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动物用转基因微生物的生物安全性

2019/07/09 来源:铁岭信息港

导读

动物用转基因微生物的生物安全性随着现代生物技术向兽医科学领域的渗透和发展,与疫病防治等有关的转基因技术,进入90年代后更成为发展为迅速

动物用转基因微生物的生物安全性

随着现代生物技术向兽医科学领域的渗透和发展,与疫病防治等有关的转基因技术,进入90年代后更成为发展为迅速、应用前景的前沿之一。

动物用微生物与动物和人类的健康以及生态环境密切相关。因此,动物用转基因微生物在其研究、开发和尖用中存在的安全性问题,尤其是对人类、动物健康和生态环境的潜在危险性就引起了科学家和公众的高度重视和关心。搞清禁这些问题,认识到可能存在的风险及其程度,并采取相应的安全管理、防范和控制措施,将有助于兽医生物技术更好地发展。

动物用转基因微生物主要包括动物用转基因活疫苗和动物用转基因活微生物饲料添加剂,其安全性问题主要表现在对人类、动物健康和对生态环境的潜在危害两个方面。

对人类和动物健康的潜在危害

动物用转基因微生物对人类、动物健康可能造成何种危害?其严重程度(如症状经重、愈后情况、人群或动物群体免疫力、是否引起流行等)如何?目前的科学水平还难以给予准确的回答。但是,根据国内外对常规弱毒活疫苗长期应用的经验,结合近年来在转基因微生物安全性方面已经积累的一些试验研究数据,可以将动物用转基因微生物对人类、动物健康的潜在危害性分为以下三个主要方面:

致病性动物用转基因微生物对人、动物的致病性主要是指其感染并致人和动物发病的能力,包括毒性、致癌、致畸、致突变、过敏性等。在转基因工作中,人们对受体微生物、外源基因和标记基因等可以进行有意识和有目的的选择和控制,但基因的多效性和次生效应则有时产生不可预知的变化,使得重组体与供体和受体微生物相比较,可能增加新的致病性,或使原有的致病性增强。

抗药性病原菌对药物的抗性是治疗疾病时经常会遇到的一个问题。对抗生素类药物的抗性问题尤其突出。因此,转基因工作所涉及到的微生物、基因及其产品对抗生素和其他主要药物的抗性自然倍受关注。人们对转基因微生物的抗药性基因可能导致人和动物对抗生素等药物产生抗药性表示担忧,不仅因为相关的转基因微生物可能直接与人和动物接触,还因为转基因微生物或其质粒上携带的抗药性基因有可能通过基因转移而使其它与人类和动物关系更密切的致病性微生物获得该基因,从而引发更大的麻烦。所以,在动物用微生物转基因工作中,科学家尽量避免使用对人、畜常用的、重要的抗生素和其他主要药物有抗性的微生物和标记基因;即使在工作中需使用作为标记基因的抗药性基因,也采用一些新技术使其不能表达甚至自动解离,使人类和动物的健康能够得到更好的保障。

食品安全性动物是人类食物的重要来源之一。因此,人们对动物转基因微生物应用于动物之后,对动物产品作为人类食品的安全性也存疑虑。首先,转基因微生物进入动物体后是否致癌、致畸和致突变,人类食用此种动物产品后是否对健康产生影响。其次,转基因其表达产物等是否残留在动物产品中,人类食用后是否对健康产生影响。这些疑问需要科学研究加以澄清。

对生态环境的潜在危害

人类对于地球上复杂的生态系统和各种微生物在生态系统作用的认识还是比较肤浅;因此,科学界(包括生态学家)对转基因微生物对于生态环境的影响还存在争议。动物用转基因微生物应用动物后,微生物可以经消化、呼吸等系统释放到环境中,从而对环境质量或生态系统可能造成不利影响。目前对转基因微生物对环境的影响主要有以下五个方面的考虑:

致病性和毒性在环境中的动物用转基因微生物可能对动物(包括靶动物、非靶动物和非脊椎动物)和植物具有一定的致病性和毒性,也可能与供体微生物和受体微生物相比较,产生更强或新的致病性和毒性。Ronald等(1996)报道,猪伪狂犬病病毒基因缺失疫苗株和野生型强毒株均可非靶动物浣熊体内存活并繁殖,这就为两个毒株间的基因重组、进而导致毒力增强提供了先决条件。

生存竞争能力微生物在环境中的生存竞争能力包括存活力、繁殖力、持久生存力、定殖力、竞争力、适应性和抗逆能力等。一般而言,这些能力越强,微生物对生态环境造成影响的可能性也就越大。转基因微生物是否具有自然发生的微生物所不具备的生存竞争优势?是否能够通过对生态位点和营养的竞争将一种甚至多种本地微生物减少到对生态环境和生物多样性造成严重影响的程度?甚至这些微生物进入人或动物体后,是否对正常肠道菌群产生影响?人们还不能作出完全肯定或者否定的回答。但也有一些试验结果表明,除极少数情况外,大多数转基因微生物与其非转基因的亲本微生物(受体微生物)在自然环境中的存活、定殖和竞争能力基本上是一致的,并不具有特殊的生态竞争优势,甚至在相当多的试验条件下,转基因微生物的生存竞争能力还比非转基因微生物的生存竞争能力还比非转基因微生物弱。

传播扩散能力传播扩散能力是指微生物通过土壤、空气、水、植物残体、昆虫或其他动物等进行近距离或远距离转移的能力。微生物传播扩散能力越强,其对环境的影响就越大。动物用转基因微生物在使用区内和向使用区外的环境(特别是水体和高空气流)中传播、扩散的能力、机制及其对生态环境的潜在危害是生物安全评价的一个极重要的指标。

遗传变异能力遗传变异能力是指动物用转基因微生物及其基因(特别是转基因)在不同生理生态条件下遗传的稳定性及其发生适应性变异或突变等的能力。由于微生物生长繁殖速度快,即使是低于百万分之一甚至亿万分之一的变异率,也能在较短的时间内迅速发展为数量可观的种群,从而对生态环境造成影响。所以,遗传稳定性也是安全性评价的一项重要指标。

遗传转移能力遗传转移能力是指动物用转基因微生物(特别是转基因)向本地非转基因的同种微生物和其他生物(包括微生物、植物和动物)发生遗传物质转移的能力。与动物用转基因微生物属于同一物种的本地微一物以及其他生物物种在获得该遗传物质(完整的转基因或其一部分)后,有可能存在其演化为新的有害生物或增强有害生物危害性的风险。例如,有多篇研究报告报道,猪伪狂犬病病毒基因缺失疫苗株可以与野生型强毒株进行基因重组,从而使重组病毒毒力增强,并且失去诊断标记基因,进一步则可导致标准血清学试验不能检测的强毒株扩散,使疫病扑灭计划难以实现。因此,动物用转基因微生物中的抗生素抗性基因和其也外源基因(如诊断标记基因、增强生存竞争能力或传播扩散能的基因等)向自然环境中的本地微生物或其他生物发生遗传物质转移的可能性及其可能带来的生态环境影响也是生态学家十分担忧的一个问题。

上述两个方面构成了科学家和公众对动物用转基因微生物环境释放安全性问题的担心。与100多年研制常规弱毒疫苗的悠久历史相比,动物用转基因微生物疫羁研究和开发实践的时间还是比较短暂的。目前的科学技术水平还达不到可以完全预测转基因在受体微生物遗传背景中的全部表现的程度,即我们对于转基因微生物可能出现的新组合和新性状及其潜在的危害性还缺逐足够的认识和预见能力。

尽管如此,就动物用疫苗而言,传统的常规技术生产的动物用微生物疫苗也不同程度地存在安全性问题。有的灭活疫苗因内毒素或地敏原可以导致靶动物的过敏反应,甚至导致死亡;大多数减毒活疫苗在动物上都存在不同程度的毒力问题,并且在环境中有可能出现毒力返强;有的疫苗株对靶动物安全性良好,但对非靶动物存在珲一的致病性等。

当前,一些重大疫病的流行以新的面貌出现。过去的典型猪瘟和典型新城疫比较少见,而非典型猪瘟和新城疫时有发生;马立克氏病病毒超强毒株和传染性法氏囊病病毒变异株引起的疾病显着增多;传染性支气和炎呼吸型较少见,而肾病变型和腺胃型比比皆是;大肠杆菌除引起幼龄动物腹泻外,还可使成年畜禽发病,而且临床病型显着增多;猪链球菌病的病原过去以C群兽疫链球菌为主,近来发现II型链球菌对猪的危害甚大,而且感染人类,并可引起死亡。这些疫病流行的新形式纵然与疫病的流行规律、疫苗使用不当等诸多因素有关,但与一些活疫苗的使用致使野生病原株发生选择性逃逸变异不无关系。

生物安全控制

既然动物用转基因微生物环境释放后可能产生安全性问题,为了防范于未然,对其进行生物安全控制是非常必要的。对动物用转基因微生物环境释放后实施生物安全控制的内容包括:法律法规体系的建立、有效的生物安全管理、严格的安全性评价和切实可行的安全控制措施等。

法律法规体系的建立世界各国,特别是发达国家对转基因技术及其产业化都极为重视,许多国家制订了相关的法律、法规和条例,以加强管理和控制。经济合作和发展组织、世界卫生组织等国际组织也积极进行协调,试图建立众多国家都能接受的生物技术产业统一管理的标准和程序。

生物安全管理目前,大多数国家对生物技术及其产品的管理模式是,在法律、法规和条例的指导下,由政府有关部门行使管理权。美国、加拿大等国对动物用转基因微生物及其产品的管理是,依据《病毒、血清、毒素法》、《国家环境政策法》和相关的《联邦法规》等,由农业部和国家环保局实施分类管理。对灭活类产品按照常规产品的要求进行管理,而对活性产品的环境释放和商品化则实行较为严格的生物安全管理。

生物安全性评价生物安全性评价是对动物用转基因微生物实施安全控制和管理的重要环节,是核心和基础;科学、公正的安全性评价为安全管理提供决策的依据。对动物用转基因微生物进行安全性评价,首先需确定其生物安全等级;和其他遗传工程体一样,一般将动物用转基因微生物分为四个安全等级,并且实行分级管理。大多数国家采取“个案”分析和“实质等同性”的原则,对动物用转基因微生物及其产品进行安全性评价;并且根据安全性评价的结果,对一些可能出现的潜在危害采取相应的安全防范措施。

生物安全控制措施生物安全控制措施是针对生物安全所采取的技术防范措施,其目的是将生物技术工作中可能发生的潜在危害降低到程度。在对基因工程工作进行生物安全性评价,且评定其生物安全等级后,在其工作进程中就应采取相应的安全控制措施。按照其性质,可将生物安全控制措施分为物理、化学、生物、环境和规模等控制措施;按照不同的工作阶段,将动物用转基因微生物的生物安全控制措施分为试验研究、中间试制、环境释放和试生产阶段的控制措施,而制品的贮运、销售及使用控制措施、应急措施、废弃物的处理等则包含在这四个阶段中。在试验研究阶段,主要是实验室生物安全等级和动物试验生物安全等级控制;环境释放时主要是动物防疫和检疫控制及环境监测;而在中间试制和试生产阶段,则主要是兽药生产质量管理规范控制。

人们对动物用转基因微生物的环境释放,是否会给人类、动物和生态环境带来危险,还存在种种疑虑(如重组疫苗株与野生株可能发生基因重组改变致病性等问题)。但是,通过采取适当的生物安全控制对策和措施,可以将这些风险减少程度,甚至不发生。

饲料安全工程

饲料安全是指饲料中不应含有对饲养动物的健康与生产性能造成实际危害的有毒、有害物质或因素,并且这类有毒、有害物质或因素不会在畜产品中残留、蓄积和转移而危害人体健康或对人类的生存环境构成威胁。饲料安全工程是解决饲料安全问题的重要战略性措施。

饲料安全工程的建设目标是建立饲料安全保障体系,依法加大对饲料和饲料添加剂生产、经营和使用环节的监督管理,使用我国饲料产品总体合格率达到95%以上,添加剂及其预混合饲料总体合格率达到90%以上,违禁药品检出率在5%以下。实施饲料安全工程的意义在于:

饲料安全工程的实施有利于养殖业持续发展、促进农民增收和维护社会稳定;饲料安全工程的实施有利于保障人民身体健康和保护生态环境;饲料安全工程的实施有利于提高饲料产品质量,增强养殖业出口创汇能力。

此外,饲料安全工程的实施还有利于尽快改善我国饲料监测手段,提高检测能力、评价能力和信息处理能力,同时也有利于《饲料与饲料添加剂管理条例》的贯彻执行。

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