Keiko Mamma, Wataru Hashimoto, Hye-Jin Yoon等，京都大學(xué)食物科學(xué)研究所，日本 陳淑蓉 譯 楊月欣審校 中國預防醫學(xué)科學(xué)院營(yíng)養與食品衛生研究所
　　基因修飾(GM) 作物常被用來(lái)增加食物產(chǎn)量，如抗蟲(chóng)抗除草劑作物已商業(yè)化或接近市場(chǎng)化。在許多情況下，用細菌基因轉換的GM作物轉位基因的特有蛋白表達水平是很低的，接近宿主作物總蛋白的0.01%-0.1%。這些GM作物的安全是用科學(xué)概念“實(shí)質(zhì)等同性”來(lái)評估的。“實(shí)質(zhì)等同性”是1993年由經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)提出并被美國食品藥物管理局（FAO）所推薦，如抗除草劑大豆是最典型的進(jìn)口日本并分送到日本的GM作物，它的安全性評價(jià)包括：成分分析；不同食物攝入與對應動(dòng)物體重的喂養實(shí)驗研究；新表達蛋白的消化分析。然而，消費者與一些科學(xué)家要求對GM作物對人類(lèi)健康、環(huán)境及生物多態(tài)性的危險性做進(jìn)一步的安全評估。
　　構建GM作物的最近趨勢已從增加產(chǎn)量向提高產(chǎn)品質(zhì)量轉變，并且GM作物可能預防各種疾病的發(fā)生，如糖尿病、高血壓、高膽固醇、過(guò)敏、肥胖及病原菌引起的感染。在特定情況下，相關(guān)基因特有蛋白的表達在生理或醫用功能性新食物的表達水平很高（?1-20%）。目標蛋白高水平表達有可能不僅引起營(yíng)養改變，而且使其在宿主作物上代謝失衡，因此，安全評估標準僅用“實(shí)質(zhì)等同性”是不足以應用于GM作物的安全評估。
　　我們將大豆球蛋白基因引入到大米基因或馬鈴薯基因以增加必需氨基酸的含量，利用其生理性功能如凝膠化作用、乳化作用與可能減少血清膽固醇水平的作用，這些是大豆蛋白質(zhì)球蛋白固有的特性。大豆球蛋白在GM馬鈴薯與GM大米中的表達，可各自達到總蛋白的3%和4%-5% 。我們已經(jīng)評估了GM馬鈴薯的安全性，對其進(jìn)行了成分分析和短期喂養實(shí)驗，并確定GM馬鈴薯與目前的馬鈴薯在營(yíng)養價(jià)值及安全方面沒(méi)有不同。
　　我們分析了GM大米的成分，盡管其蛋白質(zhì)、維生素B6與水分水平與目前的大米顯著(zhù)不同，但仍估計GM大米作為一種新食物是安全的。在此研究中為了進(jìn)一步確定安全性，我們作了GM大米的動(dòng)物喂養實(shí)驗。
1、材料與方法：
　　大米與培養條件：大米（Oriza sativa L., cv Matsuyamamii）用一個(gè)非轉基因親本做對照。大米基因被轉入大豆球蛋白基因。對照大米與GM大米種在在溫室中的相鄰花盆，培養6個(gè)月。大米（未脫殼）壓碎，保存在室溫下，喂養前在研缽里碾碎，用水(注射用Nikkyoku 水，Otsuka 藥劑公司，東京，日本)磨成均質(zhì)物質(zhì)，濃度為25%。
　　動(dòng)物與飼料：動(dòng)物實(shí)驗依據京都大學(xué)食物科學(xué)研究所的規則。21只雄性Crj:CD(SD)IGS大鼠，4 周齡，體重74-85克，單獨用不銹鋼代謝籠飼養，飼養房條件可控制。室溫20?C -33?C，相對濕度49%-65%，光照從上午6：00-下午6：00。經(jīng)12天馴化喂養，大鼠增重至165-187克時(shí)分成三組（每組7只大鼠），所有大鼠自由攝入水及CRF-1固體飼料（Oriental 酵母，京都，日本）。組Ⅰ的大鼠僅喂這種飼料，組Ⅱ與組Ⅲ的大鼠喂此飼料加對照大米與GM大米，每天每千克體重喂10克，喂28天。組Ⅰ大鼠每千克體重喂20ml水，組Ⅱ與組Ⅲ大鼠每千克體重喂20 ml同化水，用代謝胃管（1.8毫米?78毫米）灌胃，一天兩次。

2、分析：
　　每天觀(guān)察一般現象，每周稱(chēng)重兩次。實(shí)驗結束時(shí)，用巴比妥鈉麻醉大鼠，從胃的主要動(dòng)脈取血樣。用一個(gè)自動(dòng)多樣計數器進(jìn)行血細胞計數（Sysmex K-4500, Toa 醫療器械公司，東京，日本），離心后用一個(gè)自動(dòng)生化分析儀測量血清的化學(xué)成分（AU400,Olympus 光學(xué)儀器公司，東京，日本）。直接觀(guān)察尸檢結果。切下的肝及腎組織用20%福爾馬林緩沖液固定，石蠟包埋，部分肝及腎組織用蘇木精與伊紅染色。
　　統計分析：組間數據值用均數?標準差表示，統計意義用高斯分布P< 0.05的標準評估。
3、結果：
　　使用的大米樣品是10克/千克體重，這是考慮包含在每天口服飼料的最大量，因為GM大米中特殊元素的濃度是未知的，盡管根據日本使用食物添加劑的規則，安全評估使用樣品的最大量被設置為1克/公斤體重。
　　（i）大鼠的一般情況：
　　各組大鼠無(wú)一死亡，并且實(shí)驗期間組Ⅰ、組Ⅱ和組Ⅲ的大鼠無(wú)不正常表現。
　　(ii)體重與攝食：
　　3組大鼠的體重無(wú)明顯差別。整個(gè)實(shí)驗期間組Ⅱ（CRF-1固體飼料+對照大米）與組Ⅲ（CRF-1固體飼料+ GM大米）的大鼠攝食比組Ⅰ（CRF-1固體飼料）低，但是在組Ⅱ與組Ⅲ之間攝食沒(méi)有不同。
　　（iii）血液學(xué)與血液化學(xué)分析：血液學(xué)分析顯示，在各組大鼠之間沒(méi)有明顯不同（表3）。血液化學(xué)分析結果列在表4。喂養對照大米與喂養GM大米的大鼠在血液化學(xué)成分上沒(méi)有明顯不同，除了組Ⅲ中的大鼠的丙氨酸氨基轉移酶(ALT)含量比組Ⅰ的含量低，但與組Ⅱ的水平相似。
　　(ⅳ)尸檢結果、器官重量與肝及腎組織的組織學(xué)評估：
　　除了組Ⅰ中的一只大鼠兩側睪丸與附睪比正常的大鼠稍小外，實(shí)驗中所有大鼠尸檢無(wú)特殊病理學(xué)發(fā)現。各組大鼠在器官重量上無(wú)明顯不同，但發(fā)現組Ⅱ的大鼠的唾液腺比組Ⅰ與組Ⅲ的大鼠小（表5）。大鼠的組織病理學(xué)發(fā)現列在表6。各組中大多數的大鼠肝及腎組織似乎是正常的，但每組都有幾只大鼠有小的病變。
表3 大鼠的血液學(xué)分析

4、討論：
　　我們通過(guò)給大鼠喂養大豆球蛋白基因修飾大米的研究，獲得食物攝入與體重、詳細的血液成分、器官重量及組織病理學(xué)結果等數據，評估了GM大米的安全性。
　　在喂養研究的整個(gè)過(guò)程中，喂養GM大米與對照大米的大鼠除了唾液腺的重量沒(méi)有顯著(zhù)不同以外，組Ⅱ大鼠的唾液腺重量比組Ⅰ和組Ⅲ的低，但差別很小。組Ⅱ與組Ⅲ的大鼠攝食比組Ⅰ低。然而，兩組大鼠的攝食相對降低可能是因為額外的口服大米的營(yíng)養供應，因為各組間體重變化沒(méi)有不同。微小的病理發(fā)現比如肝臟上的肉牙腫和粘斑壞死、腎臟上的嗜堿性變化是偶然發(fā)生的，因為在各組大鼠都有發(fā)現，且與任何參數都不相關(guān)。盡管球蛋白不能明顯降低血清膽固醇水平與提高營(yíng)養價(jià)值，但也應該測試它對有高血清膽固醇水平的動(dòng)物或有營(yíng)養不良的動(dòng)物的影響。這些來(lái)自短期喂養實(shí)驗與成分分析的結果提示，新GM大米在安全方面與現存大米沒(méi)有明顯不同。

　　但是，用實(shí)驗室的動(dòng)物做安全評估常常會(huì )受除了GM大米的特性以外很多不確定因素的影響，并且對所得結果的任何解釋需要一定程度的慎重。確定GM食物最相關(guān)的劑量是很難的，盡管在實(shí)驗中我們用10克每千克體重作為最大量。在我們所做的這個(gè)短期實(shí)驗中，沒(méi)有包括GM大米未知毒素的潛在致癌、致畸與致突變的評價(jià)。為建立一個(gè)實(shí)驗方案并使其可外推到人類(lèi)，長(cháng)期動(dòng)物喂養實(shí)驗與用培養的人細胞系統做的安全評估實(shí)驗將被用于GM大米與GM馬鈴薯的評價(jià)。