维护科学的艰难历程：美国转基因鱼商业化启示

源自：新浪科技

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美国FDA批准商业化食用的转基因三文鱼

文章来源：知识分子微信公众号
　　导语：美国食品药品管理局（FDA）2015年11月16日发布公告确定水优三文鱼与非转基因三文鱼一样安全可以食用，这标志着转基因三文鱼在美国已经获得美国政府权威机构的最终批准，依法可以商业销售和食用。中国科学院水生生物所是全球获得转基因鱼成功的第一个研究所，后来的研发依然居于世界同类研发的前沿，但中国没有能够在全球获得商业化的事实，值得我们反思。
　　现行的转基因作物、食品法规已经不适应新的生物技术的出现（主要是指基因编辑技术）。美国总统科技政策办公室于2015年7月给美国农业部（USDA）、食品药品管理局（FDA）和美国环保局（EPA）发了一个题为“制定生物技术产品的现代化法规体系”的备忘录，要求这3个部委在一年内拿出草案供进一步讨论。
　　如何调整我国生物技术产业的政策，需要中国各领域科学、法律专家以及政府部门统筹解决，对生物技术领域的产业化做一个全面的讨论和决策。

1。美国批准转基因三文鱼
　　美国FDA（食品药品管理局）2015年11月16日发布公告确定水优三文鱼（首图）与非转基因三文鱼一样安全可以食用。FDA是美国唯一一个审批转全鱼生长激素基因三文鱼（以下简称转基因三文鱼）安全性的机构，他们的决定是终决。所以转基因三文鱼在美国已经获得美国政府权威机构的最终批准，依法可以商业销售和食用。

1.1 转基因食品可商业化食用具有重大影响
　　首先，转基因三文鱼不仅是世界上第一个获批可直接食用的动物来源转基因的食品，而且相比来自玉米和大豆等转基因作物的食品，走得更前沿。已经商业化19年的转基因玉米和大豆主要用于饲料，用于食品添加剂（如淀粉、糖浆等），直接食用虽然是合法的，但至今供消费者直接食用的转基因甜玉米基本上尚未在美国超市销售。转基因大豆作为直接入口的食品是食用油。即19年前已获批可以食用的转基因玉米、大豆等多数不是作为直接入口的食物。可以预测，转基因三文鱼被批直接食用，将推动转基因作物食品的直接食用。
　　其次，转基因三文鱼获批可商业化食用的另一个重大影响，是将会促进接踵而来的其他转基因动物性食品产业化。在水丰技术公司（AquaBounty Tech-nologies）三文鱼等待审批的十几年中，其实已有20家30种转基因鱼和转基因动物正在研究开发之中。其中有几种已经向FDA申请商业化，排队等候FDA的审批。转基因三文鱼的审批历尽千辛万苦的原因之一，就是FDA意识到只要批准了转基因三文鱼商业化，就会成为转基因动物产业化的突破口和范例，为后面一大批送审的其他转基因食用动物打开一扇大门，其影响不可估量。
　　转基因“环境猪”（Enviropig）是加拿大的一个研究组研发的。这种环境猪能够高效率地利用磷，故饲料中不需另外添加富含磷的饲料（减少饲料成本），排出粪便中磷的含量比同类非转基因猪少70%，减少了对环境的磷污染。“环境猪”已经繁殖了8代，其遗传稳定，等候FDA批准已达8年以上，下一个可能被FDA批准的转基因食用动物就是“环境猪”了，实际上美国的反转团体意识到“环境猪”可能会被批准食用，已经在媒体上宣传“我们不要吃转基因的培根”。
　　另一个有潜力的/通过遗传操作获得的转基因（GMO）猪2015年6月发表于Nature，报道了我国科学家与韩国科学家合作、通过基因编辑技术（也是一种GMO技术）研制出来的瘦肉型猪。

1.2 基于其安全性批准转基因三文鱼上市
　　安全性包括人直接食用的安全性和对环境是否有影响的生态安全性，这方面的文献较多，简单综述如下。
　　（ⅰ）人类食用方面的安全性。研制转基因三文鱼使用的转植基因元件由大鳞大马哈鱼（王鲑）的生长激素基因的cNDA和美洲绵鳚抗冻蛋白基因的启动子（promotor）组成。重组的全鱼生长激素基因可让三文鱼在寒冷环境下仍然保持生长，使转基因三文鱼达到上市规格的生长周期从3年左右缩短到18个月。这两个基因元件本身就存在于天然的人类食用的鱼体中，在理论上对人体健康是没有毒副作用的，但是FDA还是按照其规定的食品安全评价条款评估转基因三文鱼食品安全性的全过程实验，结果表明食用转基因三文鱼没有毒副作用。也就是说，在食品安全性和营养成分上，转基因三文鱼与非转基因三文鱼实质等同。FDA在批准转基因三文鱼商业化的文件上开宗明义第一句话就指出了这点，所以转基因三文鱼的食品安全性在审批过程中始终没有太大争议。
　　（ⅱ）环境是否影响其生态安全性。转基因三文鱼的生态安全性是被舆论考量较多的议题，人们担心转基因三文鱼有可能与自然环境中的其他鱼种发生有性交配，导致转植基因漂移到自然鱼中，影响物种的遗传多样性，或产生其他可能的未知风险。事实上，大量的研究结果表明，转基因三文鱼并不存在人们所担心的生态风险。为了从根本上解决人们对转基因三文鱼生态风险的担忧，申请者主要采取两项防范措施：一是在封闭环境中饲养转基因三文鱼，不让转基因鱼逃逸到自然环境中去；二是科学家培育出不孕不育的三倍体转基因三文鱼（香蕉和人工培育的无籽西瓜都是三倍体的），即使逃逸出去，也不可能通过有性交配把转植基因释放给自然界的野生鱼种。

1.3 转基因三文鱼的批准历程
　　在2012年，美国FDA和EPA（环保局）已经联合批准了三文鱼的安全性，按照美国转基因食用动物管理法规，在网上公布批准文件3个月，收集各界的反映，主要是收集转基因三文鱼在环境影响方面的公众反应。
　　美国FDA面临着强大的舆论压力，在收集公众意见3个月之后长达3年的时间内，并没有继续推动。原因是在所收集的公众意见中，有300个环保组织反对、上百万美国公众联名签署反对批准转基因三文鱼商业化，还有40位国会议员口头表示反对转基因三文鱼食用。甚至在2015年年初，加拿大渔业海洋部（Canadian Department of Fisheries and Oceans，DFO）公开发布了一个481页的有关转基因三文鱼的安全实验报告──其对转基因三文鱼的生态风险评估与美国FDA的结论相反，指出水丰技术公司的转基因三文鱼免疫力低，容易患病。同时还发现不同养殖条件下转基因三文鱼的生长速度不同等现象。国际上的主要环保公司Friends of the Earth也利用加拿大的实验结果给FDA施压，要求停止审批转基因三文鱼。
　　自然生态系统中的种群生存力与繁殖力是客观评价转基因鱼生态风险最关键的指标，而转基因鱼的种群生存力与繁殖力受一系列适合度参数的综合影响，单一因子的研究结果不能对转基因鱼的生态风险作出全面客观的评价。研制转全鱼生长激素基因三文鱼的目的是为了促进其快速生长，而不是为了增强其抗病能力。与加拿大DFO关于转基因三文鱼生态风险的结论刚好相反，容易患病的转基因三文鱼生存力低下，被人工选育淘汰；即或其逃逸到自然环境后，也不会形成优势种群而影响生态平衡，因此将不会导致生态风险。
　　另一方面，转基因三文鱼的生长速度在不同养殖条件下不一致，与养殖模式有关，更与转基因鱼家系选育的纯度有关，也就是说也可能与FDA和DFO评估所使用的转基因三文鱼家系不同有关。具体来说，转植生长激素基因的促生长效应与其表达水平有关，既不能太低，也不能太高。表达水平太低就不能促进鱼的生长，表达水平太高则会影响受体鱼的内稳平衡。同时，转植生长激素基因表达产物还需与受体鱼相关基因表达协同才可能发挥促生长作用。所以在育种过程中，要从大量的转基因鱼群体中筛选出转植生长激素基因表达水平与整合位置均合适的个体，并通过至少3代以上的遗传稳定性筛选实验，才可能建立一个性状优良的转基因鱼家系。现在情况表明，美国FDA对转基因三文鱼的生态风险作出了客观的判断，没有采信加拿大FDO的相左意见。
　　美国政府批准转基因三文鱼的过程和决定是严格保密的，直到2015年11月份FDA才突然公开批准了转基因三文鱼商业化。连申报单位水丰技术公司事前也毫不知情。
　　从上面的介绍可以知道，美国批准转基因三文鱼的过程是一个维护科学的艰难历程，以至于FDA最后的批准书中的第一句话是：经历了一个详尽和苛刻的科学评估，FDA终于做出了转基因三文鱼在食用安全性和营养成分上与任何非遗传操作的大西洋三文鱼相同的结论。
　　美国批准转基因三文鱼商业化的决定还有另外两项主要内容：稳步开发，无需标识。前者指目前只能在加拿大的封闭环境中生产不育的三倍体三文鱼鱼卵（每年可以生产10万个鱼卵），然后运到巴拿马的封闭环境中将这些不育的三倍体鱼卵喂养到1~2公斤，就地安乐宰杀后，运送到超市出售。后者规定，在标识问题上，终端销售用户出售的转基因三文鱼无需标识，但进货的超市需要知道是转基因的。

1.4 获批的转基因三文鱼的商业化前景
　　FDA公布批准水丰技术公司的转基因三文鱼商业化直接食用之后不到3周，美国、加拿大公众的反对舆论在各大媒体均有报道。在加拿大，环保组织已经起诉加拿大政府允许美国公司在加拿大生产转基因三文鱼鱼卵，美国环保组织“ 食品安全中心”（Centerfor Food Safety）也开始起诉FDA，目的是阻止转基因鱼的销售。另外还有一些环保专家也开始批评FDA批准转基因三文鱼安全上市食用的决定。在欧洲和日本还未见重要反对组织的活动，但欧洲食品局（EFSA）在8年前制定转基因食品标识法时，就预计到转基因三文鱼有朝一日会被批准作为食品，所以已经预留了转基因三文鱼一旦上市后如何做标识的规定。
　　转基因三文鱼最终能否规模性地商业化，这取决于在推广的过程中是否会出现安全性问题和价格是否具有竞争力。美国FDA只批准局限的安全性养殖范围，实际上限制了转基因三文鱼的产量。我们仅分析转基因三文鱼的价格竞争力。
　　人工饲养三文鱼的早期阶段，曾遇到有机食品领域的利益集团反对，但由于人工饲养三文鱼的生长速度比野生三文鱼快，现在美国市场上的价格是，野生三文鱼的市场价格约14美元/磅，人工饲养三文鱼的市场价格约7美元/磅。美国三文鱼70%以上来自于人工饲养，供应主要来自进口，中国是美国进口人工饲养三文鱼的第6位供应国。USDA统计2014年进口的三文鱼为24.3万吨，价值24亿美元，进口价约4.5美元/磅。可见，转基因三文鱼将来是否能在商业市场上站稳脚跟，主要取决于其价格。由于转基因三文鱼的生长周期比非转基因三文鱼短一倍，所以其超市价格降到4美元/磅是很可能的，到了接近于鸡的这种价格，想要阻止转基因三文鱼大规模商业化几乎是不可能的了。

2。中国的遗憾
　　中国科学院水生生物所的朱作言团队首次把农艺性状基因转到鱼的研究工作结果发表于1985年的德国应用鱼类学杂志Z Angew Ichthyol。1990年11月，美国《纽约时报》用了半版介绍朱作言的转基因鱼研究，指出他的研究比美国同行的转基因鱼领先了3年。实际上朱作言的这项工作不仅在国际上开辟了转基因鱼研究新领域，而且也是农业动物转基因育种的首次试水。

朱作言的转基因鱼的工作领先美国 3年（纽约时报）
　　许多人以为中国科学院水生生物研究所的转基因鱼研究虽然国际上首报，但以后就没有多少进展，被美国超越了。实际情况并非如此。中国的转基因鱼研究至今仍然走在国际前列。
　　1991年，中国科学院水生生物研究所的研究团队就已构建了全部由中国鲤科鱼类基因元件组成的“全鱼”基因构建体。他们将由鲤鱼肌动蛋白启动子驱动的草鱼生长激素基因（不带任何质粒载体和筛选标记序列，他们称之为“全鱼基因”）导入黄河鲤受精卵，研制出转“全鱼生长激素基因”黄河鲤（以下简称转基因鲤）。
　　在同等养殖条件下，转基因鲤平均生长速度比对照黄河鲤快52.93%~114.92%，饵料转化效率提高约18.2%，当年就可以达到上市规格，缩短了一半的养殖周期，降低了养殖成本和风险，同时大大降低了劳动强度。

中国科学院水生生物所的转基因鲤鱼，8月龄的转基因鲤鱼（b）和对照非转基因鲤鱼（a）
　　查阅水丰技术公司向美国FDA申报转基因三文鱼的4个文件和世界卫生组织（WHO）与粮农组织共同合办的GODEX有关审批转基因动物的法规，比较中国科学院水生生物研究所的转基因鲤和美国的转基因三文鱼研发进展，发现转基因鲤的食品安全和生态安全评价研究不仅完全符合FDA和CODEX的要求，而且部署更为超前，实验更为充分，数据更为详尽。
　　中国科学院水生生物研究所团队按国家Ⅰ类新药的毒理学实验规范，于1999年完成了转基因鲤（吉鲤）的食品安全评价工作，比美国的类似实验提前完成（1999年完成实验，论文2000年2月发表）。随后又完成了致敏性等评价，发现转基因鲤与对照鲤具有实质等同性。2000年，我国的研究团队完成了转基因鲤中试，比美国的水丰公司的转基因三文鱼中试早了2年。2010年，转基因鲤的生态风险评价研究已经持续进行了8年，也比美国水丰公司转基因三文鱼完成得早，种群适合度评价研究的内容基本相似。
　　并且，他们还自行设计并构建了一个面积为6.7 hm2、安全设施齐备的人工模拟实验湖泊，从个体、种群和群落等不同层次上，对转基因鲤与对照鲤在人工模拟的自然生态系统中的适合度，以及转基因鲤对湖泊生物群落结构及生态系统的影响等进行了全面评估，发现在野生鲤自然分布的水域，转基因鲤的生态风险不会高于对照鲤，美国转基因三文鱼缺乏如此大的时间尺度和空间尺度的生态评估。
　　如果不是后来众所周知的中国创新环境问题，中国不仅是全球第一个完成转基因鱼研究的国家，也会是全球第一个把转基因鱼商业化的国家。现在美国成了第一个转基因鱼商业化的国家，我们从中可以吸取许多有益的经验，推动我国的自主创新发展。

3。亡羊补牢，为时不晚
　　我国包括转基因生物在内的生物技术的研究工作在国际上并不落后。例如在中央领导的直接关注下，科技人员在阻击美国转基因棉花占领我国市场上取得重大成功。现在中国95%的棉花都是具有自主知识产权的转基因抗虫棉。15年下来，仅种子产业和棉花产业的累计产值就达120~150亿美元（未包括由棉花制作的衣服等二级产品的产值），大大超过了国家投资转基因重点专项约30亿美元的投资。
　　但是另一方面，我国去年进口转基因大豆7200万吨，是我国自产大豆的6倍，进口金额为250亿美元，过去10年累计进口的转基因大豆费用约2500亿美元（约1.6万亿人民币）。因此，我国发展转基因大豆的潜力是巨大的。
　　本文不分析讨论转基因作物和食品政策问题，如何调整我国生物技术产业的政策，需要有关领导部门统筹解决。美国政府认识到，为了适应新的生物技术的出现（主要是指基因编辑技术），必须修改现行的转基因作物、食品法规。美国总统科技政策办公室于2015年7月给美国农业部（USDA）、食品药品管理局（FDA）和美国环保局（EPA）3个部委发了一个题为“制定生物技术产品的现代化法规体系”的备忘录，要求这3个部委在一年内拿出草案供进一步讨论。
　　我国政府有关领导部门是否应该召开一个有各领域科学、法律专家以及领导部门官员参加的会议，对生物技术领域的产业化做一个全面的讨论和决策，值得认真考虑。（文 | 王大元（中国水稻研究所）