轉(zhuǎn)基因檢測(cè)技術(shù)從一片空白到國(guó)際立足——記上海交通大學(xué)上海出

1、i；走近科學(xué)yIW項(xiàng)II科普此系列flfifi上海市科普工作聯(lián)席會(huì)迎辦公室協(xié)辦I轉(zhuǎn)基因檢測(cè)技術(shù)：從一片空白到國(guó)際立足記上海交通大學(xué)、上海出入境檢驗(yàn)檢疫局聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的十年攻關(guān)本刊記者/李輝本期項(xiàng)目：水稻、玉米、油菜轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法及標(biāo)準(zhǔn)化所獲獎(jiǎng)項(xiàng)：2012年度上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)完成單位：上海交通大學(xué)、上海岀入境檢驗(yàn)檢疫局張大兵教授（左四）、潘良文研究員（左三）在與ISO專家交流近些年來(lái)，公眾對(duì)于轉(zhuǎn)基因食品安全的關(guān)注度日益增高。作為種植和進(jìn)口轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的大國(guó)，如何 更好地從技術(shù)層面對(duì)該類產(chǎn)品進(jìn)行把關(guān)，是我們國(guó)家必須直面和應(yīng)對(duì)的問(wèn)題。上海交通大學(xué)張大兵教授與上海岀入境檢驗(yàn)檢疫局潘良文研究

2、員的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)十余年的持續(xù)攻關(guān)，建立了一套針對(duì)水稻、 玉米、油菜等轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因檢測(cè)方法，這套方法被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 （ISO）采納從而上升為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。他們還建立了其他一系列轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測(cè)的新方法，建立了國(guó)際上首個(gè)轉(zhuǎn)基因 生物安全檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。這些工作，為我國(guó)的轉(zhuǎn)基因檢測(cè)實(shí)踐奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。也正是這些工作，為他們 贏得了上海市2012年度科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)的榮譽(yù)。十多年前，國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)基因檢測(cè)幾乎空白張大兵教授與潘良文研究員團(tuán)隊(duì)的工作，要從十余年前說(shuō)起，當(dāng)時(shí)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品受關(guān)注的程度還不是很高。直接推動(dòng)我們國(guó)家開(kāi)始重視轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測(cè)工作的事件，是113個(gè)國(guó)家于2000年1月在加拿大簽署了聯(lián)合國(guó)生

3、物安全協(xié)定書(shū)。協(xié)定書(shū)中明確規(guī)定，消費(fèi)者對(duì)轉(zhuǎn)基因食品擁有知情權(quán)。中國(guó)是簽署國(guó)之一。加拿大會(huì)議之后，國(guó)務(wù)院有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)十分重視，要求科研工作者加強(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究。在上海，市科委迅速做岀了響應(yīng)，向社會(huì)發(fā)布了轉(zhuǎn)基因檢測(cè)技術(shù)的項(xiàng)目申請(qǐng)指南。張大兵與潘良文兩支團(tuán)隊(duì)的合作，即從這一次的項(xiàng)目聯(lián)合申請(qǐng)開(kāi)始。在此之前，他們兩人只是因?yàn)楣餐霓D(zhuǎn)基因研究興趣，在一次學(xué)術(shù)會(huì)議上認(rèn)識(shí)并互相欣賞。當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有成熟的針對(duì)轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的定性、定量檢測(cè)技術(shù)，更沒(méi)有相關(guān)國(guó)家或行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在基本空白的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)三年的研究，他們?nèi)〉昧艘幌盗械拈_(kāi)創(chuàng)性成果，并且獲得了 2004年度上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)的認(rèn)可。在此之后，他

4、們的合作團(tuán)隊(duì)針對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的檢測(cè)更加深入，從針對(duì)幾種產(chǎn)品延展為針對(duì)更廣范圍的 產(chǎn)品，從初步的定性定量方法走向了更成熟全面、上升為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)乃至國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的方法。是不是？有多少？轉(zhuǎn)基因檢測(cè)事實(shí)上主要圍繞定性和定量這兩個(gè)“知情權(quán)”的核心問(wèn)題展開(kāi)?！岸ㄐ浴币灰皇遣皇寝D(zhuǎn)基 因產(chǎn)品，“定量”一一含什么成分的轉(zhuǎn)基因以及含量多少。由于各個(gè)國(guó)家對(duì)轉(zhuǎn)基因的態(tài)度不同，對(duì)定性和 定量的定義也有所不同。比如對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品一直持開(kāi)放態(tài)度的美國(guó)，就不要求商家對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品必須標(biāo)識(shí)。而歐洲和亞洲一些 國(guó)家，則持不同程度的謹(jǐn)慎態(tài)度。歐洲議會(huì)于1997年通過(guò)的新食品規(guī)程決議，規(guī)定歐盟成員國(guó)上市的任何轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品必須貼上轉(zhuǎn)基 因標(biāo)簽。20

5、01年11月，歐盟修改了轉(zhuǎn)基因食品法規(guī)，規(guī)定凡含有0.9%以上轉(zhuǎn)基因DNA或蛋白質(zhì)的農(nóng)作物或食品必須進(jìn)行標(biāo)識(shí)。在亞洲，韓國(guó)政府從 2001年開(kāi)始，以3%為界限實(shí)施標(biāo)簽制度。日本在 2001年實(shí)行1%標(biāo)簽制度。中國(guó) 政府則規(guī)定只要含有轉(zhuǎn)基因成分，一律需要標(biāo)識(shí)。內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因檢測(cè)方法，從提出到完善張大兵和潘良文團(tuán)隊(duì)這次獲獎(jiǎng)的內(nèi)容，集中于他們針對(duì)水稻、玉米、油菜轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因檢 測(cè)方法的研究成果。轉(zhuǎn)基因的檢測(cè)方法其實(shí)可以從轉(zhuǎn)基因的基本原理說(shuō)起。如所周知，所謂“轉(zhuǎn)”基因，是將人工分離和 修飾過(guò)的基因?qū)氲缴矬w基因組中。那么也就是說(shuō)，對(duì)一種產(chǎn)品是否是轉(zhuǎn)基因的檢測(cè)，關(guān)鍵在于在它的 成分中有否檢出外源

6、基因。人們對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品中轉(zhuǎn)基因成分的檢測(cè)，主要分兩個(gè)步驟：提取出產(chǎn)品的DNA然后再用一種生物化學(xué)反應(yīng)來(lái)檢測(cè)其中的轉(zhuǎn)基因成分。在第二個(gè)步驟中，現(xiàn)在檢驗(yàn)部門一般采用的是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR。但在提取產(chǎn)品DNA勺過(guò)程中，如果提取被檢測(cè)產(chǎn)品的DNA沒(méi)有成功，或者是提取 DNA中有PCR反應(yīng)的抑制物質(zhì)，那么在PCF檢測(cè)時(shí)，就檢測(cè)不出轉(zhuǎn)基因成分。顯然，這并不能說(shuō)明被檢產(chǎn)品中沒(méi)有轉(zhuǎn)基因成分。分子特征分析檢測(cè)新技術(shù)研岌一定要規(guī)避這種情況的岀現(xiàn)。這也正是內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因檢測(cè)法的一個(gè)特點(diǎn)所在。食用安全評(píng)價(jià)環(huán)境安 全評(píng)價(jià) 與監(jiān)測(cè)針對(duì)轉(zhuǎn)基因的評(píng)價(jià)主要有三方面：轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品帶來(lái)的環(huán)境影響；轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品對(duì)人體所造成的影響；轉(zhuǎn) 基

7、因產(chǎn)品本身所含有的成分。上海交通大學(xué)和上海岀入境檢驗(yàn)檢疫局的工作主要針對(duì)第三個(gè)方面展開(kāi)，并 進(jìn)一步細(xì)化為三個(gè)方向所謂內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因，是指具有物種特異性、拷貝數(shù)恒定、不顯示等位基因變化的保守DNA序列。也就是說(shuō)，內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因是物種間區(qū)別的遺傳標(biāo)志某一物種內(nèi)的不同品種均含有該內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因的特異性片段， 但其他物種卻不含有該片段。再簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如果從一個(gè)樣品的DNA中檢測(cè)到了水稻的內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因，那么這一樣品必然含有水稻的 DNA。有了內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因?qū)?DNA勺檢測(cè)，對(duì)外源基因 PCR檢測(cè)的準(zhǔn)確性就有了保證。但難點(diǎn)在于，迄今為止雖 然許多物種已開(kāi)發(fā)出內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因，但是水稻、番茄、油菜、番木瓜等常見(jiàn)產(chǎn)品的內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因開(kāi)發(fā)工

8、作之前 做的并不多。在過(guò)去的十余年研究中，項(xiàng)目組通過(guò)大量研究，系統(tǒng)地建立了適合于主要轉(zhuǎn)基因作物的內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因檢 測(cè)系統(tǒng)，如水稻SPS油菜HMG I/Y、棉花Sadi、番茄LAT52和番木瓜Chy基因等。項(xiàng)目組依據(jù)這些內(nèi)標(biāo) 準(zhǔn)基因，建立了結(jié)合PCR技術(shù)的一整套轉(zhuǎn)基因檢測(cè)體系。這些工作，是項(xiàng)目組獲得上海市 2012 年度科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)的重要組成部分。值得祝賀的是， 在 2012 年到 2013 年這段時(shí)間里，他們的工作又進(jìn)一步獲得了 ISO 的認(rèn)可。2013年，ISO正式公布了新版的ISO 21569和ISO 21570標(biāo)準(zhǔn)，分別增加了用于轉(zhuǎn)基因水稻和番茄內(nèi) 標(biāo)準(zhǔn)基因的定性和定量檢測(cè)的普通 P

9、CR檢測(cè)方法和實(shí)時(shí)熒光 PCR檢測(cè)方法。這些檢測(cè)方法正是由上海交通 大學(xué)和上海出入境檢驗(yàn)檢疫局的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)完成的?！稗D(zhuǎn)基因檢測(cè)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)之前沒(méi)有人搞過(guò)的，十年前在國(guó)際上也是一個(gè)新興領(lǐng)域?！迸肆嘉恼f(shuō)， 在國(guó)家質(zhì)檢部門工作的他，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)有著天然的敏感性。 “大概 2004 年的時(shí)候，我就想著是否我們也可以參 與制定一些國(guó)際的轉(zhuǎn)基因檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。 ”2004 年，在經(jīng)得國(guó)家標(biāo)委的推薦后， 潘良文、 張大兵先后加入了 ISO 轉(zhuǎn)基因標(biāo)準(zhǔn)制定工作組。一項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的提案要成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，必須進(jìn)行國(guó)際協(xié)同實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在項(xiàng)目組內(nèi)部進(jìn)行過(guò)多次比對(duì)試 驗(yàn)的基礎(chǔ)上， 2004-2006 年，項(xiàng)目組邀請(qǐng)了來(lái)自德國(guó)、加拿大、

10、荷蘭、阿根廷、斯洛文尼亞等多個(gè)國(guó)家的 國(guó)際知名檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室參加協(xié)同實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并取得圓滿成功。這表明，上海團(tuán)隊(duì)建立的內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基因檢測(cè)方法 是可行的。2009年以來(lái)，上海項(xiàng)目組所提交的檢測(cè)方法順利通過(guò)了ISO組織的委員會(huì)內(nèi)部草案、委員會(huì)草案和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案的階段投票， 最終在2013年由ISO宣布成為國(guó)際轉(zhuǎn)基因檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法。這標(biāo)志著由我國(guó)在轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品領(lǐng)域所制定的檢測(cè)方法首次上升為ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。方法標(biāo)準(zhǔn)化為什么重要每個(gè)國(guó)家對(duì)于轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的種植和進(jìn)口都有相應(yīng)的法規(guī)進(jìn)行管理。 但是爭(zhēng)議在所難免。同樣的產(chǎn)品在一家單位檢測(cè)有轉(zhuǎn)基因成分，在另外一個(gè)地方卻可能檢測(cè)沒(méi)有，或 者檢測(cè)出的成分含量不一致。不同的檢測(cè)結(jié)果，

11、除了各單位技術(shù)能力不同的原因，也與使用的方法不同有 關(guān)。為了使不同國(guó)家、不同實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)結(jié)果保持一致，保證轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易的安全有序，各方制 定和使用的檢測(cè)方法就需要一致。這也正是標(biāo)準(zhǔn)方法的意義所在。2000 年，歐盟成立了轉(zhuǎn)基因生物檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，專門負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物檢測(cè)方法的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工 作。目前它由 70 多個(gè)執(zhí)行實(shí)驗(yàn)室組成，分布在歐盟各成員國(guó)內(nèi)。2004 年，張大兵教授作為發(fā)展中國(guó)家的第一位學(xué)者，應(yīng)邀參加歐盟轉(zhuǎn)基因生物檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的年會(huì) 并作專題發(fā)言； 2013年，歐盟轉(zhuǎn)基因生物檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室又正式邀請(qǐng)張大兵教授代表中國(guó)，作為合作伙伴 參與其技術(shù)網(wǎng)絡(luò)。方法的創(chuàng)新與數(shù)據(jù)的積累上海

12、交通大學(xué)與上海出入境檢驗(yàn)檢疫局是兩家不同性質(zhì)的單位。 相對(duì)而言， 后者更關(guān)注方法的標(biāo)準(zhǔn)化， 而前者則更關(guān)注方法的創(chuàng)新。2010-2013 年，上海交通大學(xué)課題組在經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析轉(zhuǎn)基因成分檢測(cè)的各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，提出 了一種加快檢測(cè)速度的可視化等溫檢測(cè)新方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)，是可以在1個(gè)小時(shí)之內(nèi)，完成對(duì)轉(zhuǎn)基因玉米和大豆的 DNA提取以及轉(zhuǎn)基因成分檢測(cè)。 而按照過(guò)去的方法，這一過(guò)程要在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)歷一系列的耗時(shí)過(guò)程。這種方法的應(yīng)用，使針對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、田間測(cè)試成為可能。由于轉(zhuǎn)基因的產(chǎn)品種類越來(lái)越多，對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法也趨于多樣化。所以，建設(shè)一個(gè)公共的平臺(tái)，對(duì)所 有已知方法進(jìn)行收集整理，也成為了

13、項(xiàng)目組在開(kāi)發(fā)新方法之外的追求目標(biāo)。2008 年，項(xiàng)目組開(kāi)發(fā)了轉(zhuǎn)基因生物安全檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)(GMD，)，將目前主要商業(yè)化應(yīng)用的轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行了整理和收集，特別是涵蓋了外源基因序列和檢測(cè)方法兩方面重要的數(shù)據(jù)。這兩種數(shù)據(jù)都是檢測(cè)所必需的，但由于國(guó)外研發(fā)者一般不愿意公開(kāi)其開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的外源基因序 列和檢測(cè)方法，不同檢測(cè)單位往往不得不做同樣的檢測(cè)方法研究。有了公共平臺(tái)將這些成果呈現(xiàn)出來(lái)，重 復(fù)性的研究工作就可以減少或者避免了。目前，項(xiàng)目組開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)一共涵蓋了 180 多個(gè)轉(zhuǎn)基因生物的轉(zhuǎn)基因信息，外源基因序列 140 多條， 對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法 500 多套， 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)產(chǎn)品信息 60多條。 該數(shù)據(jù)的開(kāi)發(fā)和開(kāi)放得到了國(guó)際