(zhuǎn)基因技術(shù),使其更具安全性。例如:通過顯微注射途徑的ZFNs技術(shù)和PhiC31整合酶技術(shù),既可以實現(xiàn)靶向修飾,又可以規(guī)避目前克隆技術(shù)的一些弊端。從能在細胞水平上對轉(zhuǎn)基因的整合和表達進行篩選而言,體細胞介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因方法仍有不可替代的優(yōu)勢,目前應(yīng)著力研究體細胞重編程的機理,提高完整重編程的效率,從而提高克隆效率、減少轉(zhuǎn)基因克隆家畜的異常。
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