转基因动物的安全性.ppt

生物安全 Biosafety 授课教师 马建华晋中学院生物科学与技术学院 生物安全学 第一章绪论第二章转基因植物的安全性第三章转基因动物的安全性第四章转基因水生生物的安全性第五章动 植物用转基因微生物的安全性第六章兽用基因工程生物制品的安全性第七章转基因食品的安全性第八章生物多样性的安全性第九章实验室生物安全第十章生物恐怖的危害和防御 第三章转基因动物的安全性 第一节转基因动物概况第二节转基因动物的安全性评价概况第三节转基因动物的安全管理 第三章转基因动物的安全性 第一节转基因动物概况 1 转基因动物的发展概况2 转基因动物存在的问题 1 转基因动物的发展概况 转基因动物概念转基因动物的研究现状转基因动物的应用 1 转基因动物的发展概况 转基因动物 指采用基因工程手段将外源基因有目的 有计划地导入受体动物的基因组中 从而改变受体动物的性状 获得新功能 并能稳定遗传的遗传改造动物体 世界上首例转基因动物是1982年问世的转大鼠生长激素小鼠 Palmiter 超级小鼠 世界各国都相继在兔 羊 猪 牛 狗 鸡 鱼等动物获得转基因成功 1 转基因动物的发展概况 转基因动物概念转基因动物的研究现状转基因动物的应用 1 转基因动物的发展概况 转基因动物的研究现状 国外转基因动物的研究现状 我国转基因动物的研究现状 1 转基因动物的发展概况 转基因动物的研究现状 国外转基因动物的研究现状 育种和生物反应器 转基因动物在动物育种方面的研究进展 1985年美国生产出转基因兔 羊和猪 1 转基因动物的发展概况 转基因在动物育种中的作用 提高家畜奶 肉产量和质量 即提高生长率 饲料利用率和抗病力等 将生长素基因 GH 转入动物中 提高生长速率 瘦肉率 1988年 澳大利亚教授将生长激素基因注入猪受精卵 获得 超级猪 生长速度提高11 8 14 2 饲料利用率提高10 瘦肉率显著增加 1 转基因动物的发展概况 通过转基因获得不饱和脂肪酸含量高的动物 猪 牛 羊 食用这种肉类 对预防心脑血管疾病有作用 2008年 我国武汉培育成功转基因保健猪 预防心血管疾病 转人乳清蛋白 乳铁蛋白的转基因羊 牛 提高羊乳 牛乳营养价值 抗病方面有 疯牛病 禽流感 口蹄疫 猪瘟等 1986年 英国疯牛病 宰杀约30万头牛 损失400亿 1 转基因动物的发展概况 转基因动物作为生物反应器方面的研究进展 1987年在转基因小鼠乳腺中表达了人的tPA基因 1991年英国人在绵羊乳腺中表达了人的抗胰蛋白酶基因 1991年 美国成功获得产生人大量凝血红蛋白的转基因猪 转基因猪乳汁中人凝血因子的含量比人血浆中高10倍 1992年美国在转基因猪乳腺中表达了人C蛋白基因 2004年 韩国科学家将治疗脑血栓的遗传因子基因注入猪受精卵 成功培育出通过乳汁和尿生产治疗脑血栓物质的生化猪 乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因山羊 1 转基因动物的发展概况 转基因动物的研究现状 国外转基因动物的研究现状 我国转基因动物的研究现状 1 转基因动物的发展概况 转基因动物的研究现状 我国转基因动物的研究现状 1984年开始转基因动物的研究 先后成功获得转基因小鼠 转基因克隆牛 转基因免 转基因山羊 转基因猪 转基因鱼等 2000年 我国生产出第一批合成人血清蛋白的转基因猪 将人的抗胰蛋白酶基因导入绵羊 绵羊乳汁中含抗胰蛋白酶 获得转基因禽畜新品种 抗疯牛病克隆牛 抗口蹄疫猪 抗流感鸡 快速生长的转基因羊等 获得的转基因动物产品有 人凝血因子IX 衰变加速因子AF 人抗胰蛋白酶 人乳铁蛋白 糖磷脂酰肌醇锚定蛋白CD59 人类溶菌酶等等 1 转基因动物的发展概况 转基因动物概念转基因动物的研究现状转基因动物的应用 1 转基因动物的发展概况 转基因动物的应用 生产 医药 转基因动物在生产中的应用 转基因动物在医药上的应用 1 转基因动物的发展概况 转基因动物在生产中的应用提高适应性和抗病力 抗病基因 抗体 对家禽进行转基因 有效提高耐寒能力 抗病能力 改善其性状 如抗疯牛病 禽流感 口蹄疫 狂犬病等 1 转基因动物的发展概况 转基因动物在生产中的应用有效促进动物生长 提高生产性能 生长快 体大 瘦肉率高 通过导入外源性生长激素基因 改造动物原有的基因组 从而达到加快动物生长速度 有效提高肉 蛋 奶等产品的产量 1985年 科学家第一次将人的生长激素基因导入猪的受精卵获得成功 使猪的生长速度和饲料利用率显著提高 1 转基因动物的发展概况 转基因动物在生产中的应用动物生物反应器 利用转基因活体动物的某种能够高效表达外源蛋白的器官或组织 来进行工业化生产活性功能蛋白的技术 这些蛋白一般是营养保健蛋白或药用蛋白 动物乳腺生物反应器是目前生产外源蛋白最有效的生物反应器 利用乳腺反应器可以生产人们需要的各种珍贵药用蛋白及保健蛋白 提高奶制品的营养价值 改善人类的饮食 是公认的生产重组蛋白质的理想器官 1 转基因动物的发展概况 转基因动物的应用 生产 医药 转基因动物在生产中的应用 转基因动物在医药上的应用 1 转基因动物的发展概况 转基因动物在医药上的应用建立人类疾病模型转基因动物作为人类疾病模型可以代替传统的动物模型进行药物筛选具有准确 试验次数少 经济 显著缩短试验时间的优点 利用转基因小鼠 研究乙型肝炎病毒X蛋白在细胞凋亡中的作用 阿尔茨海默症 AD 转基因动物模型有助于了解AD的发病机制 进一步研究针对病因治疗AD的药物 1 转基因动物的发展概况 转基因动物在医药上的应用异种器官移植人体器官的缺乏一直是困扰医学界的难题 异种器官移植有可能成为解决移植器官短缺的有效途径 猪是最有希望成为人体器官移植的供体动物 因为其器官在大小 结构和功能上与人体器官相近 猪易于繁殖 供应量大 而且费用低廉 产业化的前景乐观 1906年 将猪肾移植给肾衰竭妇女 存活三天 器官排异 1993年英国剑桥 伊姆朗公司培育成功37头转基因猪 可防止人们对新移植器官产生排斥现象 1 转基因动物的发展概况 转基因动物在医药上的应用培育转基因动物作为宠物第一种上市的转基因动物宠物为转绿色荧光蛋白基因的斑马鱼 1 转基因动物的发展概况 转基因动物在医药上的应用转基因动物性食品动物性食品是人类食物的重要来源 动物中含有较多饱和脂肪酸 引起高血脂 高胆固醇等疾病 而不饱和脂肪酸有益于心血管健康 转基因动物食品的一个重要方面就是提高动物不饱和脂肪酸 2002年日本成功培育出了比普通猪不饱和脂肪酸含量高20 的转基因猪 第三章转基因动物的安全性 第一节转基因动物概况 1 转基因动物的发展概况2 转基因动物存在的问题 2 转基因动物存在的问题 技术性问题安全性问题 2 转基因动物存在的问题 技术性问题 目的基因插入的随机性导致转基因阳性 个体出现不育 胚胎死亡 畸形流产等异常现象 制作转基因动物效率低 转基因的表达水平低 基因整合的机制尚不清楚 2 转基因动物存在的问题 技术性问题安全性问题 2 转基因动物存在的问题 安全性问题 转基因对宿主动物影响 寿命短 健康差 成活低如 2002年克隆羊 多利 的早逝克隆动物比普通动物的端粒短 且存在严重的免疫功能缺陷 转基因动物对环境影响 基因漂移破坏遗传多样性 2 转基因动物存在的问题 安全性问题 转基因动物源食品安全 毒性 过敏 异常反应在孟山都公司吃了转基因玉米的老鼠 其血液和肾脏中出现异常反应 用基因工程细菌生产的食品添加剂 色氨酸 曾导致37人死亡 1500人残疾 社会伦理问题 种的界限 动物权利宗教界人士反对转基因技术 动物保护组织对动物模型的使用持反对态度 第三章转基因动物的安全性 第一节转基因动物概况第二节转基因动物的安全性评价概况第三节转基因动物的安全管理 第三章转基因动物的安全性 第二节转基因动物的安全性评价概况 1 受体动物的安全性评价2 基因操作的安全性评价3 转基因动物的安全性评价4 转基因动物产品的安全性评价5 转基因动物食品的安全性评价 1 受体动物的安全性评价 根据 农业转基因生物安全评价管理办法 转基因动物与其他农业转基因生物一样 需要纳入生物安全管理 进行安全性评价 转基因动物的安全性评价将按照其对人 动植物 微生物和生态环境的危险程度 分为I IV级 安全等级I 尚不存在危险 安全等级II 具有低度危险 安全等级III 具有中度危险 安全等级IV 具有高度危险 1 受体动物的安全性评价 受体动物背景资料 学名 分类地位 来源 应用状况及应用过程中的安全记录 演变成有害动物的可能性 受体动物的生物学特性 特征特性 生活习性 繁殖建群能力 竞争性和侵占性 对人畜的攻击性或毒性 对生态环境的影响 受体动物安全性评价的内容 1 受体动物的安全性评价 受体动物病原体状况及潜在影响 是否为某种病原的宿主及发病状况 其疾病是否有传染性 人畜共患的可能性 病原体对生态环境的影响 受体动物的生态环境 地理分布 自然生境 其释放是否对原有生态环境产生不良影响 受体动物的遗传变异及其影响 遗传稳定性 与其近缘种杂交的可能性 变异表型及其影响 2 生物安全性评价 受体动物的安全等级及划分标准 1 受体动物的安全性评价 动物转基因的受体细胞主要是生殖细胞 如卵细胞 精子 受精卵或胚胎细胞 须经过胚胎发育才能得到转基因生物 因此动物基因转移的途径极为有限 且成功率远远低于微生物和植物 动物基因转移的受体细胞 1 受体动物的安全性评价 原生殖细胞 性细胞的前身 可分化为精子或卵细胞 禽类的原生殖细胞容易分离 培养和冷冻 是转基因的良好受体 配子 指卵细胞和精子 能把其携带的遗传信息包括外源基因通过受精传递给下一代的受精卵 受精卵或胚性细胞团 是全能性或具有较高全能性的细胞 其遗传信息包括外源基因可在个体发育中逐步表达出来 动物基因转移的受体细胞 1 受体动物的安全性评价 第三章转基因动物的安全性 第二节转基因动物的安全性评价概况 1 受体动物的安全性评价2 基因操作的安全性评价3 转基因动物的安全性评价4 转基因动物产品的安全性评价5 转基因动物食品的安全性评价 2 基因操作的安全性评价 实际插入或删除序列的资料 插入序列的大小和结构 目的基因在载体上插入位置 插入序列拷贝数 目的基因编码的氨基酸序列推测 载体和目的基因来源 是否致病性或转变为致病性 载体插入区域各片段的资料 启动子 终止子 报告基因的来源 大小及功能 表达序列调控区的来源及功能 转基因的方法等 插入序列表达的资料 插入序列的检测方法 插入序列表达的器官 组织 插入序列的表达量 基因操作安全性评价的内容 2 基因操作的安全性评价 转基因及其表达系统 目的基因编码的天然蛋白质的安全性 转基因构件及其序列或酶切图谱 转基因对受体动物及其近缘种的安全性 转录调控区 调控机理 及其对受体动物及其近缘种表达调控的影响 外源基因整合位置及其对受体基因组特定基因的影响 基因整合的位置 受阻断或缺失靶基因的功能 对受体动物生活力或生殖能力的影响 转基因操作的安全性 2 基因操作的安全性评价 转基因及其表达产物的安全性鉴定 在制作转基因动物的过程中 为了提高转基因动物的制作效率 需要用标记基因对早期胚胎进行筛选 而且这些标记基因会导致过敏效应和毒性效应 这样就需要对标记基因及其表达产物进行安全检测 转基因体系安全性评价 转基因动物的不同的制作方法 安全性评价不同 因此详细说明采用的是哪一种基因导入法 用病毒类载体制作转基因动物时 这些载体的一些表达产物 有可能对人类和动物带来潜在的危害 使用此类方法制作的转基因动物 需要经过严格的测试和检验后才可以使用 转基因操作的安全性 第三章转基因动物的安全性 第二节转基因动物的安全性评价概况 1 受体动物的安全性评价2 基因操作的安全性评价3 转基因动物的安全性评价4 转基因动物产品的安全性评价5 转基因动物食品的安全性评价 3 转基因动物的安全性评价 转基因动物在自然界中的存活能力 繁殖 遗传及其他生物学特性 插入序列的遗传稳定性 表达产物 表达量及其组织器官分布 插入序列的转移能力及转移后的可能后果 转基因性状和转基因操作对人健康或生态环境的危害或潜在危险 转基因动物插入序列及其表达的检测鉴定技术及其有效性 转基因动物安全性评价的内容 3 转基因动物的安全性评价 转基因动物子代数量少 分析转基因效应时个体差异较大 评价结果不可靠 转基因动物在安全性方面易跟踪 易控制 转基因动物与转基因植物安全性评价的不同 3 转基因动物的安全性评价 转基因动物的护养环境详细说明 保证转基因动物的健康 转基因动物的处置和副产品的利用 退役和死亡的转基因动物的处置应参照有关条例进行 转基因动物的保护与饲养 3 转基因动物的安全性评价 遗传稳定性评价稳定性通过southern杂交或测序方法检测 表达稳定性评价研究表明 随着转基因传递代数的不断增加 转基因表达水平降低 转基因的稳定性 应从表达量来确定 表达量较低的 生产时不应使用 转基因动物稳定性评价 3 转基因动物的安全性评价 显微注射技术逆转录病毒载体技术胚胎干细胞 ES细胞 技术 转基因动物制作方法 见视频 第三章转基因动物的安全性 第二节转基因动物的安全性评价概况 1 受体动物的安全性评价2 基因操作的安全性评价3 转基因动物的安全性评价4 转基因动物产品的安全性评价5 转基因动物食品的安全性评价 4 转基因动物产品的安全性评价 转基因动物产品的稳定性 生产 加工活动对转基因动物安全性的影响 转基因动物产品与转基因动物在环境安全性方面的差异 转基因动物产品与转基因动物在对人类健康影响方面的差异 转基因动物产品安全性评价的内容 4 转基因动物产品的安全性评价 实质等同性原则 生物技术食品是否与目前市场上销售的传统食品 具有实质等同性 要求转基因食品和它所替代的传统食品同样安全 转基因动物产品安全性评价的原则 4 转基因动物产品的安全性评价 转基因产物的回收及生产批号确定转基因产物的回收 从挤奶 放血 和摘取组织做起 设计的回收程序需确保产品的安全性 无菌性以及纯度达到最佳水平 确定生产批号的条件与标准 动物批量大小 收储时间 原料无菌过滤前经历时间 认可标准 产品质量及生产过程监测及检验方法每灵敏度 转基因动物产品的纯化与鉴定 4 转基因动物产品的安全性评价 宿主动物的不定因子 产物组织来源及病原检测许多种动物用作生产医药产品的宿主 但因缺乏经验 对有些宿主存在的不定因子可能带来潜在的安全性问题 不定因子或化学污染物存在及随产品分离纯化而浓集到产品中 转基因动物来源的材料潜在地含有各种人类病原体 因此 生产时必须具备确保产品安全的分析方法和纯化程序 确保检测方法的有效性及灵敏度 转基因动物产品的纯化与鉴定 第三章转基因动物的安全性 第二节转基因动物的安全性评价概况 1 受体动物的安全性评价2 基因操作的安全性评价3 转基因动物的安全性评价4 转基因动物产品的安全性评价5 转基因动物食品的安全性评价 5 转基因动物食品的安全性评价 转基因在新遗传背景中可能的相互作用及影响 转基因动物食品出现的新组合 新性状及影响 转基因动物食品与常规天然食品的安全性差异 转基因动物食品安全性评价的必要性 5 转基因动物食品的安全性评价 科学性原则实质同等原则实质同等原则为起点 即要求转基因食品与其所替代的传统食品至少要同样安全 个案原则以个案分析为基础 每只转基因动物都要以其亲本动物为对照 至少要同样安全才进行评价逐步原则 转基因动物食品安全性评价的原则 5 转基因动物食品的安全性评价 外源基因的安全性 对受体动物 人健康 环境基因载体的安全性 标记基因 致病性 抗药性转基因过程的安全性 插入 重组 拷贝数转基因表达的安全性 毒性 致敏 食用安全 转基因动物食品安全性评价的主要内容 5 转基因动物食品的安全性评价 毒性 对于转基因动物食品应对关键的营养素 毒素进行分析比较 还应检测毒素成分有无变化 插入基因是否导致了毒素含量变化或产生新的毒素 检测方法包括 mRNA分析 基因毒性和细胞毒性分析 过敏 转基因表达物进行氨基酸序列分析 检测是否为过敏原 是否具有过敏史或具有潜在致敏性 转基因动物食品安全的检测指标 5 转基因动物食品的安全性评价 激素 激素可用于动物增重 或提高动物食品质量 激素类物质的作用是长期的 因此即使微量的改变 也可能给人的生理带来永久的变化 所以含激素类的食品安全性问题是绝不能忽视的 转激素基因动物食品激素水平是否显明提高 加工食品中激素残留量必须低于安全水平 否则不允许进入市场销售 标记基因 直接毒性与潜在毒性 水平转移 转基因动物食品安全的检测指标 第三章转基因动物的安全性 第一节转基因动物概况第二节转基因动物的安全性评价概况第三节转基因动物的安全管理 第三章转基因动物的安全性 第三节转基因动物的安全管理 1 国外的安全管理2 国内的安全管理 1 国外的安全管理 转基因动物食品安全管理包括 制定政策法规 规范评价内容 评价对象 评价程序 评价指标 指定评价的组织管理机构 美国 由USDA FD