美國轉基因大西洋鮭產業化對我國的啟示

胡煒，朱作言

（中國科學院水生生物研究所，淡水生態與生物技術國家重點實驗室，武漢430072）

美國轉基因大西洋鮭產業化對我國的啟示

胡煒，朱作言

（中國科學院水生生物研究所，淡水生態與生物技術國家重點實驗室，武漢430072）

2015年11月19日，美國食品藥品監督管理局（FDA）批準了轉全魚生長激素基因（gh）大西洋鮭為第一種可供食用的轉基因動物產品，從而取得世界轉基因動物育種研究與產業化的歷史性突破。經過了長達20年的嚴格審核，轉gh大西洋鮭才獲準產業化，不僅充分說明了對包括轉基因魚在內的創新產業的管理決策尤其需要尊重科學規律和客觀事實；而且表明基礎研究只是產業創新的因素之一，轉基因知識的科學普及與企業的積極參與是推動高新技術發展和創新產業形成不可或缺的重要條件；高屋建瓴地制定我國基因改良農業品種市場準入的條例和操作細則已經刻不容緩。

轉基因；大西洋鮭；產業化； 啟示

DOI 10.15302/J-SSCAE-2016.03.018

一、轉gh基因大西洋鮭產業化突破及其影響

1994年，美國食品藥品監督管理局（FDA）批準轉基因延熟保鮮番茄進入市場銷售，成為世界上第一個商業化的轉基因食品。1996年，轉基因作物開始大規模商業化種植，種植面積為1.7×106hm2，此后的發展極為迅速。據國際農業生物技術應用服務組織（ISAAA）的統計，2014年全世界有20個發展中國家和8個發達國家種植了轉基因作物，種植面積高達1.815×108hm2，占全球人口的60 %以上，約40億人。其中美國種植的轉基因作物面積最大、增長最快，占全球種植面積的40 %。不僅如此，美國還種植了世界上最多的轉基因作物種類，其大豆、玉米和棉花三大作物中，轉基因品種的種植面積分別為94 %、93 %和96 %。美國雜貨制造商協會的統計數據表明，美國市場上含有轉基因成分的加工食品約為75 %～80 %，轉基因作物及其加工產品已成為美國人日常生活中不可或缺的食品。

2015 年全球范圍內共批準136項轉基因作物產業化，涉及 91個品種。尤其值得關注的是，2015年11月19日，美國食品藥品監督管理局批準了水豐技術公司(AquaBounty Technologies)的水優三文魚（AquAdvantage salmon）即轉全魚生長激素基因（gh）大西洋鮭（以下簡稱轉gh大西洋鮭）為第一種可供食用的轉基因動物產品[1]，這是世界轉基因動物育種研究與開發應用的歷史性突破，將成為轉基因動物產業化的典范，對今后轉基因動物的研發產生深遠的影響。

二、轉gh大西洋鮭的研發與產業化歷程

1989年，在加拿大政府財政資金資助下，加拿大學者Hew等人將綿鳚(Ocean pout)的抗凍蛋白（AFP）基因的啟動子和終止子與大鱗大馬哈魚(Chinook salmon)的生長激素基因cDNA重組后構成的全魚生長激素基因導入大西洋鮭（Atlantic salmon）中，獲得轉全魚gh大西洋鮭，一年齡轉gh大西洋鮭為對照魚平均體重的2～6倍，最大個體體重達到對照魚的13倍[2]。轉gh大西洋鮭只需18個月就能達到商品規格，而且由于生長期縮短，降低了因寒冷低溫而造成的養殖風險，轉gh大西洋鮭顯現出很高的商業化應用價值。隨后，研發轉gh大西洋鮭的3名學者與產業界合作成立了水豐技術公司，從此，由水豐技術公司而不是研發者自身開始了漫長的轉gh大西洋鮭產業化歷程。

由于缺乏可參照的轉基因動物產業化安全評估的管理程序與法規條例，也無轉基因動物產業化的先例可循，美國食品藥品監督管理局與水豐技術公司進行了長達20年的審慎評估與溝通，包括技術磋商、規則制定、開放公眾評議等科學評估和法律程序等方面。1995年，水豐技術公司嘗試以新藥的動物試驗向食品藥品監督管理局申請水優三文魚的產業化。2003年，水豐技術公司按食品藥品監督管理局的規則提交了水優三文魚的監管研究報告。值得注意的是，2006年，水豐技術公司在倫敦證券交易所另類投資市場（London Stock Exchange Alternative Investment Market，又稱高增長市場）上市，并成功獲得3千萬美元的風險投資，用于支持開展水優三文魚轉基因的分子特征、生產性狀的遺傳穩定性、食用安全評價、環境安全評價及其對策等方面的研究工作與產業化。2009年，美國食品藥品監督管理局確定了轉基因動物食用安全性評價標準，即今后所有轉基因動物在進入市場之前，將被按照普通藥物的評價標準進行安全評估。同年，水豐技術公司根據美國食品藥品監督管理局的評價標準完成了水優三文魚的食品安全評價。2010年，美國食品藥品監督管理局認為水優三文魚與普通大西洋鮭具有同等安全性，可以放心食用，并發布了水優三文魚的食品安全評估報告草案供公眾評議。美國食品藥品監督管理局開展水優三文魚能否產業化的審查活動需要支出費用，但是，2011年6月15日，美國眾議院通過了一項農業支出法案的修正案，該修正案禁止美國食品藥品監督管理局2012年就此支出相應的費用。漁業在阿拉斯加州的經濟和社會構成中具有舉足輕重的地位，美國大部分的鮭魚來自于阿拉斯加，因此阿拉斯加州的議員提出該修正案的原因不言而喻。6月16日，水豐技術公司發表聲明，指出美國食品藥品監督管理局對水優三文魚的食用安全性和環境安全性進行了嚴格的科學評價，水優三文魚的安全性毋庸置疑。美國的國民健康和安全監管政策建立在科學研究的基礎上，少數議員無視客觀研究結果的蠻橫行為是完全錯誤的。2012年5月，食品藥品監督管理局完成了水優三文魚對生態環境影響的評估草案，同年12月，按照

轉基因動物食品的管理法規，食品藥品監督管理局將擬批準水優三文魚食用的文件進行為期3個月的網絡公示，以收集社會各界的意見。鑒于日常生活中充滿了食品藥品監督管理局批準的轉基因食品或由轉基因原料加工制作的食品，而且當時美國公眾已經安全食用這些食品長達18年，美國公眾主要是擔憂水優三文魚是否具有潛在的生態風險。因此，美國食品藥品監督管理局主要是收集公眾關于水優三文魚對生態環境影響的反應。2014年，加拿大環保部批準水豐公司可以生產水優三文魚卵用于商業化銷售。但是，在收集公眾意見的3個月期限截止后，美國食品藥品監督管理局長達3年沒有關于水優三文魚產業化的信息，原因在于美國食品藥品監督管理局公布水優三文魚的評估文件后，面臨著強大的社會壓力。聯合署名反對水優三文魚產業化的包括上百萬的公眾以及300個環保組織，還有40位國會議員口頭表示反對食用水優三文魚[3]。美國食品藥品監督管理局仔細分析了收集到的這些反對意見，認為轉gh大西洋鮭魚的安全評估已經涵蓋和解決了環保組織和公眾所擔心的問題。比如，針對人們對轉基因三文魚生態風險的擔憂，水豐公司一方面建立完善的養殖、安全防護、逃逸預警、廢水管理等設施，通過物理方法隔離養殖水優三文魚；另一方面，由于三倍體魚的性腺敗育，因此水豐公司還采用物理、化學和生物等多種手段培育出全雌的三倍體轉基因三文魚，養殖全雌的三倍體水優三文魚能確保對生態環境沒有影響等。

因此，美國食品藥品監督管理局認為轉gh大西洋鮭魚的食品安全性和生態安全性應以客觀的科學評價結果為準則，雖然面臨著強大的輿論壓力，但是2015年11月19日，美國食品藥品監督管理局仍然發表公告宣布轉全魚gh大西洋鮭和普通大西洋鮭一樣可供人類安全食用。至此，繼世界上第一例轉基因植物產品在美國被批準上市21年后，第一例轉基因動物的產業化準入同樣在美國取得歷史性的突破。

三、中國的轉基因魚育種研發現狀

轉基因魚育種是一項誕生在中國的高新技術，中國科學院水生生物研究所于1985年培育出世界首批轉基因魚，建立了轉基因魚理論模型，為世界所公認[4]。隨后培育出具有完全自主知識產權的轉全魚gh基因鯉（冠鯉）[5,6]，并于2000年首次系統完成冠鯉的中間試驗。與對照鯉比較，在同等養殖條件下，冠鯉不同家系的生長速度提高約42 %～114.92 %；養殖冠鯉當年就可達到上市規格，縮短了一半的養殖周期，降低了養殖的時間成本和勞動強度，還降低了養殖過程中可能因缺氧、疾病等導致的風險；而且冠鯉的餌料轉化效率比對照鯉提高約17.1 %～18.2 %，降低了養殖的飼料成本。此外，冠鯉的性腺指數僅為同齡對照鯉的1/4，可食肌肉多。因此冠鯉具有優良的養殖性狀。

就冠鯉的食品安全而言，按照國家I類新藥的毒理學實驗規范和實質等同性原則，武漢大學基礎醫學院、中國疾病預防控制中心營養與食品安全研究所進行了冠鯉的營養學、毒理學和致敏性研究，系統評價并證實冠鯉與對照鯉具有同樣的食用安全性[7～10]。就冠鯉的生態安全而言，我們不僅進行了冠鯉生物學特性和種群適合度參數的全面細致分析，而且提出了構建人工模擬湖泊評價其生態安全的新策略。中國科學院水生生物研究所設計和構建了一個面積約為6.7 hm2，具有防洪、防逃、防盜等安全設施齊備的人工模擬湖泊。該模擬湖泊不進行任何的人工投喂，放養了12個科的23種魚，其中65.2 %為鯉科魚，魚類區系組成具有中國長江中下游湖泊的代表性[11]。從分子、個體、種群和群落等不同水平，全面系統評價了冠鯉投放到該人工湖泊后對生態環境的可能影響，發現在鯉魚自然分布的水域，冠鯉的生態風險不會高于對照鯉。

與轉gh鮭魚的研發和生物安全性評估比較，冠鯉的食品安全和生態安全評價不僅完全符合美國食品藥品監督管理局、世界衛生組織與聯合國糧食及農業組織審批轉基因動物的法規要求，而且生態安全評價的相關研究更為超前，實驗更為充分，數據更為詳盡。不僅如此，中國科學院水生生物研究所還與湖南師范大學合作，通過倍間雜交研制出100 %不育的三倍體吉鯉，具有完全的生態安全性[12]；而人工誘導三倍體轉gh鮭魚的效率最高為99.8 %。從技術的角度而言，食用安全、生態安全、品質優良、具有完全自主知識產權的吉鯉產業化條件已經成熟。

近年來，中國科學院、國家農業部所屬研究所以及高校的一大批科研人員，相繼在草魚、鯉魚、

半滑舌鰨等重要養殖魚類基因組解析和功能基因組分析[13～15]，重要經濟性狀相關基因發掘、內源基因精細編輯和外源基因高效導入以及高產、優質、抗病、抗逆的多種轉基因經濟魚類新品種培育等方面，均取得了一系列重要進展和突破。但遺憾的是，中國學者在世界上率先培育出的轉基因魚產業化仍然舉步維艱，包括轉基因魚在內的轉基因生物產品甚至被妖魔化。

四、水優三文魚獲準產業化的啟示

（一）尊重科學，以科學為依據對包括轉基因魚在內的創新產業進行決策

轉gh大西洋鮭獲準產業化經過了長達20年的安全性科學評估，這一漫長、艱難而又富有創新的產業化歷程，充分體現了管理決策對科學的尊重與維護。美國食品藥品監督管理局在批準水優三文魚產業化上有嚴格的程序，做出的決策非常慎重。不可否認，美國也存在對轉基因的爭議，食品藥品監督管理局面臨著經濟、社會、文化、宗教信仰，甚至還有政治等因素反對轉基因的巨大壓力，食品藥品監督管理局充分考慮并分析了民意中的不同意見，但是沒有迎合和遷就其中非科學、非理性的反對意見，而是以科學為依據，對包括轉基因魚在內的創新產業進行科學決策。

（二）基礎研究只是產業創新的因素之一，高新技術的產業化離不開企業的積極參與

水優三文魚的產業化獲準還充分說明基礎研究只是產業創新的因素之一，要推動創新產業和高新技術的發展與應用，離不開有戰略眼光的企業和產業界的積極參與。加拿大學者研制出轉gh大西洋鮭后，隨后的產業化進程及相關研發工作完全由水豐技術公司主導，在沒有轉基因動物產業化先例可循的情況下，水豐技術公司一方面與食品藥品監督管理局進行了長達20年的技術磋商、規則制定、開放公眾評議等科學評估和法律程序等方面的溝通，建立客觀、科學的評價原則和程序；同時，水豐技術公司還通過資本市場獲得3千萬美元的風險投資，并先后投入超過1億美元用于水優三文魚后期的研發。毋庸諱言，如果沒有水豐技術公司從社會對三文魚養殖產業迫切需求良種的前瞻考慮，如果沒有其對水優三文魚產業化堅持不懈、甚至是不計成本的全方位投入，轉gh大西洋鮭可能仍然只是靜靜地游躺在科學家的實驗室中。

（三）科學普及與高新技術研發同等重要，對于轉基因的產業化不可或缺

水優三文魚的產業化還啟迪我們，科學普及與高技術研發同等重要，高水平科學素養的公民有期盼創新的內在驅動力和易于接受創新的秉性。如果公眾對轉基因技術及其產品缺乏了解，就非常容易被某些聳人聽聞的謠言所蠱惑，從而擔憂和排斥轉基因產品，甚至對轉基因產品產生虛幻的恐懼。比如人們聞“激素”而色變，但人們擔憂的實質上是不易分解的固醇類激素，而水優三文魚和冠鯉所轉移的魚類生長激素是一種蛋白質，經過烹調加工和胃腸消化后，生長激素就分解為氨基酸而作為營養被人體吸收，不會有激素的生理功能。但公眾和消費者不可能成為每個領域的專家，人們對于新生事物需要一定的時間去了解，因此科研人員不僅要潛心科研，而且還需要把科學的道理教給媒體，準確地傳播給大眾，轉基因研發迫切需要政府部門、科研機構、媒體和社會全面客觀地宣傳和引導。

（四）高屋建瓴地制定我國基因改良農業品種市場準入的條例和操作細則已經刻不容緩

我國自主研發出的諸多轉基因動植物優良品種處于產業化突破的前沿，迅猛發展的基因編輯技術將掀起世界范圍內基因改良農業品種的新浪潮。但是，我國基因改良農業品種的產業化管理的相關制度建設非常滯后于科學研究的發展。就轉基因魚優良品種的產業化而言，根據《農業轉基因生物安全管理條例》和《轉基因生物安全評價管理辦法》，經過嚴格、科學的生物安全評價，獲得農業轉基因生物安全證書后，必須進行水產養殖新品種的審定，轉基因魚的產業化進程才能向前推進。但是，現行的《中華人民共和國漁業法》《水產原、良種審定辦法》《水產苗種管理辦法》和《中華人民共和國水產行業技術標準——水產新品種審定技術規范》等均缺乏可操作的用于指導轉基因魚品種審定的內容。包括轉基因魚在內的基因改良農業新品種如何進入市場，面臨著無標準可循，無辦法可依的窘境。

因此，高屋建瓴地制定我國基因改良農業品種市場準入的條例和操作細則已經刻不容緩。

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Enlighenments for China from the Industrialization of the Transgenic Atlantic Salmon in the US

Hu Wei, Zhu Zuoyan
(State Key Laboratory of Freshwater Ecology and Biotechnology, Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072, China)

On November 19, 2015, the US Food and Drug Administration (FDA) approved the “all fish” growth hormone (gh) transgenic Atlantic salmon for public consumption, which is significant as this species is the first genetically engineered livestock approved for human consumption and is considered as breakthrough of transgenic livestock breeding research and livestock industrialization. The US FDA made this landmark decision after 20 years rigorous bio-safety assessment of the transgenic salmon. This development reveals that all the management decisions in pursuing innovation in industry should follow the scientific method and be based on objective facts. It also reveals that basic research is one of the factors involved in industrial innovation. Both the scientific research behind the creation of this transgenic product and the active participation of the business sector have become increasingly important components for promoting the development of new high-level technologies and innovative industries. Furthermore, it is an urgent demand to strategically make the regulation and standardize its industrialization guidelines for agricultural genetically modified organisms.

transgenic; Atlantic salmon; industrialization; enlightenments

S965.232

A

2016-04-27；

2016-05-05

胡煒，中國科學院水生生物研究所，研究員，研究方向為魚類遺傳育種與生殖發育調控；E-mail: huwei@ihb.ac.cn

中國工程院重點咨詢項目“水產養殖業十三五規劃戰略研究”(2014-XZ-19-3)；國家自然科學基金杰出青年基金(31325026)

本刊網址：www.enginsci.cn