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專題服務
轉基因作物對靈長類動物食用安全性評價
作者:佚名     來源:中國應急分析測試平臺     發布時間:2018年12月19日   點擊量:

國家科技平臺聯合專題服務

         聯合專題服務名稱:轉基因作物對靈長類動物食用

                           安全性評價                

     臺:  生物安全應急分析平臺      

專題服務負責人:   董方霆                  

     話:    010-66930338          

國家科技基礎條件平臺中心

20180606

主要工作人員表

一、牽頭平臺名稱:生物安全應急分析平臺

專題服務負責人

姓名

職稱/職務

專業

工作單位

任務分工

董方霆

研究員

分析化學

國家生物醫學分析中心

總負責

專題服務主要參與人

姓名

職稱/職務

專業

工作單位

任務分工

程建華

副研

藥物分析

國家生物醫學分析中心

轉基因動物組織樣本代謝組學研究

方均建

助研

藥物分析

國家生物醫學分析中心

轉基因動物體液(血、尿)代謝組學研究

二、參與平臺1:國家大型科學儀器中心

專題服務負責人

姓名

職稱/職務

專業

工作單位

任務分工

何昆

副研究員

分析化學

北京傅里葉變換質譜中心

轉基因動物樣本代謝組學方法研究

專題服務主要參與人

姓名

職稱/職務

專業

工作單位

任務分工

副研

分析化學

北京傅里葉變換質譜中心

轉基因作物蛋白質組學檢測技術的方法建立和優化

趙永強

助研

分析化學

北京傅里葉變換質譜中心

轉基因動物樣本質譜方法學研究

三、參與平臺2:

  1. 服務的需求

1.背景概況

概括介紹此項專題服務工作的整體背景和相關情況,包括開展此項服務的意義、行業發展的形勢及平臺工作與資源基礎等。

   轉基因技術可以培育出優良性狀的生物新品種,同時減少農藥、肥料投入,起到節省資源以及保護生態環境和農民健康等益處,能夠帶來顯著的經濟效益、社會效益和生態效益。因此自轉基因技術出現以來,加快轉基因技術研發已成為世界多國增強農業核心競爭力的戰略抉擇。但隨著轉基因生物產品應用的迅猛發展,對其可能引發的環境和食用安全問題長期以來都是全球公眾關注和爭論的話題。如何實現在科學評估基礎上的依法管理,是確保和推進轉基因技術健康發展造福人類的重要命題。

   我國在轉基因作物及動物新品種研發中投入了大量的人力財力,并且已經取得了重大的突破,培育了一系列抗病蟲、抗除草劑以及高產優質的轉基因生物新品種。同樣值得人注意的是,我國已對國外部分轉基因產品打開了大門,轉基因玉米、轉基因大豆以其各種衍生產品占據了越來越大的市場份額。在國外轉基因產品在國內占據越來越多市場的同時,又引發人們另一種擔憂,國人是否成為孟山都等國外大公司產品的小白鼠?轉基因生物及其產品是否有可能成為生物武器而導致更嚴重的國家安全問題?

  目前全球沒有統一的適用于所有轉基因食品的安全性評價方法,但國際上對轉基因食品安全性評價都遵循以科學為基礎、個案分析、實質等同性和逐步完善等原則。本研究將為我國轉基因生物產業化決策、安全生產與科學管理提供重要的科學依據和技術支撐,進而推動我國轉基因生物育種健康發展,課題的成功實施將對專項培育的優質轉基因作物品系的產業化提供重要支持,同時對維護我國糧食安全具有重要的戰略意義。

2.面向需求

具體寫明面向的重大需求,表述應具體明確。例如面向重大科學研究項目的需求,應具體說明是針對科研項目中哪些環節和內容的需求;面向行業發展的需求,應具體指明針對行業發展中哪些要解決的關鍵問題或技術的需求;面向社會民生的需求,應具體說明是針對社會民生的哪種具體問題的需求等。

轉基因品系作物雖然按照要求一步步完成了中間實驗、環境釋放、生產性試驗等環境安全評價實驗,同時研發單位也委托專業資質單位進行了基于大鼠90天喂養試驗、小型豬90天喂養試驗等食用/飼用安全性評價試驗。然而,至今為止,除轉基因棉花外,仍沒有一個重要轉基因農作物研究成果被批準產業化。就如許智宏院士在接受采訪時指出:一方面是國家近30年大量經費的研發投入,我國已經建成了世界上為數不多的,包括功能基因克隆、遺傳轉化、品種選育、安全評價、產品開發、應用推廣等各環節在內的轉基因育種科技創新和產業發展體系。擁有抗病蟲、抗除草劑、抗旱耐鹽、營養品質改良等重要基因的自主知識產權和核心技術,棉花、水稻、玉米等轉基因作物的基礎研究和應用研究已形成了自己的優勢與特色。另一方面妖魔化轉基因、反對轉基因的聲浪在社交媒體上此消彼長,政府顧慮重重,遲遲未能抉擇,讓中國自己的轉基因研發品系遲遲不能實現產業化。而目前中國農業對國際市場依賴度已高達21.1%,其中轉基因大豆進口量占國內消費的82%,轉基因玉米進口逐步攀升,保障中長期農產品穩定供應形勢嚴峻。而同時國外公司倚仗技術與經濟優勢一直覬覦擠占和控制中國農作物和種業市場。

   本研究立足于民生根本,對國民健康、國家經濟、社會影響重大,非人靈長類動物模型進行安全評價無疑是將提供有力的技術支持

3.服務對象

具體寫明服務針對的用戶,服務對象應具體明確。例如針對企業用戶的服務,應指明計劃或預期服務的相關重點企業的名稱及相關信息;針對重大科學研究的,應指明服務的主要研究項目名稱及相關信息;針對政府部門的應指明部門或者地方政府部門名稱。

   本研究主要針對轉基因產業化項目,圍繞我國最具產業化應用前景的轉基因玉米、水稻等作物,完成基于靈長類動物模型的食用安全性評價;完成轉基因玉米等作物對靈長類動物生殖及后代發育安全性評價;闡明Bt蛋白對靈長類動物的抗性機制,保障專項研發的轉基因生物新產品的食用和飼用安全性,推動優質轉基因新品系的產業化,為我國轉基因生物產業化決策、安全生產與科學管理提供科學依據。

  1. 專題服務擬利用的資源和形成的資源產品庫

具體說明針對重大需求,要用到平臺的哪些資源開展服務(應提供資源列表),擬形成的資源產品庫。

針對轉基因作物及動物樣本結構分析和代謝組學研究的實際情況,結合各平臺單位的實際情況,擬使用的儀器資源及形成的技術方法如下:

  1. 9.4T傅里葉變換離子回旋共振質譜儀,用于BT蛋白精確分子量及元素組成分析等工作中。

  2. 超高效液相色譜-質譜聯用儀,用于BT蛋白一級結構轉基因作物及動物組織樣本全蛋白定性定量分析等工作中。

  3. 基質輔助激光解析電離飛行時間質譜儀,用于BT蛋白、轉基因作物全蛋白樣本的肽質量指紋圖譜分析。

  4. 氣相色譜-質譜聯用儀,用于轉基因實驗動物體液樣本代謝組學方法研究

  5. 高效液相色譜儀,用于轉基因作物各組成含量測定、純度分析等。

  1. 服務內容和服務方式

具體說明專題服務要提供的服務內容,詳細說明服務提供的形式和途徑。

   依托各種高性能質譜、色譜等分析儀器,利用現有的技術方法,綜合分析BT蛋白結構,轉基因作物蛋白質組學分析以及實驗動物體液、組織等的代謝產物分析。本課題將在現有平臺上,建立基于靈長類動物血漿代謝組學的轉基因作物食用安全性評價體系進一步發展并完善上述基于靈長類動物模型的轉基因食品安全評價體系。

   本專題以方法學研究為重點,服務形式以合作研究為主,共同完成轉基因作物食用安全性評價。同時根據市場需求,基于本平臺先進的色譜、質譜儀器以及多年的技術積累,接受委托形式的測試需求。

  1. 主要工作任務與進度

1.任務分工

明確牽頭平臺和參與平臺的職責分工,詳細規劃各平臺在服務中發揮的作用;明確服務任務中,主要相關人員的分工和責任。說明各平臺的聯合工作模式。

主要相關人員的分工和責任如下:

董方霆,負責生物安全應急分析平臺方面的整體工作;

何昆,負責國家大型科學儀器中心方面的工作;

王娜,轉基因作物蛋白質組學檢測技術的方法建立和優化

程建華:轉基因動物組織樣本代謝組學研究

方均建轉基因動物體液(血、尿)代謝組學研究

趙永強,負責本專題具體聯絡、服務檢測工作,同時負責轉基因動物樣本蛋白質組學分析方法研究

 

2.實施步驟

介紹專題服務工作的實施步驟,各步驟的主要難點問題及初步解決辦法。

  1. 聯合專題服務的啟動、整合和協調。聯合專題服務涉及2個平臺的合作,如何將現有資源在滿足常規服務的基礎上,進行有效的整合,充分發揮平臺作用,協調人員的能動性是本步驟中的重點難點問題。因此,針對此問題,擬建立專人專管負責機制,協調成員參與儀器資源的調配,聯絡兩平臺人員,定期交流工作進展,促進合作的順利、高效。

  2. 轉基因作物以及動物樣本蛋白質組學分析。由于國內缺乏相關技術體系和可供借鑒的案例,因此,從蛋白質水平上評價食用安全性難度很大。本工作擬應用現有蛋白質組學的技術手段,加以條件摸索、優化,綜合評價轉基因作物同親本作物之間的蛋白表達差異,從中尋找可能影響食用安全性的因素。

  3. 基于靈長類動物代謝終端的轉基因作物食用安全性評價本工作難點在于轉基因食物潛在安全性問題是一個長期累積性問題,并不是短期可以獲得明顯的結果。目前通行的毒性評價方法之一是采集飼喂動物的血樣、尿樣,通過血尿常規、血尿生化指標等來考察動物機體肝腎功能是否正常。然而轉基因作物食用安全評價中動物相對外源蛋白攝入量較低,傳統的常規血尿生化等指標不能滿足安全性評價靈敏度的要求本工作擬發展更加敏感和特異的評價指標解決轉基因食物毒理學安全性評價中亟待解決的重要問題。

3.進度安排

包括各階段的工作任務、階段性目標、整體服務周期及各步驟時間節點等。

本專題擬定周期為5年,按年度為節點分為5個階段:

第一階段

轉基因作物以及實驗動物的選擇、采購、安置,以及研究方案的確定。時間節點:2016.12

第二-第四階段

以轉基因作物飼養實驗動物,定期采集血樣、尿樣。同時進行蛋白質組學和代謝組學相關檢測分析,詳細記錄實驗數據。時間節點:2019.12

第五階段

實驗動物組織樣本、血樣、尿樣采集,組織樣本差異蛋白質組學及定量分析,匯總所有數據統計分析。確定食用安全性評價因素和指標。時間節點:2020.12

  1. 預期效果和考核指標

寫明專題服務工作預期效果及考核指標。考核指標應明確具體,具備可考核性,盡量提供能夠量化的指標。例如,服務重大科研項目的,應制定相應指標,能夠體現專題服務內容在科研項目中發揮的支撐作用;重點服務企業的,應制定相應指標,能夠體現服務產生的經濟效益和對企業發展的支撐作用;面向政府決策的應制定相應指標,體現在支撐某項決策中發揮的作用等。

除對整體服務的考核指標外,應明確本項專題服務中對所聯合各平臺的考核要求和指標。

預期效果

   本聯合服務專題擬完成兩方面重大成果:一方面,建立基于蛋白質組學的轉基因作物非預期效應研究的非定向評價技術體系,完善和發展基于非標記定量技術(label free)、同位素相對標記與絕對定量技術(iTRAQ)等定量蛋白質組學技術的創新技術方法,為轉基因作物營養成分分析、過敏原分析提供新的評價手段;另一方面,建立基于代謝組學的轉基因食物安全評價體系。代謝組學集物理學、生物學及分析化學等多學科研究之所長,基因和蛋白表達的微小變化會在代謝物上得到放大。在本任務中我們將基于核磁共振(NMR)、液相色譜-質譜(LC-MS)聯用、氣相色譜-質譜(GC-MS)聯用等檢測技術手段,分析評價轉基因作物和非轉基因親本之間的代謝產物方面的差別。

考核指標

  1. 建立和完善基于靈長類動物喂養實驗的抗蟲抗除草劑等轉基因作物食用安全評價體系;具有產業化前景的重要轉基因玉米品系的食用安全性評價提供技術支撐

  2. 建立轉基因玉米、水稻等品系的蛋白質組、代謝組的交互式數據庫,擬完成四株轉基因玉米品系和一株水稻品系非預期效應,以及具有重要戰略貯備意義的優良轉基因

  3. 建立不同實驗組食蟹猴體液和組織樣本的差異蛋白質組、代謝組,分析食蟹猴機體因食用轉基因作物可能受到影響的代謝通路。基于靈長類動物代謝終端的轉基因作物受試品系的食用安全性評價技術支撐


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