学术报告厅

Keiko Mamma, Wataru Hashimoto, Hye-Jin Yoon等，京都大学食物科学研究所，日本 陈淑蓉 译 杨月欣审校 中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所
　　基因修饰(GM) 作物常被用来增加食物产量，如抗虫抗除草剂作物已商业化或接近市场化。在许多情况下，用细菌基因转换的GM作物转位基因的特有蛋白表达水平是很低的，接近宿主作物总蛋白的0.01%-0.1%。这些GM作物的安全是用科学概念“实质等同性”来评估的。“实质等同性”是1993年由经济合作与发展组织(OECD)提出并被美国食品药物管理局（FAO）所推荐，如抗除草剂大豆是最典型的进口日本并分送到日本的GM作物，它的安全性评价包括：成分分析；不同食物摄入与对应动物体重的喂养实验研究；新表达蛋白的消化分析。然而，消费者与一些科学家要求对GM作物对人类健康、环境及生物多态性的危险性做进一步的安全评估。
　　构建GM作物的最近趋势已从增加产量向提高产品质量转变，并且GM作物可能预防各种疾病的发生，如糖尿病、高血压、高胆固醇、过敏、肥胖及病原菌引起的感染。在特定情况下，相关基因特有蛋白的表达在生理或医用功能性新食物的表达水平很高（?1-20%）。目标蛋白高水平表达有可能不仅引起营养改变，而且使其在宿主作物上代谢失衡，因此，安全评估标准仅用“实质等同性”是不足以应用于GM作物的安全评估。
　　我们将大豆球蛋白基因引入到大米基因或马铃薯基因以增加必需氨基酸的含量，利用其生理性功能如凝胶化作用、乳化作用与可能减少血清胆固醇水平的作用，这些是大豆蛋白质球蛋白固有的特性。大豆球蛋白在GM马铃薯与GM大米中的表达，可各自达到总蛋白的3%和4%-5% 。我们已经评估了GM马铃薯的安全性，对其进行了成分分析和短期喂养实验，并确定GM马铃薯与目前的马铃薯在营养价值及安全方面没有不同。
　　我们分析了GM大米的成分，尽管其蛋白质、维生素B6与水分水平与目前的大米显著不同，但仍估计GM大米作为一种新食物是安全的。在此研究中为了进一步确定安全性，我们作了GM大米的动物喂养实验。
1、材料与方法：
　　大米与培养条件：大米（Oriza sativa L., cv Matsuyamamii）用一个非转基因亲本做对照。大米基因被转入大豆球蛋白基因。对照大米与GM大米种在在温室中的相邻花盆，培养6个月。大米（未脱壳）压碎，保存在室温下，喂养前在研钵里碾碎，用水(注射用Nikkyoku 水，Otsuka 药剂公司，东京，日本)磨成均质物质，浓度为25%。
　　动物与饲料：动物实验依据京都大学食物科学研究所的规则。21只雄性Crj:CD(SD)IGS大鼠，4 周龄，体重74-85克，单独用不锈钢代谢笼饲养，饲养房条件可控制。室温20?C -33?C，相对湿度49%-65%，光照从上午6：00-下午6：00。经12天驯化喂养，大鼠增重至165-187克时分成三组（每组7只大鼠），所有大鼠自由摄入水及CRF-1固体饲料（Oriental 酵母，京都，日本）。组Ⅰ的大鼠仅喂这种饲料，组Ⅱ与组Ⅲ的大鼠喂此饲料加对照大米与GM大米，每天每千克体重喂10克，喂28天。组Ⅰ大鼠每千克体重喂20ml水，组Ⅱ与组Ⅲ大鼠每千克体重喂20 ml同化水，用代谢胃管（1.8毫米?78毫米）灌胃，一天两次。

2、分析：
　　每天观察一般现象，每周称重两次。实验结束时，用巴比妥钠麻醉大鼠，从胃的主要动脉取血样。用一个自动多样计数器进行血细胞计数（Sysmex K-4500, Toa 医疗器械公司，东京，日本），离心后用一个自动生化分析仪测量血清的化学成分（AU400,Olympus 光学仪器公司，东京，日本）。直接观察尸检结果。切下的肝及肾组织用20%福尔马林缓冲液固定，石蜡包埋，部分肝及肾组织用苏木精与伊红染色。
　　统计分析：组间数据值用均数?标准差表示，统计意义用高斯分布P< 0.05的标准评估。
3、结果：
　　使用的大米样品是10克/千克体重，这是考虑包含在每天口服饲料的最大量，因为GM大米中特殊元素的浓度是未知的，尽管根据日本使用食物添加剂的规则，安全评估使用样品的最大量被设置为1克/公斤体重。
　　（i）大鼠的一般情况：
　　各组大鼠无一死亡，并且实验期间组Ⅰ、组Ⅱ和组Ⅲ的大鼠无不正常表现。
　　(ii)体重与摄食：
　　3组大鼠的体重无明显差别。整个实验期间组Ⅱ（CRF-1固体饲料+对照大米）与组Ⅲ（CRF-1固体饲料+ GM大米）的大鼠摄食比组Ⅰ（CRF-1固体饲料）低，但是在组Ⅱ与组Ⅲ之间摄食没有不同。
　　（iii）血液学与血液化学分析：血液学分析显示，在各组大鼠之间没有明显不同（表3）。血液化学分析结果列在表4。喂养对照大米与喂养GM大米的大鼠在血液化学成分上没有明显不同，除了组Ⅲ中的大鼠的丙氨酸氨基转移酶(ALT)含量比组Ⅰ的含量低，但与组Ⅱ的水平相似。
　　(ⅳ)尸检结果、器官重量与肝及肾组织的组织学评估：
　　除了组Ⅰ中的一只大鼠两侧睾丸与附睾比正常的大鼠稍小外，实验中所有大鼠尸检无特殊病理学发现。各组大鼠在器官重量上无明显不同，但发现组Ⅱ的大鼠的唾液腺比组Ⅰ与组Ⅲ的大鼠小（表5）。大鼠的组织病理学发现列在表6。各组中大多数的大鼠肝及肾组织似乎是正常的，但每组都有几只大鼠有小的病变。
表3 大鼠的血液学分析

4、讨论：
　　我们通过给大鼠喂养大豆球蛋白基因修饰大米的研究，获得食物摄入与体重、详细的血液成分、器官重量及组织病理学结果等数据，评估了GM大米的安全性。
　　在喂养研究的整个过程中，喂养GM大米与对照大米的大鼠除了唾液腺的重量没有显著不同以外，组Ⅱ大鼠的唾液腺重量比组Ⅰ和组Ⅲ的低，但差别很小。组Ⅱ与组Ⅲ的大鼠摄食比组Ⅰ低。然而，两组大鼠的摄食相对降低可能是因为额外的口服大米的营养供应，因为各组间体重变化没有不同。微小的病理发现比如肝脏上的肉牙肿和粘斑坏死、肾脏上的嗜碱性变化是偶然发生的，因为在各组大鼠都有发现，且与任何参数都不相关。尽管球蛋白不能明显降低血清胆固醇水平与提高营养价值，但也应该测试它对有高血清胆固醇水平的动物或有营养不良的动物的影响。这些来自短期喂养实验与成分分析的结果提示，新GM大米在安全方面与现存大米没有明显不同。

　　但是，用实验室的动物做安全评估常常会受除了GM大米的特性以外很多不确定因素的影响，并且对所得结果的任何解释需要一定程度的慎重。确定GM食物最相关的剂量是很难的，尽管在实验中我们用10克每千克体重作为最大量。在我们所做的这个短期实验中，没有包括GM大米未知毒素的潜在致癌、致畸与致突变的评价。为建立一个实验方案并使其可外推到人类，长期动物喂养实验与用培养的人细胞系统做的安全评估实验将被用于GM大米与GM马铃薯的评价。