基因工程生物安全課件

TheBioSafetyonGeneticEngineering

基因工程生物安全何謂基因工程？為什么發(fā)展基因工程？基因工程有哪些生物安全問題？基因工程生物安全怎樣管理？什么是基因工程？1973年，Cohen等人成功地實(shí)現(xiàn)了DNA分子的體外重組，從而使人類進(jìn)入了能人工設(shè)計(jì)和改造生物物種的新時代—基因工程時代。以DNA重組技術(shù)為核心的基因工程的興起不僅極大地推動了整個生命科學(xué)的研究，而且成為改變工農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥學(xué)面貌的巨大力量。1977年11月，Boyer等利用重組DNA技術(shù)合成出了生長抑制激素--利用基因工程方法獲得的第一個基因產(chǎn)物。從此基因工程研究蓬勃發(fā)展。

基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。是在生物體外，通過對DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。從分子水平上干預(yù)生物的遺傳特性基因工程操作流程示意圖由基因工程技術(shù)構(gòu)建的且具有新遺傳性狀的生物稱之為“基因工程生物”、“轉(zhuǎn)基因生物”或“基因工程體”。轉(zhuǎn)基因食品為什么發(fā)展基因工程？基因工程的應(yīng)用生命科學(xué)基礎(chǔ)理論研究中的應(yīng)用農(nóng)林牧副漁中的應(yīng)用工業(yè)中的應(yīng)用在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用（一）在基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用幾乎在所有生命科學(xué)分支學(xué)科中得到應(yīng)用。（二）在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用1.增加農(nóng)作物產(chǎn)品的營養(yǎng)價值如增加種子、塊莖的蛋白質(zhì)含量，改變植物蛋白的必需氨基酸比例等。2.提高農(nóng)作物抗逆性能如抗病蟲害、抗旱、抗?jié)场⒖钩輨┑刃阅堋?.提高光合作用效率從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量。4.生物固氮的基因工程。把禾谷等非豆科植物轉(zhuǎn)變?yōu)槟芡鼍采蚓吖痰芰?，將代替無數(shù)個氮肥廠。5.增加植物次生代謝產(chǎn)物產(chǎn)率。~構(gòu)成全球藥物原料的25%，如治療瘧疾的奎寧、治療白血病的長春新堿、治療高血壓的東莨菪堿、作為麻醉劑的嗎啡等。6.培育畜牧業(yè)和水產(chǎn)業(yè)新品種。7.其它如肥料等。1995年：7500萬美元1997年：3.6億美元1998年：16億美元1999年：21-23億美元2000年：30億美元2002年：42.5億美元2005年：80億美元2010年：250億美元轉(zhuǎn)基因植物對未來農(nóng)業(yè)將產(chǎn)生不可估量的影響。億美元轉(zhuǎn)基因作物的全球銷售額變化“第二次綠色革命”

轉(zhuǎn)基因動物

ProducingEnviropigsResearchersborrowagenefromE.colibacteriumthatproducesaphytaseenzyme(植酸酶),injectitintoafertilizedegg,andrelyontheanimal’snormalreproductivesystemtodelivertransgenicpigs.飼料、養(yǎng)殖業(yè)及其他工業(yè)

酶制劑﹑氨基酸﹑維生素﹑增稠劑﹑有機(jī)酸﹑乳化劑，表面活化劑﹑食用色素﹑食用香精及調(diào)味料、合成靛藍(lán)、限制性內(nèi)切酶的生產(chǎn)等，都可以采用基因工程微生物生產(chǎn)而得到。。。。（四）在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用1.基因工程用于生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物1982年美國EliLilly公司推出基因工程制造的人胰島素（治療糖尿病），商品名為Humulin。干擾素治療肝炎等病毒感染性疾病有良好療效。1升發(fā)酵液中所得的干擾素相當(dāng)于過去從1000升人血中所得，生產(chǎn)成本也大為降低。目前基因工程生產(chǎn)的蛋白質(zhì)藥物已達(dá)數(shù)十種，許多以前不可能大量生產(chǎn)的生長因子，凝血因子等蛋白質(zhì)藥物，用基因工程可能大量生產(chǎn)。人類藥物生產(chǎn)1982年美國首先將重組胰島素投放市場，標(biāo)志著世界第一個基因工程藥物的誕生。26年來基因工程的技術(shù)成果60％集中應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)，為生物醫(yī)藥的發(fā)展帶來一場嶄新的革命。2.基因工程用于疫苗生產(chǎn)利用基因工程制備的重組亞基疫苗只含有病原物的一個或幾個抗原成分，不含病原物遺傳信息，且這樣的亞基疫苗往往效價很高，但決無感染毒性等危險(xiǎn)。

在酵母中表達(dá)乙型肝炎表面抗原HBsAg產(chǎn)量可達(dá)每升2.5mg，已于1984年問世。3.基因工程用于基因治療人體基因的缺失或突變，導(dǎo)致一些遺傳疾病，應(yīng)用基因工程技術(shù)使缺失的基因歸還人體，達(dá)到治療的目的，已成為基因工程在醫(yī)學(xué)方面應(yīng)用的又一重要內(nèi)容。4、特殊轉(zhuǎn)基因食品（五）環(huán)境保護(hù)修復(fù)重金屬離子污染土壤的基因工程菌含酚工業(yè)廢水中典型污染物的生物降解技術(shù)造紙工業(yè)中木聚糖酶高效表達(dá)工程菌的應(yīng)用石油產(chǎn)品的微生物脫硫技術(shù)農(nóng)藥殘留的微生物降解技術(shù)合成友好可再生材料的微生物工程菌新型秸稈發(fā)酵乙醇代謝基因工程菌．．．．．．基因工程有哪些生物安全問題？youngwomanoroldwoman?基因工程是一把雙刃劍，既可能成為推動人類進(jìn)步的新動力，也可能成為導(dǎo)致人類倒退甚至毀滅的工具。

“科學(xué)雖然偉大，但他只能回答世界是什么的問題，應(yīng)當(dāng)如何的價值目標(biāo)，卻在它的視野之外。”--愛因斯坦(《愛因斯坦文集》,北京商務(wù)書館,1979,p3）

引起科學(xué)家良心危機(jī)的二大事件第一事件：廣島原子彈爆炸

科學(xué)理論導(dǎo)致成千上萬人的死亡。第二事件：1965年《寂靜的春天》一書的出版揭露了大量使用有機(jī)氯農(nóng)藥所引起的嚴(yán)重后果。世界范圍的環(huán)境污染威脅人類在地球生存以及地球本身的存在，向人類敲響了環(huán)境惡化的警鐘。引起科學(xué)家良心危機(jī)的二大事件使科學(xué)家和公眾對科學(xué)研究的社會后果，成果應(yīng)用對社會、人類和生態(tài)的影響嚴(yán)肅關(guān)注

基因工程生物安全包括重組DNA技術(shù)在內(nèi)的所有對基因的操作及其生物體的安全基因工程生物的安全性問題環(huán)境安全性(damagetothenaturalenvironment)

轉(zhuǎn)基因植物演變成農(nóng)田雜草的可能性基因漂流到近緣野生種的可能性對非目標(biāo)生物的影響現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全性(disruptionofcurrentpracticesoffarming)

作物－作物間的基因漂流轉(zhuǎn)基因食品安全性(damagetohuman

health)

過敏性抗生素抗性的水平轉(zhuǎn)移外源DNA的食用營養(yǎng)水平的改變國家和地方政府重視對非目標(biāo)生物的影響花粉Bt玉米帝王蝶幼蟲死亡帝王蝶事件1999.5,美國康乃爾大學(xué)研究組轉(zhuǎn)基因植物安全性的標(biāo)志性事件風(fēng)蝶死亡Bt玉米傷害大斑蝶幼蟲攝食Bt花粉葉片的幼蟲重量平均只有無花粉葉片的50%Crop-to-cropgeneflow轉(zhuǎn)基因作物的推廣威脅到作物遺傳多樣性轉(zhuǎn)基因植物育種的困難，只有少數(shù)品種可以種植外源基因的擴(kuò)散Crop-to-weedgeneflow轉(zhuǎn)基因作物可能變成雜草Bartschetal.(1994)：轉(zhuǎn)基因甜菜可以通過與一年生野生甜菜雜交而轉(zhuǎn)變成雜草

Kling(1996)：抗除草劑的基因轉(zhuǎn)移到野生近源種油菜Brassicanapus的基因可轉(zhuǎn)移到近源種野油菜B.campestris(Mikkelsen等,1996)LeakageofGMproteinsintosoil

很多植物分泌化合物到土壤中，從而可能影響土壤中的根際微生物群落。帶有幾丁質(zhì)酶的抗真菌的轉(zhuǎn)基因作物，其遺傳分解時可能減少土壤中菌根的種群，使得土壤中的凋落物的分解受阻，從而阻滯了整個生態(tài)系統(tǒng)的功能。StarLink玉米事件：蘇云金芽孢桿菌的Cry9C基因轉(zhuǎn)入玉米，即StarLink玉米。1998年，美國環(huán)保署（EPA）批準(zhǔn)只作為家畜飼料和工業(yè)用途。2000年未經(jīng)許可進(jìn)入了食品中，引起了食用該食品的一部分人的過敏反應(yīng)。1998年，英國蘇格蘭研究所的ArpadPusztiai教授用轉(zhuǎn)基因馬鈴薯喂老鼠，1998年秋在電視上宣布大鼠食用后，引起器官生長異常，體重和器官重量減輕，免疫系統(tǒng)受損。此事引起國際轟動。這是對轉(zhuǎn)基因食品提出的最早的，有所科學(xué)證據(jù)的質(zhì)疑，并在英國及全世界引發(fā)了關(guān)于轉(zhuǎn)基因食品安全性的大討論。Pusztiai事件1999年5月，英國皇家學(xué)會宣布此項(xiàng)研究“充滿漏洞”，從中不能得出轉(zhuǎn)基因馬鈴薯有害生物健康的結(jié)論。轉(zhuǎn)基因生物的檢測轉(zhuǎn)基因食品的定量檢測大量轉(zhuǎn)基因食品的快速檢測加工后轉(zhuǎn)基因食品的檢測多種轉(zhuǎn)基因成分混合后的檢測轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展發(fā)展將大大增加檢測的難度基因工程生物安全怎樣管理基因工程可以使不同生物的基因進(jìn)行相互轉(zhuǎn)移，。。。生物多樣性，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，食品安全。。?；蚬こ躺锾貏e是未經(jīng)安全性驗(yàn)證的基因工程生物大規(guī)模釋放到環(huán)境中，將有可能給生物多樣性和生態(tài)環(huán)境造成無法彌補(bǔ)的生態(tài)災(zāi)難。死vs活1976年美國NIH發(fā)布《重組DNA分子研究準(zhǔn)則》2000年8月，全世界70多個國家簽署了《“生物多樣性公約”的卡塔赫納生物安全協(xié)定書》我國現(xiàn)行基因工程生物安全法規(guī)

法規(guī)制定部門法規(guī)名稱施行日期農(nóng)業(yè)部《農(nóng)業(yè)生物基因工程安全管理實(shí)施辦法》2006.01.17農(nóng)業(yè)部《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法》2002.03.20農(nóng)業(yè)部《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全進(jìn)口管理辦法》2002.03.20農(nóng)業(yè)部《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全標(biāo)識管理辦法》2002.03.20農(nóng)業(yè)部《獸用生物制品管理辦法》2002.01.01農(nóng)業(yè)部《獸用新生物制品管理辦法》1989.09.02國務(wù)院《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》2001.05.23衛(wèi)生部《新資源食品衛(wèi)生管理方法》2007.12.01衛(wèi)生部《轉(zhuǎn)基因食品衛(wèi)生管理辦法》2002.07.01國家藥品監(jiān)督管理局關(guān)于頒布執(zhí)行《中國生物制品規(guī)程》2000年版的通知2000.10.01國家藥品監(jiān)督管理局《新生物制品審批辦法》1999.05.01國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局《進(jìn)出境轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢驗(yàn)檢疫管理辦法》2004.04.24國家科學(xué)技術(shù)委員會《基因工程安全管理方法》1993.12.24國家煙草專賣局《煙草基因工程研究及其應(yīng)用管理辦法》2002.03.20《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》于2001年5月由國務(wù)院頒布實(shí)施。條例共8章56條第一條為了加強(qiáng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理，保障人體健康和動植物、微生物安全，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)研究，制定本條例。第八條國家對農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物實(shí)行標(biāo)識制度?；蚬こ坍a(chǎn)品的源頭在實(shí)驗(yàn)室，大量的研究工作也在實(shí)驗(yàn)室，因此，實(shí)驗(yàn)室規(guī)范基因工程研究是實(shí)現(xiàn)基因工程安全性的基本環(huán)節(jié)和重要場所?；蚬こ?/p>

實(shí)驗(yàn)室安全基本要求基因工程工作安全等級基因工程工作分4個安全等級。與研究對象、采用的載體系統(tǒng)、轉(zhuǎn)化方法等相關(guān)。Ⅰ級：不存在危險(xiǎn)Ⅱ級：低度危險(xiǎn)Ⅲ級：中度危險(xiǎn)Ⅳ級：高度危險(xiǎn)生物實(shí)驗(yàn)室分為4個級別：BSL1、BSL2、BSL3、BSL4。BSL1或BSL2級：不需過濾空氣，臺面防酸堿、耐熱，有通風(fēng)柜等BSL3或BSL4級：特殊空氣雙過濾系統(tǒng)和排放液體的消毒系統(tǒng)。基因工程實(shí)驗(yàn)室分級每個基因工程實(shí)驗(yàn)室應(yīng)制定有針對性的基因工程操作安全規(guī)范指南。了解基因工程基本原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募八僮魃锏膶傩浴３浞终J(rèn)識所用菌種、受體、載體、目的基因、基因操作方法和基因工程產(chǎn)品的安全性。根據(jù)基因操作對受體生物安全性的影響確定基因操作對安全性的影響類型（I、II、III）。

基因工程實(shí)驗(yàn)室操作注意問題根據(jù)基因操作對受體生物安全性的影響確定基因操作對安全性的影響類型I、II、III。

（P137）影響類型I：增加受體生物的安全性。影響類型II：對受體生物的安全性沒有影響。影響類型III：受體生物的安全性降低。詳細(xì)記載實(shí)驗(yàn)過程：受體生物；供體生物；目的基因的核苷酸序列；目的基因與載體構(gòu)建的圖譜；載體的名稱、來源、結(jié)構(gòu)、特性；標(biāo)記基因或報(bào)告基因的大小、功能；啟動子和終止子的大小、功能等；目的基因與受體基因組整合及其表達(dá)的分子檢測或鑒定結(jié)果；轉(zhuǎn)基因性狀及其產(chǎn)物的檢測、鑒定技術(shù)；試驗(yàn)地點(diǎn)的位置地形圖和釋放隔離圖；試驗(yàn)設(shè)計(jì)等。其他：在培養(yǎng)過程中，一個工作人員不得同時操作兩種不同的細(xì)胞或菌種；不要共用試劑、實(shí)驗(yàn)臺；實(shí)驗(yàn)記錄污染的處理；生物材料的交流。。。基因工程實(shí)驗(yàn)室操作注意問題（續(xù)）基因工程生物垃圾處理：

生物垃圾與其他垃圾有什么不同？從事基因工程工作的單位，應(yīng)根據(jù)基因工程工作進(jìn)行的階段和安全等級，制定相應(yīng)治理廢棄物的安全措施和操作規(guī)程?；蚬こ躺锢幚砩锊牧虾屠欧乓郧靶韪邏合?。轉(zhuǎn)基因植物品種的釋放要求

我國1997年頒布“農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例”。從實(shí)驗(yàn)研究、生產(chǎn)加工、經(jīng)營、進(jìn)口出口等方面對農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行詳細(xì)規(guī)范。實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)束后，進(jìn)入中試。中試結(jié)束后，進(jìn)入環(huán)境釋放或正式生產(chǎn)。轉(zhuǎn)基因植物品種的釋放主要考慮是否會對自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成影響。基因工程藥物投放的規(guī)則和要求基因工程藥物審批的一般程序（5~9年）實(shí)驗(yàn)研究：在實(shí)驗(yàn)室的工作，為以后大規(guī)模生產(chǎn)提供理論依據(jù)。小量試制：臨床前的安全性和有效性試驗(yàn)，制定制造與檢測的基本要求。中間試制：動物實(shí)驗(yàn)，Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期和Ⅳ期臨床試驗(yàn)。試生產(chǎn)和正式生產(chǎn)?；蚬こ趟幬锷a(chǎn)環(huán)境的要求(GMP認(rèn)證)GMP(goodmanufacturingp