生物安全讲义提纲

1、生物安全讲义提纲第一章 绪论第一节现代生物技术进步一、生物技术概述1、生物技术的基本要素：Ø 采用现代生命科学的基础理论和技术；Ø 应用生物材料或生物系统；Ø 通过一定的工程系统（生产工艺、设备等）获得产品或提供服务。生物技术的定义：以现代生命科学理论为基础，利用生物体及其细胞的、亚细胞的和分子的组成部分，结合工程学、信息学等手段开展研究及制造产品，或改造动物、植物、微生物等，并使其具有所期望的品质、特性，从而为社会提供商品和服务的综合性技术体系。2、生物技术的发展沿革1）近代生物学发展历程：Ø 19世纪30年代末，德国人施莱登和施旺共同创造了细胞学说。

2、Ø 1857年，孟德尔通过豌豆杂交试验发现“遗传因子”，发现遗传定律。Ø 1910年，Morgan通过果蝇白眼突变研究，确证基因在染色体上，即“基因论” 。Ø 20世纪60年代，法国科学家Jacob和Monod发现存在3种不同的基因，即结构基因、操纵基因和调节基因，获“诺贝尔”奖。Ø 1953年，Watson和Crick创立DNA分子双螺旋结构，开创了从分子水平揭示生命现象本质的新纪元；Ø 1970年，Smith、Wilcox和Kelly分离了第一个核酸限制性内切酶，使得有目的地切割DNA成为可能；Ø 1972年，Jackson和Be

3、rg利用限制性内切酶和连接酶，得到体外重组DNA分子，建立了重组DNA时代，将其带入基因时代。Ø 1990年，人类基因组计划付诸实施。2）最新现代生物技术群：Ø 酶或细胞固定化技术、细胞或原生质体融合技术。Ø 细胞大规模培养技术、生物反应器技术。Ø 花药和小孢子培养双单倍体育种技术。Ø 植物茎尖脱毒技术、离体快速繁殖技术。Ø 动植物转基因技术、蛋白质工程技术。Ø 胚胎工程技术、组织工程技术、动物克隆技术。Ø 基因组测序分析技术、基因治疗技术。Ø PCR扩增技术、DNA分子标记技术、蛋白质组学技术、生物芯片

4、技术。3、生物技术的内容：Ø 基因工程；Ø 细胞工程；Ø 微生物工程；Ø 酶工程和生化工程；Ø 基因组计划引起的新兴生物技术：全自动核酸测序技术、结构和功能基因组学技术、生物芯片技术。二、生物技术发展概况1、世界生物技术发展概况Ø 生物技术产品销售额增长迅速；Ø 新医药是当前生物技术的主体产品；Ø 生物技术发展的“第二个浪潮”将在农业领域掀起。2、我国生物技术研究和开发成就Ø 生物技术产品销售额快速增长Ø 第一个基因工程产品商品化高峰期（19961997年开始进入）Ø 细胞工程育种已产

5、生良好的社会经济效益Ø 生物农药和生物肥料迅速发展Ø 传统生物技术产业正得到改造Ø 疾病诊断技术发生重大变化三、生物技术发展趋势和存在的问题1、当前生物技术发展热点：Ø 转基因技术；Ø 基因组学技术；Ø 生物信息学技术。2、我国生物技术发展中存在的问题Ø 产品的创新性有待提高；Ø 生物技术支撑产业有待加强；Ø 生物技术产业装备落后的局面有待改变；Ø 上游与下游衔接问题有待解决。3、生物技术安全性研究亟待加强Ø 普及生物科学知识，正确认识生物技术引起的安全性问题。4、公众对生物技术存在的

6、争论Ø 转基因生物是否破坏自然生态系统、威胁生物多样性；Ø 利用转基因技术生产的产品是否会影响人类健康；Ø 专利法是否会使大型生物技术公司垄断农产品生产；Ø 生物技术法规是否有利于保护农民和消费者的权益；Ø 是否有必要对转基因商品加注标签；Ø 第三世界国家的基因资源是否应受到保护；Ø 患者或消费者是否有拒绝使用生物技术产品的权利。5、生物技术专利权与伦理道德问题第二节 生物安全§ 生物安全（广义）：在一个特定的时空范围内,由于自然和人类活动引起的外来物种迁入，并由此对当地其他物种和生态系统造成改变和危害；人为造成环

7、境的剧烈变化而对生物的多样性产生影响和威胁；在科学研究、开发、生产和应用中造成对人类健康、生存环境和社会生活有害的影响。一、转基因生物安全问题的由来1、转基因生物安全性问题的前奏§ 两次里程碑性的会议：§ 1973年，美国新罕布什尔州举行的Gordon会议；§ 1975年，美国加利福利亚举行的Asilomar会议。§ 1973年，美国新罕布什尔州举行核酸会议，即Gordon会议，讨论细菌限制性内切酶在DNA操作中的作用。§ 重组DNA技术安全性问题委员会，提出四条建议：Ø 暂时禁止两类实验的进行：一是关于制造新的、能自我复制的有潜在危

8、险的质粒实验；二是将癌基因或其他动物病毒基因与质粒或其他病毒基因相连的实验。Ø 将动物DNA和质粒或噬菌体DNA相连的实验要慎重考虑。Ø 呼吁成立顾问委员会，负责评价重组DNA的风险性。Ø 召开一次国际会议，讨论如何对待重组DNA分子可能带来的危害。2、转基因生物安全引起国际科学界的高度重视§ 1975年，美国加利福利亚举行Asilomar会议，专门讨论转基因生物的安全性问题：Ø Anderson希望美国国家科学院不要对基因工程的风险性过于夸大。Ø Curtiss倡议大家共同重视基因工程的风险性。Ø Richard Novi

9、d报告了基因工程微生物潜在风险性的研究。Ø Brenner发起了关于生物防护的讨论。Ø 生物防护：从生物学上来设立构建实验中使用的细菌和病毒，使它们只能在实验室条件下存活，只要离开实验室特有的条件，这些微生物就会死去。Ø Asilomar会议是第一次正式关于转基因生物安全性的会议，具有重要的意义。3、各国政府和国际社会对生物安全的认识和行动Ø 美国国立卫生院1976年发布重组DNA分子研究准则。Ø 美国国家环保局、农业部、食品和药物管理局共同负责转基因生物安全工作，1986年公布生物技术法规协调大纲。Ø 经济发展合作组织（OECD）颁

10、布生物技术管理条例。Ø 欧盟颁布关于控制使用基因修饰微生物的指令，欧盟对转基因生物比较谨慎。Ø 我国1990年成立重组DNA工作安全管理条例。Ø 我国1993年发布基因工程安全管理办法。Ø 我国1996年颁布农业生物基因工程安全管理实施办法。Ø 我国2000年正式签署生物多样性公约的卡塔赫纳生物安全协议书。§ 转基因植物安全性代表性事件：Ø 巴西的转基因大豆事件（1996）；Ø 苏格兰的转基因马铃薯事件（1998）；Ø 美国的黑脉金斑蝶事件（1998）。二、生物安全性评价1、目的Ø 提供科学决策

11、的依据；Ø 保障人类健康和环境安全；Ø 回答公众疑问；Ø 促进国际贸易，维护国家权益；Ø 促进生物技术可持续发展。2、程序和方法§ 安全性分级标准：基因工程安全管理办法将生物技术的安全性分为四个等级：Ø ：对人类健康和生态环境尚不存在危险Ø ：对人类健康和生态环境具有低度危险Ø ：对人类健康和生态环境具有中度危险Ø ：对人类健康和生态环境具有高度危险§ 划分程序（七个步骤）：Ø 确定受体生物的安全等级；Ø 确定基因操作对安全性的影响类型；Ø 确定遗传工程体的安全等级

12、；Ø 确定遗传工程产品的安全等级；Ø 确定接受环境对安全性的影响；Ø 确定监控措施的有效性；Ø 提出综合评价的结论和建议。F 安全性评价一般采取个案评审的原则，即针对每项基因工程工作的具体情况确定安全等级。§ 每一步都要从以下三方面进行分析：Ø 有什么危险？Ø 危险程度如何？Ø 采取哪些监控措施？3、评价的主要内容（我国）§ 对人类健康的影响和对生态环境的影响两方面。1） 受体生物的安全等级：4个等级Ø 类：对人类健康和生态环境未曾发生过不利影响，演化成有害生物的可能性极小，在自然环境中存活的可

13、能性极小；Ø 类：可能对人类健康和生态环境产生低度危险，但通过采取安全控制措施完全可以避免其危害；Ø 类：可能对人类健康和生态环境产生中度危险，但通过采取安全控制措施基本可以避免其危害；Ø 类：可能对人类健康和生态环境产生高度危险，而且尚无适当的安全控制措施来避免其在封闭设施之外发生危害。§ 受体生物安全等级评价的内容：Ø 受体生物的分类学地位Ø 原产地或起源中心、进化过程Ø 自然生境、地理分布、在环境中的作用Ø 演化成有害生物的可能性Ø 致病性、毒性、过敏性Ø 生育和繁殖特性、适应性、生存能力

14、、竞争能力Ø 传播能力、遗传交换能力和途径Ø 对非目标生物的影响、监控能力2） 基因操作对受体生物安全性的影响§ 安全类型：增加、降低、没有影响。§ 内容：Ø 目的基因、标记基因等转基因的来源、结构、功能、表达产物和方式、稳定性等；Ø 载体的来源、结构、复制、转移特性；Ø 供体生物的种类及其主要生物学特性。3） 遗传工程体的安全等级Ø 内容：对人类和其他生物体的致病性、毒性和过敏性；育性和繁殖特性，适应性和生存、竞争能力，遗传变异能力，转变成有害生物的可能性，对非目标生物和生态环境的影响。4） 遗传工程产品的安全等

15、级Ø 遗传工程产品的安全性与遗传工程体本身的安全性可能不完全相同。例如：疫苗制剂，活菌制剂与灭活制剂的安全性显然不一样。Ø 与受体生物的分级标准相同。5） 基因工程工作安全性的综合评价和建议Ø 在前面的基础上，形成对基因工程工作安全性评价的意见，提出安全性监控和管理的建议。4、评价的重要影响因素1） 熟悉程度和分析能力的影响Ø 熟悉程度；Ø 科学评价的能力和经验；Ø 定性和定量评价。2） 预期用途和潜在接受环境的影响:Ø 工作阶段:实验研究、中间试验、环境释放和商品化生产4个阶段；Ø 用途和使用方式；Ø

16、潜在接受环境。3） 安全控制措施的影响4） 风险评价的利弊平衡三、生物安全控制的措施1、生物安全控制措施的类别§ 按措施性质：Ø 物理控制措施：设置栅栏、网罩、屏障Ø 化学控制措施：对生物材料、工具等进行消毒处理Ø 生物控制措施：设置有效的隔离区及监控区、消除试验区或控制区附近可与基因工程体杂交的物种或去除繁殖器官Ø 环境控制措施：控制温度、水分、光周期Ø 规模控制措施：控制试验个体数或减少试验面积§ 按工作阶段：Ø 试验室控制措施Ø 中间试验和环境释放控制措施Ø 商品贮运、销售及使用Ø

17、; 应急措施Ø 废弃物处理Ø 其他措施2、措施的针对性§ 从我国的具体国情出发，研究采取适合我国社会经济和科技水平的切实有效的控制措施。3、安全控制措施的有效性§ 影响因素：Ø 安全性评价的科学性和可靠性。Ø 根据安全性等级，采取适应的安全控制措施。Ø 安全控制措施是否认真贯彻落实。Ø 设立长期或定期的监测调查和跟踪研究。四、生物安全管理体系及实施原则1、生物安全管理的内涵Ø 建立健全生物安全管理体系的法规体系；Ø 建立健全生物技术的安全性评价检测、监控的技术体系；Ø 建立、完善和促进

18、生物技术健康发展的政策体系和管理机制；Ø 建立生物技术产品进出口管理机制；Ø 提高生物安全的国家管理能力。Ø 总体目标：通过制定政策和法律规定，确立相关的技术准则，建立健全管理机构并完善监测和监督机制，积极发展生物技术的研究与开发，切实加强生物安全的科学技术研究，有效地将生物技术可能产生的风险降低到最低限度，以最大限度地保护人类健康和生态环境安全，促进国家经济发展和社会进步。2、我国生物安全管理的原则五、加强生物安全工作的对策Ø 健全完善生物安全管理法规体系；Ø 加强并理顺生物安全管理机构体系；Ø 支持鼓励生物安全有关领域的科学研究工

19、作；Ø 积极开展生物安全事务的国际合作与交流；Ø 重视生物安全的科学普及和培训教育工作。第二章 转基因植物的生物安全性第一节 转基因植物研究应用概况一、转基因植物的发展现状Ø 转基因植物：运用重组DNA技术将外源基因整合于受体植物基因组、改变其遗传组成后产生的植物及其后代。Ø 转基因植物通常至少含有一种非近缘物种或种的遗传基因，比如其他植物种、病毒、细菌、动物甚至于人类的基因。Ø 1983年首例转基因作物-转基因烟草问世。Ø 1986年首例转基因植物，美国Monsanto公司下属Calgene公司的延熟番茄被批准进入田间试验，1994

20、年被批准在美国上市。Ø 多与杂草及病虫害的防治有关，如抗除草剂的玉米、大豆、棉花、油菜和亚麻；抗（虫）玉米螟的玉米、抗棉铃虫和红铃虫的棉花、抗马铃薯甲虫的马铃薯；抗病毒的西葫芦、番木瓜。Ø 按作物种类看，转基因大豆和玉米发展最快。Ø 从转基因的性状来看：依次为抗除草剂、抗虫、品质改良、抗病毒等。Ø 各国的转基因作物商业化发展差异很大：由于美国政府对转基因作物的支持态度和鼓励政策，因而美国转基因作物研究，种植面积一直走在各国前面。Ø 其次为阿根廷、加拿大，分别占22%、6%（2001）。Ø 1992年世界上第一个商品化种植转基因作物：抗

21、黄瓜花叶病毒和抗烟草花叶病毒的双价转基因烟草在中国诞生，当时种植面积就达到8600 hm2。二、转基因植物的分类p 转基因植物目前主要应用于农业和医药领域，其中又主要是农业领域。Ø 农业领域：抗有害生物、抗逆境、增进农产品产量和品质、改变生长发育特性、提高光合效率。Ø 医药领域：利用转基因植物为“植物生物反应器”，生产口服疫苗和医用蛋白。1、抗除草剂转基因植物§ 原理：Ø 通过除草剂作用的靶标酶的过量产生来解毒。Ø 改变除草剂作用靶物的敏感性。Ø 降解除草剂的基因。§ 是最先进入田间生产的转基因植物，也是目前栽培面积最大的转

22、基因农作物。Ø 抗草苷膦的大豆、油菜、甜菜、玉米。Ø 抗溴苯腈的烟草、棉花2、抗虫转基因植物n Bt杀虫蛋白基因:n 动物产生的昆虫毒素基因：n 植物来源的抗虫基因：3、抗病转基因植物§ 抗病毒转基因植物：§ 抗真菌转基因植物ü 植物抗毒素，也叫植保素，是植物受到真菌侵染后产生的一类低分子化合物，在植物防卫反应中起重要作用。主要为类黄酮与类内萜化合物最多。ü 植物抗真菌肽，又叫植物防卫素，如萝卜抗真菌蛋白、大麦和小麦的硫素，线麻的植物凝集素。§ 抗细菌转基因植物：4、抗环境胁迫的转基因植物5、植物发育调节基因工程6、医药领域

23、中的转基因植物第二节 转基因植物的安全性评价一、转基因植物安全性评价的必要性Ø 转基因植物中导入的外源基因通常来源于非近缘物种，甚至可以是人工合成的基因；Ø 转基因植物研究的飞速发展，使得大量转基因农作物进入商业生产阶段；Ø 有关生物安全的管理法规尚不完善；Ø 部分群众对生物技术产品持保留态度，并提出多种与安全性有关的疑问。二、转基因植物安全1、外源基因对受体植物的影响Ø 标记基因对植物的影响：标记基因对植物的影响：选择基因：抗生素抗性、除草剂抗性、植物代谢；报告基因Ø 外源基因的插入对植物的影响：可能导致转基因失活或沉默；使受体植物

24、的基因表现插入失活断裂。如发生在某种主要基因上，可能改变植物代谢或代谢紊乱，导致有害物质的积累。Ø 外源基因对植物的影响：从染色体重组的角度来讲，转基因植物更安全。在没有选择压力（如除草剂）的条件下，转基因植物并无优越性。2、转基因植物在生态方面的潜在风险Ø 转基因植物可能会成为杂草Ø 转基因植物通过基因流对近缘物种的潜在威胁Ø 抗虫转基因作物带来的潜在风险Ø 抗病毒转基因作物带来的潜在风险Ø 转基因作物对生态环境其他方面产生潜在风险3、转基因植物在毒理学方面的潜在风险Ø 转基因DNA分子本身带来的影响Ø 转基因编

25、码的产物酶或其他蛋白质的影响第三节 转基因植物的安全性监测一、转基因植物的生态学风险评价方法1、转基因植物杂草化的潜在危险：三步分析法Ø 转基因作物的亲本作物是否具有杂草特征；Ø 转基因植物生态上的行为表现分析；Ø 转基因植物的杂草化趋势是否增加。2、外源基因通过基因流向近缘物种逃逸：三步法Ø 基因流分析Ø 野生杂草转入基因后生态学上的行为表现分析Ø 转基因的杂草植物的杂草化实验第四节 转基因植物的安全管理一、国外发展情况简介Ø 1976年，美国国立卫生研究院公布“重组DNA技术安全操作准则”。Ø 加拿大强调对“新

26、性状的生物”进行评估。Ø 1990年，欧盟颁布法律：一是协调限制使用遗传修饰微生物；二是谨慎释放GMO到环境中去。n 国际上已经达成几项共识原则：Ø 基因工程的操作及评估、管理工作应以对人类和环境安全为首要原则；Ø 评估应建立在科学的方法上；Ø 对生物技术的应用与发展应给予必要的鼓励和支持；Ø 国与国之间的安全管理应协调发展，努力建立地区性和国际性的统一标准。二、我国的安全管理发展情况Ø 1993年，颁布基因工程安全管理办法Ø 起步晚，发展迅速第三章 抗除草剂转基因作物第一节 抗除草剂转基因作物的应用现状Ø 在种植

27、的转基因作物中，抗除草剂作物占有的比例最大，其次为抗虫作物。Ø 种植面积最大的抗除草剂转基因作物是大豆（1998年，大豆为72%，油菜为12%，棉花和玉米各为8%）。Ø 抗除草剂转基因作物主要在美国、阿根廷、加拿大三国种植。Ø 美国种植面积最大，1997年开始种植抗除草剂和抗虫的棉花。Ø 阿根廷种植面积第二，1998年占转基因作物的99%，占大豆面积的2/3。Ø 加拿大种植面积第三，占当年油菜播种面积的60%。Ø 中国抗除草剂转基因作物研究相对滞后，还没有大面积释放。Ø 目前，抗除草剂转基因作物主要是针对抗草苷膦和草丁膦两种

28、除草剂。Ø 草苷膦和草丁膦均为灭生性的茎叶处理剂，土壤中残留小，对环境影响小。Ø 此外，还有抗溴苯腈、乙酰辅酶A羧化酶抑制剂类和乙酰乳酸合成酶抑制剂类除草剂。§ 抗除草剂转基因作物具有极大的经济和社会效益。§ 主要风险之一：“杂草化”。Ø 抗除草剂转基因作物自身“杂草化”。Ø 抗除草剂转基因作物的抗性基因“漂移”到杂草。第二节 抗除草剂转基因作物的“杂草化”一、抗性基因“漂移”到杂草1、最大风险是抗性基因“漂移”到杂草上，导致抗性杂草的产生，增加防除难度。2、研究表明：很多作物能和它们的近缘杂草杂交，从而使抗除草剂基因从作物“漂移”到

29、杂草上。3、“漂移”的概率因作物种类的不同而有差别：Ø 高粱假高粱、水稻红稻、燕麦野燕麦、芥菜型油菜野油菜，概率为100%Ø 甘蓝型油菜野油菜的概率较小。4、可交配性取决于它们之间的亲缘关系。5、漂移的风险性还取决于可交配杂草与作物在发生地及生长时间上的一致性。二、抗除草剂转基因作物自身“杂草化”1、抗性作物逸生成杂草和自身苗的为害。Ø 不使用除草剂的条件下，抗性基因转入到作物上不影响自身“杂草化”的风险性。Ø 使用除草剂时，增加自身“杂草化”风险性，选择压力下抗性植物具竞争优势。2、一定条件下，种植抗除草剂转基因作物可能加重自身苗的为害。Ø

30、我国玉米种植地，种抗阿特拉津小麦品种就会给下茬玉米地杂草的防除带来麻烦。Ø 自身能杂草化作物：胡萝卜、芜菁、黄瓜、蓖麻、花生、苜蓿、水稻、小麦、马铃薯等。Ø 自身不能杂草化作物：豌豆、扁豆、南瓜、菠菜、莴苣等。3、抗除草剂转基因作物在中国“杂草化”的风险性Ø 水稻：同属杂草6种，风险性较小。Ø 玉米：没有杂草和玉米有亲和性，风险极小。Ø 高粱：同属杂草11种，风险性大。Ø 燕麦：同属杂草10种，风险性大。Ø 小麦：存在一定的风险性。Ø 棉花：不存在“杂草化”的风险。Ø 大豆：风险性较小。Ø 油菜

31、：风险性较小。第三节 种植抗除草剂转基因作物的其他安全性问题1、对环境的影响：Ø 对野生植物群落的潜在影响。Ø 抗性基因“漂移”到其他野生植物上，改变它们的适应性。Ø 抗除草剂转基因作物对其他非靶标生物的影响。Ø 增加除草剂用量而加重对环境的污染。2、食品的安全性Ø 对食品质量是否有影响（详见后面章节）。Ø 基因表达的蛋白是否是过敏原或有毒。3、抗性的稳定性Ø 如果抗性基因表达量不够或不表达，作物抗性能力下降或失去抗性，会导致作物药害或死亡，造成极大的损失。Ø 高温可诱导抗草丁膦苜蓿的细胞丧失抗性。4、加速抗性杂草

32、发生Ø 目前，世界范围内已有171种杂草对各类除草剂产生了抗药性。Ø 管理不善，会增加除草剂的施用量，加速杂草抗药性的产生。Ø 风险可控制：合理轮作、综合杂草防治措施。第四节 抗除草剂转基因作物的在中国的应用前景及应注意的问题1、抗除草剂转基因作物在中国的应用前景Ø 投入产出比高n 开发新除草剂品种耗资巨大，投资风险大。n 培育抗除草剂作物品种，成本相对较低。Ø 降低对进口除草剂的依赖n 培育抗除草剂作物品种可充分利用我国现有的除草剂品种，扩大使用范围，延长使用寿命。Ø 解决一些作物田的除草问题n 棉花、油菜、蔬菜田间杂草危害严重，缺

33、乏比较合适的选择性防除阔叶杂草的除草剂，特别是苗后处理除草剂。Ø 降低对环境的影响和人畜的毒害n 有些除草剂对环境影响较大，如阿特拉津对地下水污染严重。n 抗除草剂作物对环境友好，对人畜安全。Ø 提高除草效果、减少药害n 土壤处理剂受环境影响较大，使用技术要求高，农民杂草知识缺乏，造成防除效果差或发生药害。Ø 促进耕作制度和种植方式的改变n 有利于中国农业的持续发展和农业劳动生产力的提高；n 例如；旱稻的栽培、小麦-玉米连作杂草难防除。2、应用抗除草剂作物应注意的问题Ø 选择适当的除草剂品种Ø 选择适当的作物。考虑三个方面：n 抗除草剂作物的“

34、杂草化”风险；n 对生态的潜在影响；n 该作物的杂草危害和防治情况u 我国优先开发抗除草剂的棉花和玉米培育，其次是水稻、大豆、油菜和小麦品种。Ø 合理布局抗除草剂作物n 降低除草剂的选择压力，延缓抗药性杂草的产生；n 降低抗性基因在杂草中的积累。Ø 纳入杂草综合防治体系n 长期单一种植抗除草剂作物，易造成杂草群落结构的改变。Ø 收集本底资料n 释放前，对杂草、其他生物进行调查。第四章 植物用转基因微生物及产品第一节 微生物研究应用概况一、微生物在人类生活中的重要作用1、微生物无所不在2、微生物在发展生产力方面的作用不可替代3、微生物在生物技术中的特殊地位二、植物用

35、转基因微生物的发展现状§ 指通过重组DNA技术研制的、直接应用于植物上的微生物。§ 包括防病杀虫微生物、固氮微生物。1、微生物农药2、微生物肥料第二节 植物用转基因微生物的安全性评价一、植物用转基因微生物及其产品安全性特点1、微生物在生物安全性上的特点§ 个体小、繁殖快、数量大、变异快§ 分布广泛、生命力强、容易扩散2、植物用转基因微生物的相对安全性§ 当前的植物用转基因微生物产品主要为细菌和病毒制剂，基本是非常安全的。§ 但是，目前的科学研究水平尚不能完全精确预测外源基因在新的遗传背景下的全部表现（表性效应）。二、安全性评价的主要内

36、容 目的： 针对植物用转基因微生物在生产应用中的各个环节，从技术上分析其可能对人类健康和生态环境造成危害的潜在危险程度，确定安全等级，为采取相应的安全管理措施、防范和控制有关活动的潜在危害提供科学依据。1、对人类健康的潜在危险§ 致病性：对人感染并致人发病的能力，包括毒性、致癌、致畸、致突变、致过敏性。§ 抗药性：尽量避免使用对人、畜常用的抗生素。§ 食品安全性：后面章节予以介绍。2、对生态环境的潜在危险§ 致病性和毒性：对环境中的动植物而言。§ 生存竞争能力：美国进行的12次导入抗药性基因和固氮基因的根瘤菌的生存竞争能力与自然菌株基本一致。&

37、#167; 传播扩散能力：传播扩散能力越强，对环境影响的风险性越大，也是生物安全性评价的一个极重要的指标。§ 遗传变异能力：容易随环境条件的改变发生变异，是安全性评价的一项重要指标。§ 遗传转移能力：在自然环境条件下，微生物之间发生遗传物质的转移或交换是一个非常普遍的自然现象。 一般情况下，人为引进的微生物很难与本地微生物竞争。§ 对生态环境的不良影响：对非目标生物造成危害。三、安全性评价的方法和资料要求1、安全性评价的方法§ 包括三个方面：遗传工程体及其产品本身的安全等级、工作地点和环境、监控措施的有效性。2、安全性评价的资料要求§ 受体微生

38、物的生物学特性和安全性§ 基因操作方法和安全性§ 遗传工程体及其产品的特点和安全性§ 工作地点和方案§ 拟采取的安全控制措施第三节 植物用转基因微生物的管理一、美国对植物用转基因微生物的安全管理§ 美国农业部（USDA）§ 环保局（EPA）§ 食品与药物管理局（FDA）§ 职业安全与卫生管理局（OSHA）§ 国立卫生研究院1、对微生物实验研究的安全管理§ 美国国立卫生研究院1976年发布的重组DNA工作准则属于严格管理类型。§ 1999年发布的重组DNA分子研究准则控制要求有所放宽。2

39、、美国环保局对植物用转基因微生物的安全管理§ 所有微生物农药和属于所谓“属外重组的”新微生物（包括固氮微生物）都由环保局负责审批。3、农业部在植物用转基因微生物安全管理方面的作用§ 依据联邦植物有害生物法负责有关农药用属内遗传重组微生物和非商用重组微生物的管理。§ 1991年颁布农业生物技术安全管理准则，重点在微生物对植物和动物的致病性，对农业生态和农业生产的影响方面。4、食品与药物管理局在转基因微生物安全管理方面的作用§ 依据联邦食品、药物和化妆品法。§ 重点考虑对人畜健康的影响。二、中国对植物用转基因微生物的安全管理§ 1993年

40、发布基因工程安全管理办法；§ 1996年农业部正式发布实施农业生物基因工程安全管理实施办法。§ 实施办法将基因工程工作分为4个安全等级。§ 安全性评价的步骤包括：确定受体微生物的安全等级、确定基因操作对受体微生物安全性的影响类型，确定微生物遗传工程体的安全等级，确定遗传工程产品的安全等级。§ 实施办法将基因工程工作分为4个工作阶段：实验阶段、中间试验、环境释放和商品化生产。§ 获准执行的主要为固氮微生物、杀虫微生物、防病微生物。第四节 植物用转基因微生物展望、建议一、热点1、对农业生态和自然环境的长期效应2、对食品安全性的影响：食物链3、新技术

41、研究：分子生态学、分子诊断学等二、关于我国的建议Ø 旗帜鲜明地发展生物技术；Ø 提高发现和分离新型安全、高效目的基因的创新能力；Ø 提倡使用无标记基因等安全的转基因操作技术；Ø 转基因微生物对农业生态和自然环境长期效应的研究；Ø 加强转基因微生物对食品安全性影响的研究。第五章 转基因动物及其产品第一节 转基因动物研究及产业化现状一、转基因动物研究进展1、转基因动物研究的简要回顾Ø 转基因动物是人类按着自己的意愿有目的、有计划、有根据、有预见地改变动物的遗传组成。Ø 近年来，转基因动物产业化速度异常迅猛，全球有几十家依赖于动物

42、转基因技术为核心的公司。Ø 我国在“863”计划的资助下，获得了生长速度快、瘦肉率高、对某些病毒具有一定抗性的转基因猪。2、转基因动物的制作方法Ø 原核期胚胎的显微注射ü 是目前应用比较广泛、效果比较稳定的制作转基因动物方法之一。Ø 逆转录病毒载体感染发育早期的动物胚胎Ø 精子载体法Ø 胚胎干细胞（ES）技术Ø 原始生殖细胞技术Ø 体细胞核移植技术ü 目前的体细胞克隆技术而言，成功率是比较低的，大约为2.5%。Ø 逆转录病毒载体注射M期的卵母细胞ü 缺点：逆转录病毒载体携带外源基因的能

43、力较小。Ø 精子头与外源DNA合并注射卵母细胞二、转基因动物的应用及产业化进展1、促进动物生长、提高畜产品产量、改善产品品质2、动物抗病育种3、生产药用蛋白§ 利用动物生产药用蛋白有三种方式：ü 通过血液：利用转基因猪生产人血红蛋白ü 通过尿液：利用转基因小鼠生产人生长激素ü 通过乳腺。4、生产人营养保健（医疗）品Ø 一般分为食物保健品、功能性食品、药物食品。5、生产可用于人体器官移植的动物器官§ 猪作为人类器官移植的供体动物具有很多优点：妊娠期短，产仔数多，后代生长快，不存在伦理方面的问题。§ 猪不同发育时期的器

44、官，与人不同年龄的器官大小比较接近。§ 主要问题：超急性排斥反应。6、建立诊断、治疗人类疾病及新药筛选的动物模型§ 在动物转基因技术问世之前，发现自然突变体几乎是遗传学家获取遗传疾病模型的唯一途径。§ 转基因动物模型的制作策略：§ 转基因动物疾病模型存在的问题：Ø 基因的过量表达可能引起插入突变；Ø 基因敲出或敲入可能表达出另外一种蛋白质；Ø 研究材料主要为小鼠，大型动物成本太高。三、转基因动物研究中出现的问题§ 制作转基因动物效率极低§ 难以控制转基因在宿主基因组中的行为Ø 基因插入容易导致转

45、基因阳性个体出现不育、胚胎死亡、畸形等异常现象。§ 大部分转基因表达水平极低四、转基因的表达特征及提高转基因表达的策略1、转基因的表达特征：§ 转基因构件的表达强烈地受着其在宿主染色体上整合位点的影响，即位置效应。2、提高转基因表达的策略：Ø 导入大片断Ø 共整合和基因搭救Ø 增添基质附着区第二节 转基因动物研究与产品的安全性评估一、供体动物及受体动物的特征及健康检查§ 供体动物和受体动物的基本情况（畜种、品种、产地等）§ 动物的健康状况§ 偶发性病原菌标准检查§ 工作人员的健康状况二、转基因构件的安全性

46、评价§ 转基因及表达系统（功能的异源获得）§ 通过同源重组实现基因的定位整合（功能的同源丧失）§ 转基因及其表达产物的安全性鉴定三、转基因动物释放的安全性评估§ 遗传稳定性的安全性评估§ 表达稳定性的评估四、转基因动物品系的安全性评估五、生产动物群的组建和选择的安全性评估六、转基因动物的维持七、转基因产品的纯化及特征八、临床的安全性评价九、重视受体与病原共进化的问题十、转基因动物在动物福利和社会伦理等方面的潜在危险和对策§ 可能引起社会伦理学方面的问题；§ 引起的动物福利问题：Ø 转基因制作方法给动物带来的危害；&

47、#216; 繁殖技术对动物带来的伤害；Ø 转基因技术为动物带来的人为的突变；Ø 外源基因表达给动物带来的影响；Ø 转基因动物个体差异给动物福利的评估带来的影响；Ø 转基因技术在有些方面对动物本身有利。第三节 转基因动物研究与产品监控、管理一、研究与开发1、转基因的导入方法监控2、转基因始祖动物分析3、遗传及表达稳定性§ 遗传稳定性：基因可能发生重排或缺失，经过数代后同一位点上外源基因的拷贝数应趋于稳定。§ 表达稳定性：转基因的表达可能受宿主动物的遗传背景与转基因之间的互作程度而发生改变。4、研究与环境监控二、繁殖与育种1、转基因动物品

48、系的建立§ 建立始祖转基因动物库和生产用转基因动物库2、生产动物群的组建和选择§ 动物来历及系谱§ 繁殖技术§ 生产群增加新个体3、转基因动物的维持§ 监测转基因动物的健康§ 转基因动物的饲喂§ 转基因动物饲养设施§ 转基因动物饲料配制§ 转基因动物的疾病防治§ 动物从生产群中迁出§ 转基因动物的处理及其副产品的利用§ 转基因动物陪伴动物计划三、生产与加工四、质检和自检五、研究与产业化管理1、产业化之前的中试和积累数据与经验Ø 食品医药安全性检测Ø 转基因

49、动物的生存能力Ø 小规模中试到大规模推广的可能性2、转基因动物资源的保存ü 品种ü 精液ü 胚胎3、产业化的申报4、产业化监控和警报5、相应的政策法规6、生物安全数据库7、利用现代技术进行联合监控管理第四节 转基因动物研究与产品开发的展望与建议一、转基因动物的发展方向二、转基因动物市场前景与展望三、生物安全、产品质量和市场的管理衔接四、新基因的筛选五、制定宏观的国家发展规划六、生物安全评估、监控和管理能力的建设第六章 兽用基因工程生物制品第一节 兽用基因工程生物制品研究开发概况一、单克隆抗体等诊断试剂及技术 单克隆抗体：采用细胞融合技术，把用预定抗原免疫

50、过的小鼠脾淋巴细胞与能在体外培养中无限生长的骨髓瘤细胞融合，形成具有双亲特性的杂交瘤细胞，经过克隆化得到来自单个细胞的杂交瘤细胞系，分泌针对同一抗原决定族、在分子上是同质的抗体，即单抗。与常规的血清抗体相比，单抗的主要优点：§ 高度同质性：抗体分子是同质的，完全一样，具有很高的亲和力，具有很高的敏感性。§ 高度特异性：针对单一抗原族，具有很高的特异性和准确性。§ 无限量供应性：分泌特异性单抗的杂交瘤细胞系可以在液氮中长期保存，并根据需要随时复活。§ 目前，人-人杂交瘤、四交瘤和双特异单抗、基因工程抗体等技术也在不断发展。§ 国内外正在研究、开发

51、或已有用的单克隆抗体诊断试剂已达1000多种。§ 我国已研制出70多种单抗，例如马传染性贫血病毒单抗、猪瘟病毒单抗等。二、基因工程疫苗 兽用基因工程疫苗：用分子生物学技术，对病原微生物的基因组进行改造，以降低其致病性，提高其免疫原性，或将病原微生物基因组中的一个或多个对防病治病有用的基因克隆到无毒的原核或真核载体上，制成疫苗，接种动物，产生免疫力和抵抗力，达到防治传染病的目的。 疫苗的主要类型：使用rDNA技术、生产的灭活细菌、病毒和寄生虫亚单位疫苗；基因缺失活疫苗；基因重组活疫苗三大类。§ 重组亚单位疫苗：将保护性抗原基因在原核或真核细胞中表达，并以基因产物蛋白质或多肽制

52、成疫苗。优点：安全性好；减少或消除了常规灭活疫苗或活疫苗难以避免的热原、变应原、免疫抑制原和其他有害的反应原；可用于高度危险性的病原体。缺点：费用高；需多次重复接种§ 基因工程活疫苗：通过基因工程技术将致病微生物基因组中负责毒力的一个或多个基因缺失而制成弱毒活疫苗。优点：使机体产生坚强而持久的免疫力；与灭活疫苗相比，成本相对较低；遗传特征稳定，不会发生毒力返强现象；可以起到一针防多病的目的。缺点：研究开发费用仍然较高。三、DNA疫苗四、转基因动物的应用利用生物反应器生产预防用的疫苗。优点：可自动化生产，不存在翻译后的化学修饰剂分离纯化等过程，可表达分子量较大的蛋白质，外源基因可稳定地

53、传给下一代，达到长期、大量生产的目的。五、兽用转基因植物源生物制品优点：生产基地现成且容易扩展；污染哺乳动物潜在致病性外源病毒、细菌和抗体的可能性降低；生产效力高；运输方便；使用方便。第二节 兽用基因工程生物制品的安全性问题一、兽用基因工程活疫苗的安全性问题§ 大多数减毒活疫苗在动物上都存在不同程度的毒力问题，并且在环境中可能出现毒力返强。§ 有的疫苗株对靶动物安全性好，但对非靶动物存在一定的致病性。§ 当前，一些重大疫病的流行以新的面貌出现：例如，典型猪瘟。二、DNA疫苗的安全性问题§ 被注射的、可由宿主细胞吸收的DNA可以被整合到宿主的染色体中，并引

54、起插入突变。§ 外源抗原的长期表达可能导致不利的免疫病理反应。§ 使用编码因子或协同刺激分子的基因可能具有额外的危害。§ 可能形成针对注射DNA抗体和出现不利的自身免疫反应。第三节 兽用基因工程生物制品安全性评价与管理一、国外对兽用基因工程生物制品安全性评价与管理1、兽用生物技术生物制品的分类2、兽用生物技术生物制品的注册程序。3、兽用生物技术生物制品的实验室监测。4、兽用活基因工程生物制品研究开发的安全性管理Ø 封闭条件下的实验室研究和开发。Ø 使用靶动物和非靶动物的受控封闭试验。Ø 隔离条件下对靶动物限制性野外检验或大规模野外试验

55、。Ø 包括野外试验结果在内的全部注册所需的材料。二、我国对兽用基因工程生物制品安全性评价与管理1、新兽用基因工程生物制品的研究和开发2、新兽用基因工程生物制品的审批程序：3、新兽用基因工程生物制品的生产：三、兽用基因工程生物制品环境释放的监测方法1、监测内容的确定：2、基因工程活细菌疫苗的监测方法：3、重组活病毒疫苗野外应用的监测方法第七章 转基因食品安全性第一节 转基因生物食品安全性一、转基因生物食品概述§ 传统的杂交育种耗时太长，一般为8-10年。§ 外源基因表达的产物及基因工程技术的影响在美国农作物种植和食品加工的各个环节中无处不在。二、转基因食品的安全性问

56、题§ 1993年，经济发展合作组织提出了食品安全性分析的原则“实质等同性”，即如果某个新食品或食品成分与现有的食品或食品成分大体相同，那么他们是同等安全性。§ 人们对转基因生物食品的担忧主要有三方面：Ø 转基因食品里加入的新基因在无意中对消费者造成健康威胁。Ø 转基因作物的新基因给食物链其他环节造成无意的不良后果。Ø 人为强化转基因作物的生存竞争性，对自然界生物多样性的影响。Ø 人们最为担心的是转基因食品对人类健康是否安全Ø 内容包括三个方面：食品毒性、食品过敏性、病原体药物抗性。第二节 各国食品安全法规体系和管理现状一、美

57、国转基因食品的管理§ 主要由美国食品和药物管理局（FDA）、美国环保局（EPA）和美国农业部（USDA）负责检测、评价和监控。§ FDA食物安全与应用营养中心是管理大多数食物的法定权力机构。§ EPA负责管理食品作物杀虫剂的使用和安全。§ USDA食品和检测部门负责食品对消费者的安全与健康影响的管理。§ 目前没有证据表明：利用基因工程生产的食品在安全性或质量上与其他方法生产的食物不同。二、加拿大转基因食品的管理§ 卫生部是权力机构，由健康保护局负责实施。§ 根据新食品管理条例和新食品安全评价准则对生物技术食品进行管理。三、欧

58、盟转基因食品的管理§ 欧盟国家对生物技术食品评估作出比较严格的规定。§ 基于两方面考虑：§ 生物技术的应用可能引起的风险；§ 最终产物及其安全性。四、日本转基因食品的管理§ 由科学技术厅、农林水产省、厚生省分三个阶段，分别制定管理指南，进行安全性评价、认证管理。五、我国转基因食品的管理§ 1995年颁布中华人民共和国食品卫生法§ 适用范围：食品、食品添加剂、洗涤剂、消毒剂、以及食品的生产经营产所、设施和有关环境。六、其他国家转基因食品的管理§ 澳大利亚建立基因技术执行长官办公室管理转基因食品，也一直允许使用孟山都的

59、抗草甘膦大豆和转基因棉籽油进入超级市场。§ 印度对转基因食品问题的争论非常激烈，缺乏检测基因工程技术的能力。第三节 转基因生物食品安全性评价一、食品、食品成分安全性分析原则§ 遗传工程体（GMO）特性分析Ø 供体Ø 基因修饰及插入DNAØ 受体§ 实质等同性Ø 与现有食品及食品成分具有完全实质等同性；Ø 与现有食品及成分具有实质等同性，但存在某些特定差异；Ø 与现有食品及成分无实质等同性的食品。“实质等同性”的局限性Ø 实质等同性本身是一个比较模糊的概念，目前尚没有明确的标准来判别转基因作物是否

60、与原作物符合实质等同性原则，而在一定程度上依赖于人的主观认知。Ø 重视化学方法，疏于生物、毒性和免疫学分析。例如一种转基因作物与原作物即使有99%相同，也不能否认剩余的1%有害的可能性。二、食品安全评价的几个问题§ 过敏：Ø 食物过敏是指对食物中存在的抗原分子的不良免疫介导反应。是免疫球蛋白E与过敏原的相互作用引起的。§ 毒性：Ø 许多食物生物本身就能产生大量的毒性物质和抗营养因子。Ø 谷类食品：含有蛋白酶抑制因子。Ø 豆类食品：含量较高的凝集素、生氰糖苷。§ 抗生素抗性标记基因Ø 用于植物遗传进化中，促

61、进转化细胞、组织和转基因植物的生长。Ø 安全性问题：转基因植物中的标记基因是否会在肠道中水平转移至微生物，从而影响抗生素治疗的有效性。§ 重组微生物的基因转移和致病性Ø 载体需作修饰，以尽量减少基因转至其他微生物的可能性。Ø 来自重组微生物的食品中应不含活菌，不应在重组微生物中使用目前在治疗中有效的抗生素抗性标记。第四节 结论和建议一、结论：Ø 原则上，对基因工程技术生产的食品的安全性评价，与改变生物体基因组的其他生产食品方法在评价的本质上是基本一致的。Ø 当一种食品被确定与常规食品具有实质等同性，就可以认为它与传统食品一样安全，不需

62、作进一步的安全性评价。二、建议：Ø 制定专门的转基因食品安全法规；Ø 建立完善该食品的安全管理机构体系；Ø 建立转基因食品的安全性评价的技术支撑体系；Ø 大力加强有关转基因食品安全性的基础性工作研究。第八章 医药生物技术及其产品一、医药生物技术的国内外研究进展包括两方面的内容：§ 利用生物体作为生物反应器，按人们意志来研究生产出医药生物技术产品，主要指各类药物。§ 利用生物技术来改进或创造出新的诊断、治疗、预防疾病的方法，指基因治疗和生物治疗。1、基因工程药物2、人用单克隆抗体3、病毒工程突变株与重组减毒活疫苗4、反义核酸药物5、基因治疗§ 将正常的基因用一定的方法导入体细胞内，替换或