英科学家：转基因农作物和食品的健康风险之根源

英国科学家迈克尔•安东尼奥（Michael Antoniou）博士

　（编者注：此文为作者在2013年转基因与食品安全国际研讨会上的发言）

　　今天我主要讲关于转基因产品和食品能够导致健康风险的坚实的证据。先讲几句话介绍我的专业背景。像海尼曼教授一样，我也是分子生物学家，我每天都在用基因技术做研究，还会继续研究下去，我的研究领域是人类基因功能、开发基因治疗药物，对人类的遗传性疾病做治疗。我自己也有基因工程方面的专利。所以，我不反对生物技术，不反对基因工程。

　　但是，所有的技术都是一样的，在运用的时候可以很负责任，也可以不负责任。当上世纪90年代中期我听到生物技术行业吹嘘农业生物技术很精确、能够预计后果的时候，我的经验告诉我，这不可能是真的。

　　一、我们为什么担忧转基因食品的安全？

　　当你创造出一个转基因植物的时候，你得到的是一个被创造出了的新基因的组合。因为没有任何一个基因可以孤立存在，所以虽然只插入了一个基因，却会有多种新的生物化学物质被制造出来。

　　从整体上来说，转基因的过程，基因的转移、插入、组织培养，都具有很高的突变可能。转移基因总是要打乱宿主基因的秩序和功能的，区别只在于扰乱的程度有高有低。

　　转基因操作带来的效应是综合性的，其中有基因突变效应，全新的基因产物组合等。它会破坏基因的功能、也会破坏蛋白质的生物化学功能;会造成全新的新型毒素效应，造成过敏、改变营养价值。

　　所以，对于我来说，转基因农作物给食品增加了新风险、必须做安全检测，不仅要检测急性毒性，更应该检测长期的毒性效应。

　　植物的生物化学性状被转基因过程改变后会引起负面效应，改变植物的生长状态，影响植物的健康水平。

　　二、转基因食品会带来三类潜在的风险

　　1.、被插入的外源基因的直接产物如Bt毒素，或者外源基因改变了宿主植物的生物化学过程、产生出来的对除草剂有耐受能力的酶类，siRNA/miRNA的进入会改变植物的基因功能。

　　2.、来自除草剂的风险。抗除草剂的转基因农作物可允许更大剂量地使用除草剂。食品中带有更多的除草剂残留，而关于除草剂的危害，新的证据正在迅速大量出现，Huber博士上午的演讲已经讲了很多。

　　3、转基因的过程导致基因突变、改变植物体内的生物化学过程，导致与新型毒素相关的问题出现。这恰好是我的研究领域。

　　上述每一点都足以造成毒性效应的问题，而且三个问题是同时存在的。

　　转基因的操作过程可以显著地扰乱蛋白质合成和生物化学反应的主要途径。这个题目非常大，我尽力解释一下。植物的生物化学过程被改变，是个严重的问题，越来越多的证据指出，虽然还不十分明了，但是这里是有问题的。例如对欧洲允许种植的几种转基因玉米所做的蛋白质构成的分析说明，成分的变化很大，特别是Z 那种酶类，它是潜在的过敏原，而在非转基因玉米中并没有这种成分。

　　三、转基因突变效应导致的后果

　　引用一篇文献：

　　“转基因玉米MON810蛋白质组的表达被扰乱”;《蛋白质组研究》2008，Zolla L et al., Journal of Proteome Research, 7: 1850-1861, 2008. Disturbance in GM MON 810 maize protein expression profile。

　　转基因的玉米与对照组比，43种蛋白质成分不是增高了就是降低了，变化的原因可被明确归咎于基因插入导致的后果。要知道，这是一个被批准商业化应用的转基因玉米品种。

　　转基因植物对环境的响应，不同于同类对照组的非转基因植物，原因就在于基因插入而导致的基因组重组。

　　在转基因玉米中表达了一种新的蛋白：玉米蛋白，这是人们熟知的一种过敏原蛋白质;最严重的担忧是：玉米种子里的几种储藏蛋白质都被截短了。

　　下面是中国科学家所做的一项出色的研究[i]，题目是《转基因水稻种子中出现非预期的成分改变：光谱色谱分析与化学计量法》，2010-2，作者单位是广州中山大学。研究的发现是：水稻转基因后生物化学成分发生了重大改变。

　　摘要: 用近红外反射法，气相色谱-质谱法、高效液相色谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法，并以化学计量法研究三种(分别)可抗霉菌病和抗虫的转基因水稻中重要的营养物质成分组成(按欧共体标准)，发现其营养成分组成和物理性状有非预期改变，其中蛋白质、三种氨基酸、两种脂肪酸、两种维生素及其他数种(微量)元素出现了非预期的构成变化。差异幅度：氨基酸20-74%，脂肪酸19-38%，维生素25-57%，(微量)元素20-50%，蛋白质35%;植酸没有显著变化。相比于非转基因水稻，转基因水稻的营养成分构成和物理性状的非预期改变，可能与基因的转入有关，对其变化带来的效应，需要做更多研究。

　　不仅种子的外形变了，里面的营养成分结构也变了，而且变化很大，原因就是插入了外源的基因。

　　图1：水稻种子照片

　　另外一项中国科学家的研究也表明，转基因的操作，导致了基因突变效应，所带来的后果也是水稻的生物化学过程被扰乱，籽粒的营养成分构成出现了非预期的、显著的改变。[ii]

　　孟山都公司自己做的研究，也指出了同样的问题。

　　四、基因修饰可扰乱宿主的重要生物化学途径

　　在一项提高菜籽油胡萝卜素(VA)的实验中，使用了一种来自细菌的八氢番茄红素合成酶的基因，结果在籽粒中过度表达，造成油菜籽粒中的类胡萝卜素提高了50倍，而生育酚(维生素E)显著减少，脂肪酸结构显著改变，在结子过程中叶绿素水平下降。(Shewmaker CK et al. (1999) Plant J 20: 401-412. 来自科尔基因公司(Calgene)与孟山都实验室)。

　　如果转基因植物中的生物化学过程干扰这么容易发生，那么我们就必须提出基因突变这个问题了。例如：转基因农作物的营养成分结构，究竟发生了什么变化?

　　上图是转基因的金水稻第二代，它的颜色是黄色的，因为它的籽粒中含有维生素A，被设计的预期营养成分改变，是增加维生素A。开发这转基因水稻的目的，是为了帮助缺乏维生素A的贫困儿童。这个转基因水稻品种有一个争议很大的人体实验。因为事前从来没有做过恰当的毒性评估、也没有建立动物实验模型，就在美国的科学家配合下，在中国儿童身上做了人体实验。毫无疑问，这个实验突破了一切伦理规则和道德底线。我非常高兴地看到，中国政府强硬地处理了涉及该事件的科学家。应该祝贺，但是在美国这方面却没有这样做，我认为很可耻。

　　用转基因技术改变食品的营养成分，转基因的植物如金米，紫色西红柿，看上去都不错，但是转基因的过程对植物产生了什么伤害呢?导致了什么突变呢?出现了什么非预期的后果?这些都必须搞清楚。到底有没有必要去冒这个风险?

　　五、转基因食品的健康风险评估程序

　　我们已经知道，转基因农作物表现出了毒性效应。那么对转基因食品的安全评估，走了什么样的程序呢?

　　现在的评估，只不过是在验证是否“实质上等同”。这在欧洲这被称为“比较式评估”。也就是从转基因和非转基因产品的生物化学成分的构成开始检测，如果基本上一致，就称为“实质上等同”。在某些国家如美国，只要公司宣布了“实质上等同”，就不用再做任何安全性研究了!

　　这一整套评估方法的错误是：它只检测已知的成分，只做已知的毒性和过敏性评估。实质上等同的意思就是：转基因的产品与父母代植物只要包含类似数量的生物化学成分、差异在天然变动范围的限制之内，就可以了。如果“实质性等同”了，就不要求做动物实验了。

　　向欧盟提出商业化应用申请的转基因玉米有三种，两种是Bt抗虫的，MON863和MON810，一种是能够耐受农达草甘膦除草剂的NK603。

　　孟山都公司坚持认为它的转基因玉米“实质上等同”于非转基因的玉米，不过在欧洲还是用大鼠做了喂养试验，但只能做90天。(在欧洲终究还做了动物实验，在别处连一天都不做。)

　　结果是：大鼠多个器官功能如肝脏肾脏和血液指标等出现了显著差异、并具有统计学意义，却被说成虽然统计学上显著，却从属于自然变动范畴，不存在问题。欧盟的管理机构竟然接受了孟山都公司这个说法，让转基因玉米通过了安全检测，批准用于消费。

　　现在应用的这一整套检测方式，目的只是看看“实质性等同”有没有，它是接受实质性等同为原则的，那么就只需要做一般性生物化学分析，只对已知成分和已知过敏原做评估。

　　问题是：如果你只是在寻找预期出现的那些成分，那怎么能判断非预期的成分没有出现呢?前面讲的基因突变，不就是意味着会出现非预期后果吗?

　　因此这个评估程序，从头开始就是有问题的、是错误的。

　　仔细分析一下孟山都公司的动物实验原始数据，可以很清楚看到毒性效应。塞拉利尼教授的团队把那些原始数据做了再分析。抗虫的Bt转基因玉米MON863已经进入了商业化生产，喂养大鼠的结果是：生长缓慢，差别有性别依赖，在血液中甘油三酸酯水平升高，显然是肝肾功能出现了问题(Séralini et al., 2007)。肝肾毒性的迹象很清楚。

　　下面是抗虫Bt转基因玉米对照试验的数据。

　　在孟山都公司的90天动物实验中，对照组的饲料用了多个非同类基因的材料，这已经违反了欧盟的规定。肝肾器官功能和血液指标变化幅度，没有发现统计学意义上的显著性，原因之一是差异变动范围不规则，真正的问题是：对照组所用饲料不是实验组饲料的同基因种类。

　　这样做实验，在科学上能成立吗?在控制组的动物中，转基因农作物的毒性很显著，但是对照组用的材料，必须是和转基因农作物属于同一基因系列的亲本材料，否则就无从做比较。

　　六、生物技术公司做的喂养试验

　　用转基因Bt玉米MON863、MON810、耐受除草剂转基因玉米NK603做大鼠喂养试验(de Vendomois et al., 2009)，表格中带星号的是具有统计显著性的参数值，表示转基因与非转基因饲料导致的差异。分析原始数据后发现的问题是很相似的：主要是肝肾功能受损、其他器官也出现了问题(de Vendomois et al., 2009)。

　　七、独立科学界做的动物实验

　　在生物技术公司自己所做的实验之外，科学界也用商业化生产的农作物做了动物的喂养试验。问题也是肝肾损伤，同时还有免疫异常、血液问题，消化系统也出现了问题。

　　1.用转基因玉米喂养老鼠三代：问题表现为坏疽、肝肾损伤，血液成分变化 (Kilic & Akay, 2008)。

　　2.老年鼠和幼年鼠饲喂转基因Bt玉米MON810：免疫系统细胞(胞浆物质 细胞活素)生物化学成分改变显著(Finamore et al., 2008)。

　　3.用转基因Bt玉米MON810饲喂猪31天，免疫细胞数量出现变化(e.g. CD4+ T cells, B cells, macrophages)，生物化学成分(细胞活素)也出现问题。 (cytokine levels; e.g. IL-12, IFNg, IL-6, IL-4, IL-8) (Walsh et al., 2011)。

　　4.母羊和小羊饲喂转基因Bt玉米Bt176，三代：增生见于母羊瘤胃上皮基底细胞，小羊发生肝脏和胰腺基因功能改变 (Trabalza-Marinucci et al., 2008)。

　　5.用转基因大豆喂兔子：心脏肾脏酶功能被扰乱(Tudisco et al., 2006)。

　　6.转基因大豆喂小鼠：肝脏，胰腺，睾丸功能被扰乱，肝脏细胞中发现非正常形成的细胞核与核质，提示代谢加速，基因表达型可能发生变化(Malatesta et al., 2002; Malatesta et al., 2003; Vecchio et al., 2004)。

　　7.转基因大豆喂养小鼠生命全程实验(24个月)：肝脏变化显示衰老加速(Malatesta et al., 2008)，以转基因大豆喂养的小鼠体内49种蛋白质的表达发生明显变化，39种蛋白质过度表达，10种蛋白质减少，显示衰老的标记大大减少。肝脏细胞的细胞核状态提示，被标记的那些基因功能减弱了。Malatesta教授(她是做转基因大豆研究最多的意大利科学家)的发现是：小鼠食用转基因大豆，危害到多种器官，短期危害表现在胰腺肝脏和肠道，长期危害表现在肝脏。

　　科学家用还没有商业化的转基因产品试验，结果也是有问题的。

　　有丝分裂效应[iii]：小鼠转基因土豆喂养后，胃粘膜上出现雪花片状凝集素(GNA)杀虫剂蛋白。(Ewen SWB and Pusztai A, Lancet, 354, 1353-1354, 1999)

　　用转基因水稻喂大鼠：消化道菌群和器官(肾上腺，睾丸，卵巢的重量)明显变化，(Schroder et al., 2007)

　　用转基因豌豆做喂养实验：导致了令人惊讶的过敏反应，豌豆中对豆类a -淀粉酶的抑制剂在基因修饰之后再次被修饰(发生了基因再次重组)，完全出乎意料，结果是导致了小鼠的特定免疫应答与过敏型反应。(Prescott VE et al. J Agri Food Chem., 53: 9023-9030, 2005).

　　（最新报告）转基因玉米大豆饲料导致猪胃炎与子宫增重：胡伯教授上午讲到了猪胃发炎，我要补充的是：那些猪不仅发生了胃炎，而且特别是母猪的子宫平均增重达到25%，这意味着不仅是消化道出了问题，还要发生生殖问题。

　　八、植物中的微小核糖核酸 [iv]

　　微小核糖核酸具有能够沉默(关闭)哺乳动物基因的功能。

　　我要提到中国南京的科学家张辰宇团队所做出的突破性发现，从原则上来讲，是关于一种很小的分子，微小核糖核酸，它是被DNA制造出来的物质，它存在于所有的生物体中，它的功能是控制基因的表达。我们吃的食物植物中具有的这种RNA，能够和其它营养物质一样通过消化道进入我们的身体，对我们的基因表达发挥作用。我们为什么要担忧转基因的安全性?因为所有被开发出来的转基因生物，里面有被加工过的微小的基因调控子——微小RNA，植入其中。项目总括在这张海尼曼教授的表格里。

　　上面的表格列出了进入待批通道的意图改变RNA的转基因农作物名单：

　　第一个是著名的转基因西红柿莎佛，已经撤市;

　　第二(高油酸大豆)和第三(新叶转基因马铃薯)都撤市了;

　　第四(大豆高油酸)和第五(抗除草剂高油酸转基因大豆)的核准机构为FSANZ，时间分别为2010和2011年;

　　第六个项目(花豆)核准机构是巴西;

　　第七个(抗圆环病毒转基因木瓜)核准机构是美国、加拿大和日本。

　　最后一个项目是改变淀粉的转基因小麦，2009年由OGTR核准进行种植试验和人体实验。

　　我们食用了含有这种基因调控功能的RNA会怎么样呢?它们能够改变植物的生物化学过程，也能够改变我们体内的生物化学过程，造成无法预期的健康后果!所以我们很担忧。

　　无论是生物技术公司做的实验，还是独立科学家的实验，告诉了我们同一件事：已经商业化应用的转基因农作物，不论是玉米还是大豆，都显示了一贯性的对肝肾具有毒性的清晰迹象，它们也对免疫系统有干扰，它可能就是正在大范围爆发的慢性疾病的那个标记物，因此我们必须做长期的实验和研究，而不是现在这样的短期实验研究。不幸的是，在世界上任何地方，管理者都不要求做这样的研究，90天动物实验，仅在不久之前在欧洲成为强制执行的规则。

　　总结一下：越来越多的证据表明，转基因农作物对于动物器官，特别是肝肾具有毒性，迹象非常清晰。但是我们对问题的了解，远远谈不上完整。问题大体上有三个根源：外源基因的直接毒性，草甘膦除草剂更方便的使用和更高的残留，转基因植物体内生物化学过程改变和基因突变造成新型毒性因素。所以我们需要更多、更深入的研究，这一切疑问必须用动物生命全过程的实验来证明，或者推翻。基于已有的证据，还有下面塞拉利尼将要报告的发现，在完成这种工作之前，谁也不能绝对肯定地说，转基因食物安全可食，特别是，如果要我们长期吃、吃一辈子转基因的话。

　　(英国医学与分子遗传学家)

　　[i]作者工作单位：School of Chemistry and Chemical Engineering, Sun Yat-Sen University, Guangzhou, Guangdong 510275, China. 中山大学化学与化学工程学院

　　作者：Zhe Jiao; Xiao-xi Si; Gong-ke Li; Zhuo-min Zhang; Xin-ping Xu

　　期刊名称和期号：

　　Journal of agricultural and food chemistry Volume: 58;ISSN:1520-5118 ISO

　　发表日期：2010年2月

　　http://www.biomedsearch.com/nih/Unintended-Compositional-Changes-in-Transgenic/20050687.html

　　摘要英文原文：

　　Unintended compositional changes in transgenic rice seeds were studied by near-infrared reflectance, GC-MS, HPLC, and ICP-AES coupled with chemometrics strategies. Three kinds of transgenic rice with resistance to fungal diseases or insect pests were comparatively studied with the nontransgenic counterparts in terms of key nutrients such as protein, amino acids, fatty acids, vitamins, elements, and antinutrient phytic acid recommended by the Organization for Economic Co-operation and Development (OECD). The compositional profiles were discriminated by chemometrics methods, and the discriminatory compounds were protein, three amino acids, two fatty acids, two vitamins, and several elements. Significance of differences for these compounds was proved by analysis of variance, and the variation extent ranged from 20 to 74% for amino acids, from 19 to 38% for fatty acids, from 25 to 57% for vitamins, from 20 to 50% for elements, and 25% for protein, whereas phytic acid content did not change significantly. The unintended compositional alterations as well as unintended change of physical characteristic in transgenic rice compared with nontransgenic rice might be related to the genetic transformation, the effect of which needs to be elucidated by additional studies.

　　[ii] Consequences of GM Mutagenic Effects：Disturbed structure and nutritional composition

　　【演讲时显示了幻灯片，没有细讲】“转基因突变效应的后果：结构与营养成分扰乱”，被插入水稻的外源基因是：抗虫的cry1Ac与sck;为评估基因修饰导致的非预期效应而比较了野生稻与转基因稻的代谢过程。野生稻样品取自不同播种日期和地点，也用于检测不同环境对代谢的效应。稻谷中的极性化合物被提取，做trimethylsilylated 三甲硅烷基化处理，以气相色谱-火焰离子化检测[ii]，以部分最小二乘法和主成分分析法进行判别分析，对转基因的与野生的水稻籽粒进行区分。显著可区分的代谢现象被识别出，用气相色谱法-质谱法识别。研究发现：环境条件与基因修饰都对以下成分发生了可观的影响：(glycerol-3-phosphate)甘油三磷酸，(citric acid)枸橼酸 柠檬酸)，(linoleic acid)亚油酸，(oleic acid)油酸，(hexadecanoic acid)棕榈酸，(2,3-dihydroxypropyl ester, 2,3)二羟基丙基酯，(sucrose)糖类，(9-octadecenoic acid (Z))9-十八碳烯酸等。相比于非转基因水稻，在转基因水稻中，糖类，(mannitol)甘露醇和(glutamic acid)谷氨酸显著增加。(Journal of Chromatography, B, 877(2009)725-732.)

　　[iii] Ewen SWB and Pusztai A, Mitogenic effect on gut mucosa of rats fed GM potatoes containing snowdrop GNA insecticide protein. Lancet, 354, 1353-1354, 1999

　　[iv] Zhang L et al. (2012) (Correspondence: Chen-Yu Zhang, Nanjing)，Exogenous plant MIR168a specifically targets mammalian LDLRAP1: evidence of cross-kingdom regulation by microRNA. Cell Research, 22: 107–126.

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