第三章 轉基因動物的安全性

第三章轉基因動物的安全性第一節(jié)

轉基因動物概況第二節(jié)

轉基因動物安全性評價概況

第三節(jié)

轉基因動物的安全管理第一節(jié)轉基因動物概況轉基因動物是指采用基因工程手段將外源基因有目的、有計劃地導入受體動物的基因組中,從而改變受體動物的性狀，獲得新功能，并能穩(wěn)定遺傳的遺傳改造動物體.世界上首例轉基因動物是1982年問世的轉大鼠生長素基因小鼠(Palmiter).動物轉基因技術是人類基于現(xiàn)代分子生物學、動物胚胎學和生物工程學而有目的、有計劃、有預見地改變動物遺傳組成的一項綜合性技術體系.一、轉基因動物的研究現(xiàn)狀1

國外轉基因動物研究轉基因動物育種研究：1982年Palmiter等將大鼠生長激素(GH)基因導入小鼠受精卵中獲得轉基因“超級鼠”；世界各國都相繼在兔、羊、豬、牛、狗、雞、魚等動物獲得轉基因成功。1988年從雞DNA文庫中克隆了一個刺激肌肉發(fā)育的基因SKI導人小鼠受精卵,獲得轉基因小鼠的體脂減少明顯,但同時出現(xiàn)骨胳肌肥大癥。Pursel(1993)將感染綿羊visna病毒LRT與該病毒外殼蛋白編碼序列相連,直接用微注射法導人綿羊受精卵,獲得3頭轉基因羊。

轉基因動物作為生物反應器的研究：Gorden等人1987年在轉基因小鼠乳腺中表達了人的tPA基因；1991年英國人Wright將綿羊BLG基因調(diào)控區(qū)與抗胰蛋白酶基因相連,經(jīng)微注射獲得4頭轉基因綿羊,在乳汁中高水平地表達,泌乳7周齡時,不同轉基因個體間表達量變化范圍為1.5-37.5g/L,其中1頭轉基因羊乳汁中的表達量超過了乳汁總蛋白的50%;1992年Velander在轉基因豬乳腺中表達了人C蛋白基因；預計到2010年僅在農(nóng)業(yè)領域中的出口額有75億美元來自轉基因動物品種：而利用轉基因動物制作生物反應器生產(chǎn)藥物和功能蛋白的銷售額預計可達500億美元。2

國內(nèi)轉基因動物研究1984年開始轉基因動物的研究，先后成功獲得轉基因小鼠、轉基因克隆牛、轉基因免、轉基因山羊、轉基因豬、轉基因魚等。除了可能獲得轉基因禽畜新品種(抗瘋牛病克隆牛、抗口蹄疫豬、抗流感雞、快速生長的轉基因羊等)外，獲得的轉基因動物產(chǎn)品還有：人凝血因子IX、衰變加速因子DAF、人抗胰蛋白酶、人乳鐵蛋白、糖磷脂酰肌醇錨定蛋白CD59、人類溶菌酶、等等。轉基因動物得率低、表達率低、難以穩(wěn)定傳代，真正商業(yè)化應用的并不多。3

轉基因動物的應用3.1

利用轉基因動物技術進行動物個體改造提高適應性和抗病力(抗病基因、抗體)促生長基因的轉移---有效促進動物生長,提高生產(chǎn)性能(生長快、體大、瘦肉率高)轉基因動物寵物(體小、瑩光、彩色)3.2

轉基因動物在醫(yī)藥上的應用動物生物反應器生產(chǎn)珍稀治療用藥、疫苗疾病模型---轉發(fā)病基因動物了解發(fā)病過程和對候選治療藥物的反應器官移植轉基因保健食品(低脂、高必須氨基酸)二、存在的問題4.1

技術性問題目的基因插入的隨機性使轉基因效率低插入位置不同影響自身和其他基因表達效率基因調(diào)控的復雜性和表觀遺傳調(diào)節(jié)的影響轉基因動物壽命通常較短，轉基因傳代穩(wěn)定性較差4.2安全性問題轉基因對宿主動物影響：壽命短、健康差、成活低轉基因動物對環(huán)境影響：基因漂移、多態(tài)性降低

可能成為入侵生物轉基因動物源食品安全：毒性、過敏、異常反應社會倫理問題：種的界限、動物權利、素食者抗議生物恐怖：超級動物、亂倫、基因武器物種亂倫之后物種亂倫之后小腦綜合癥

患者第二節(jié)

轉基因動物的安全性評價根據(jù)國務院《農(nóng)業(yè)轉基因生物安全管理條例》、農(nóng)業(yè)部《農(nóng)業(yè)轉基因生物安全評價管理辦法》和衛(wèi)生部《轉基因食品衛(wèi)生管理辦法》，轉基因動物與其他農(nóng)業(yè)轉基因生物一樣，需要納入生物安全管理，進行安全性評價。轉基因動物的安全性評價將按照其對人、動植物、微生物和生態(tài)環(huán)境的危險程度，分為

I-IV

級。安全等級

I—尚不存在危險；安全等級

II—具有低度危險；安全等級

III—具有中度危險；安全等級

IV—具有高度危險；一、受體動物(宿主)的安全性評價1

評價內(nèi)容受體動物背景資料：學名、分類地位、來源、應用狀況及應用過程中的安全記錄，演變成有害動物的可能性。受體動物的生物學特性：特征特性、生活習性、繁殖建群能力、競爭性和侵占性、對人畜的攻擊性或毒性、對生態(tài)環(huán)境的影響。受體動物病原體狀況及潛在影響：是否為某種病原的宿主及發(fā)病狀況、其疾病是否有傳染性、人畜共患的可能性、病原體對生態(tài)環(huán)境的影響。受體動物的生態(tài)環(huán)境：地理分布、自然生境、其釋放是否對原有生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。受體動物的遺傳變異及其影響：遺傳穩(wěn)定性、與其近緣種雜交的可能性、變異表型及其影響。2

受體動物安全等級有其劃分標準根據(jù)受體動物的特性及其安全措施的有效性劃分為4個安全等級。安全等級劃分標準

I-

對人健康和生態(tài)環(huán)境未曾發(fā)生過不良影響

；或演化成有害生物的可能性極??；或僅用于特殊研究，存活期短，自然環(huán)境中仍難以存活。II

-對人健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生低度危險，但通過采取安全控制措施避免其危害。III-對人健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生中度危險，但通過采取安全控制措施基本上可以避免其危害。IV-對人健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生高度危險，而且尚無適當?shù)陌踩刂拼胧﹣肀苊馄湮：Α?

基因轉移的受體細胞動物轉基因的受體細胞主要是生殖細胞，如卵細胞、精子、受精卵或胚胎細胞，須經(jīng)過胚胎發(fā)育才能得到轉基因生物，因此動物基因轉移的途徑極為有限，且成功率遠遠低于微生物和植物。原生殖細胞：性細胞的前身，可分化為精子或卵細胞。禽類的原生殖細胞容易分離、培養(yǎng)和冷凍，是轉基因的良好受體。配子：指卵細胞和精子，能把其攜帶的遺傳信息包括外源基因通過受精傳遞給下一代的受精卵。受精卵或胚性細胞團：是全能性或具有較高全能性的細胞，其遺傳信息包括外源基因可在個體發(fā)育中逐步表達出來。但早期胚胎或囊胚作為受體制備的轉基因動物多為嵌合體。受精卵為受體去核卵細胞為受體的轉基因操作二、基因操作的安全性評價1

基因操作安全性評價的內(nèi)容實際插入或刪除序列的資料：插入序列的大小和結構、目的基因在載體上插入位置；插入序列拷貝數(shù)，目的基因編碼的氨基酸序列推測；載體和目的基因來源、是否致病性或轉變?yōu)橹虏⌒?。載體插入?yún)^(qū)域各片段的資料：啟動子、終止子、報告基因的來源、大小及功能；表達序列調(diào)控區(qū)的來源及功能；轉基因的方法等。插入序列表達的資料：插入序列的檢測方法，插入序列表達的器官、組織，插入序列的表達量。2轉基因操作的安全性轉基因及其表達系統(tǒng)：目的基因編碼的天然蛋白質的安全性；轉基因構件及其序列或酶切圖譜、轉基因對受體動物及其近緣種的安全性；轉錄調(diào)控區(qū)、調(diào)控機理、及其對受體動物及其近緣種表達調(diào)控的影響。外源基因整合位置及其對受體基因組特定基因的影響：基因整合的位置、受阻斷或缺失靶基因的功能，對受體動物生活力或生殖能力的影響。轉基因及其表達產(chǎn)物的安全性鑒定：非目的基因片段對受體動物及其近緣種的安全性；目的基因表達產(chǎn)物的安全性。轉基因體系安全性評價：主要針對病毒類載體。三、轉基因動物的安全性評價1

轉基因動物安全性評價的內(nèi)容轉基因動物在自然界中的存活能力；繁殖、遺傳及其他生物學特性。插入序列的遺傳穩(wěn)定性、表達產(chǎn)物、表達量及其組織器官分布。插入序列的轉移能力及轉移后的可能后果轉基因性狀和轉基因操作對人健康或生態(tài)環(huán)境的危害或潛在危險。轉基因動物插入序列及其表達的檢測鑒定技術及其有效性。2

目的基因克隆、體外重組及轉基因動物制備方法轉基因動物生產(chǎn)中目的基因克隆和體外重組：

選擇目的基因和載體的安全性；

組裝完整的表達栽體的安全性；外源基因(目的基因)擴增制備、貯藏的安全性。轉基因動物的制作方法：

顯微注射—隨機整合、插入突變；

精子載體法—體外授精法

卵母細胞內(nèi)精子顯微注射法

即將正常精子進行破膜處理后，與帶目的基因的表達載體共孵育，然后通過顯微注射注入處于減數(shù)分裂II期的卵母細胞質中，受精后將早期胚胎轉入母體子宮內(nèi)發(fā)育成后代轉基因動物。顯微注射法體外授精法逆轉錄病毒載體法：

逆轉錄病毒是一種單鏈RNA病毒，能直接感染宿主細胞，在細胞內(nèi)病毒RNA反轉錄為DNA。整合到細胞基因組DNA中；

病毒DNA中段可被取代，重組后的DNA同樣能夠整合到細胞基因組DNA中，并能被轉錄和包裝；

目的基因能以逆轉錄病毒為媒介轉移至受體動物中，制備轉基因動物。逆轉錄病毒載體法操作簡單、效果穩(wěn)定、外源基因整合率高、宿主范圍廣；但容量有限、難以整合進生殖系統(tǒng)；有可能激活某些有害基因(如原癌基因)或失活某些有用基因(如腫瘤抑制基因、細胞凋亡相關基因)。胚胎干細胞介導的基因轉移胚胎干細胞是指囊胚期內(nèi)細胞團中尚未分化的細胞，理論上是全能性的細胞，在一定條件下可分化為其他類型的細胞，也可發(fā)育成完整個體。

將目的基因轉移入胚胎干細胞，再重新導入囊胚中，可培育出轉基因動物個體，但得到的多是嵌合體，有些能傳代表達目的基因。體細胞基因轉移和克隆

以體細胞為轉基因受體，導入目的基因后再進行體細胞擴增，將擴增的細胞作為供體，將其細胞核導入去核受精卵中，培養(yǎng)到胚細胞團后植入子宮發(fā)育為新個體表達目的基因?；虼虬蟹ā苯訉⒛康幕蛲ㄟ^基因槍射入受體細胞，多拷貝進入，少數(shù)重組。

體細胞基因轉移和克隆