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專家信息 | 科學實踐 | 轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品潛在致敏性評估 | 北京大學林忠平實驗室

專家信息 :

林忠平、北京大學教授、博士生導師、1963年畢業(yè)于北京大學生物系并考取中國科學院植物研究所的研究生。研究生畢業(yè)后留植物所工作。曾任該所基因工程中心主任。1995年調(diào)入北京大學,在蛋白質(zhì)工程及植物基因工程國家重點實驗室從事分子生物學和植物基因工程研究。
    早期研究靈芝人工培養(yǎng)技術(shù)和藥效。著有《靈芝》一書,推動了這一傳統(tǒng)藥物的應用。其后在植物生物化學和細胞生物學領(lǐng)域有不少研究。1986年起主要研究植物分子生物學。承擔國家高技術(shù)研究計劃(973計劃,863計劃)生物技術(shù)領(lǐng)域中的課題和多項國家重要科研項目。曾獲二個省部級科技進步二等獎和其它一些獎項。有多項科研成果通過鑒定,獲省部級成果。1991年升為教授。做為有特殊貢獻的科學家,享受政府特殊津貼。曾任中國植物學會分子生物學專業(yè)委員會主任。在中科院曾獲優(yōu)秀研究生導師稱號。在北京大學還擔任研究生課程《生命科學新思考》的主講,引導學生去探索生命科學的前沿,介紹生命現(xiàn)象中許多發(fā)人深省的哲理。兩次獲北大獎教金。發(fā)表學術(shù)論著近200篇,申請中國專利13項。編撰了《走向21世紀的植物分子生物學》一書。近年來多次到新疆考察和做了許多支援邊疆發(fā)展的工作。目前所領(lǐng)導的北大農(nóng)業(yè)分子生物學實驗室(AgMoBiol實驗室)在以下幾個方面從事高新生物技術(shù)研究:

(1)提高植物對逆境脅迫的抗性Plant resistance to environmental stress

(2)植物生物反應器生產(chǎn)藥用蛋白Plant bioreactor for production of pharmaceutical protein

(3)植物次生代謝的基因調(diào)控Genetical control of secondary metabolite in plants

(4)轉(zhuǎn)基因食品的致敏性評估Assessment of GMO allergenicity

其中一些成果顯示了良好的產(chǎn)業(yè)化應用的前景:

關(guān)于利用高新生物技術(shù)培育耐旱、耐寒草坪草的工作(863計劃資助)于2005年通過了教育部組織的成果鑒定。已有轉(zhuǎn)基因草坪草獲準進入生產(chǎn)性試驗。一個非轉(zhuǎn)基因的優(yōu)良草坪草品種,在大面積種植和比較的基礎上通過了國家品種審定。利用遺傳改良的植物和微生物用于污泥無害化處理和廢水凈化方面做了一些有應用價值的試驗。

利用植物和高等真菌做為生物反應器,制備口服型的人胰島素、人表皮生長因子等在動物試驗和培養(yǎng)細胞的試驗系統(tǒng)中取得可喜結(jié)果。利用基因操作技術(shù)進行植物次生代謝途徑的分子調(diào)控取得良好結(jié)果。其中包括在生菜中制造高含量的白藜蘆醇。在非豆科植物中產(chǎn)生大豆異黃酮。

建立了轉(zhuǎn)基因食品的致敏性評估的數(shù)據(jù)庫,血清學試驗方法,并通過電腦模擬過敏原蛋白進行致敏性預測的研究和蛋白可消化性的預測。

轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品潛在致敏性評估 :

胡鳶雷 倪挺 蔣炳軍 曲紅 朱先燦 林忠平

北京大學生命科學學院 100871

過敏原蛋白存在于花粉、成熟的孢子、動物皮屑、昆蟲毒液等。它引發(fā)過敏者體內(nèi)B淋巴細胞產(chǎn)生的特異性IgE,過敏原與黏附在肥大細胞和嗜堿白血球細胞表面的IgE結(jié)合,導致過敏反應相關(guān)的各種中間物質(zhì)的釋放,引起過敏反應的各種癥狀。由于轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以將編碼蛋白的DNA從一個物種轉(zhuǎn)入另一個物種,因此,有必要對引入的外源蛋白進行致敏性評估。若某個物種含有已知過敏原,那么來自它的一個基因就可能編碼這個物種的過敏原,在生物技術(shù)研究中必須考慮這個可能性。即使一個基因沒有過敏性的歷史,對它所編碼的蛋白也應進行致敏性評估。這可以通過與已知過敏原的氨基酸順序比較,研究外源蛋白和對其它來源物種或相關(guān)物種過敏者的血清IgE間的結(jié)合作用,評估外源蛋白對消化酶類的抗性等方法來進行研究。通過一系列程序的就可以對外源基因改良食品進行合理而嚴格的過敏原性評估。

IgE介導的食物過敏影響越來越的人群。在世界范圍內(nèi)八類食物:奶、蛋、魚、甲殼類動物(蝦、蟹、貝類等)、花生、堅果、大豆及小麥引發(fā)的過敏反應可能占所有IgE介導的食物過敏反應的90%。因而FAO/WHO專家認為在進行潛在致敏性風險進行評估時,對來源于次八類食物的基因要采取更為慎密的態(tài)度。

外源基因所編碼的氨基酸順序與已知過敏原的氨基酸序列相似性的比對是一個初步的,卻是十分有用的方法。我們實驗室提供了大量的這方面的相關(guān)資料,所設立的網(wǎng)站http://ambl.pku.edu.cn提供了十分方便的序列比對的步驟。目前已研究確認了許多重要的過敏原的氨基酸排序。但僅有少數(shù)過敏原確定了其中的過敏原決定簇。免疫系統(tǒng)并不是識別過敏原蛋白的整體結(jié)構(gòu),而是對抗原決定簇的局部產(chǎn)生應答。因而,對過敏原決定簇的比對就十分重要。FAO/WHO的樹狀決策中關(guān)于序列比對顯著性的標準是在過敏原決定簇中有6個連續(xù)氨基酸相同;蛘w氨基酸排序相似性達到35%以上。

關(guān)于特異性血清學試驗。當外源基因來自已知具有過敏原性的物種,或經(jīng)過序列相似性比對發(fā)現(xiàn)與某物種中已知過敏原相匹配,必要時就可進行外源蛋白與過敏者血清IgE的免疫原性評估。在多數(shù)情況下,特異性血清反應顯示陽性結(jié)果,就可認為外源蛋白很有可能具過敏性,它的商業(yè)化開發(fā)過程很可能被中止。所以建立數(shù)量足夠的過敏患者的血清池是十分必要的。在這方面我們實驗室已有一定的工作積累。

目標蛋白如果在胃腸系統(tǒng)中很快降解成為小片段,那么其潛在的致敏性就很低。一個標準化的模擬的胃腸系統(tǒng)對于致敏性評估十分重要。我們采用美國藥典的模擬胃液和腸液進行試驗。工作中,我們認為確定胃蛋白酶和胰蛋白酶的活力是十分重要的。

在某些情況下,獲得過敏患者血清十分困難,在進行試驗研究時可以建立挪威棕色鼠的試驗模型進行研究,然而動物模型與人體中的情況不同,這種差別應當考慮。

由于目前人們所積累的關(guān)于過敏原蛋白序列和過敏原決定簇的資料還很少。而且在許多情況下獲得大量的外源基因產(chǎn)物也十分困難。對某些蛋白質(zhì)是否存在難于消化,而導致過敏的問題,進行可消化性試驗存在困難。在這種情況下我們利用計算機模擬蛋白的結(jié)構(gòu),可以預測在食物進入胃腸系統(tǒng)的第一時間蛋白被切割的情況。也可以通過消化酶切割位點與降解過程的運算對新蛋白的可消化性作出預測。例如我們對Cry9C, Cry1Ab等蛋白的消化性問題都有采用computer biology的方法做過分析。

隨著GMO致敏性評估的完善和標準化,評估農(nóng)業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)品中食用安全性,會讓消費者和管理者有理由相信新食物潛在過敏性是相當?shù)偷摹?/P>

北京大學林忠平實驗室 :
林忠平,北京大學生命科學學院教授、博士生導師

1963年畢業(yè)于北京大學并考取中科院植物所的研究生,在王伏雄教授指導下做植物胚胎學研究。畢業(yè)后留所工作,曾任基因工程中心實驗室主任,中國植物學會分子生物學專業(yè)委員會主任。享受政府特殊津貼。1995年調(diào)入北京大學,在蛋白質(zhì)工程及植物基因工程國家重點實驗室從事植物生物技術(shù)和基因工程方面的研究。主要工作包括:(1)利用定位重組系統(tǒng)來控制外源基因的表達,可以借此獲得雄性不育的植物和種子敗育的果實。(2)極端環(huán)境下的植物抗旱抗寒基因的研究,并用以獲得耐旱、耐寒的草類植物等。(3)關(guān)于GMO致敏性的評估的研究,建立相關(guān)的數(shù)據(jù)庫和評估方法,用于轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品是否具有潛在的致敏性進行評估。(4)其它一些研究涉及利用植物做為一種生物反應器制造特殊的生物產(chǎn)品。

上述工作得到來自國家863計劃、973計劃、國家自然科學基金等的支持。也得到來自海內(nèi)外一些企業(yè)的支持。這些工作多具有良好的應用前景。發(fā)表學術(shù)論著超過100篇,有多項成果經(jīng)省部級鑒定。在跨入本世紀之時還編撰了《走向21世紀的植物分子生物學》一書。

作為一位責任心和使命感很強的學者,他努力使自己的研究成果盡快地應用于國家的經(jīng)濟建設。許多年前看到荒漠化的擴展,意識到水資源的匱乏的形勢嚴峻,開始致力于植物抗旱基因研究。年為了獲得具有強抗逆性的,有應用價值的轉(zhuǎn)基因草坪草,他所領(lǐng)導的課題組得到數(shù)以千計的轉(zhuǎn)基因株系,經(jīng)常奔波于各處試驗田,考察每個株系的抗寒、節(jié)水的情況。在04年末教育部組織的成果鑒定會上對該課題組所獲的耐旱、耐寒草坪草培育的成果給予高度的評價。認為具有很好的推廣應用前景。

林忠平教授肩負北大-新疆石河子大學對口支援的任務。近年來一到暑期就赴疆工作和新疆建設兵團建立了很好的合作關(guān)系。他對逆境下的野生植物資源有濃厚的興趣。在京郊的試驗地里有許多珍貴的草類資源。不久前,他和新疆的一些學者一起深入天山南北考察耐旱、耐寒、耐鹽堿的植物。攀登高山雪線,深入荒漠地帶。他說:雖然我國人均資源少,但是我國生物種類繁多,其中所蘊涵的基因資源是非常豐富的。開發(fā)這些特殊的基因資源,擁有這些基因的知識產(chǎn)權(quán),是我們這一代人的責任。

對于轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品,林忠平認為這是科學進步的成果,生物技術(shù)的發(fā)展將會給人類帶來巨大的利益。我們應當促進這種進步的潮流。同時對于每一項科技成果的應用,包括轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應用要采取科學的和嚴謹?shù)膽B(tài)度。興利除弊是我們經(jīng)常要做的事情,對GMO產(chǎn)品的評價應該是科學的和嚴格的,因而也必須實事求是的。對轉(zhuǎn)基因作物的評價和監(jiān)控都應遵循科學的原則。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的進步對農(nóng)業(yè)和其它生物產(chǎn)業(yè)都是十分重要的。

林忠平教授曾獲中科院的優(yōu)秀研究生導師,到北大后也兩次獲得獎教金。擔任研究生課程《生命科學新思考》的主講,和研究生們就生命科學的發(fā)展過程和生命科學當前的熱點問題展開熱烈的探討。對年度《科學》、《自然》評出的十大科技成果進行深入的剖析、對全球變化與生命現(xiàn)象的分析、對人類行為的天性與教養(yǎng)的討論、關(guān)于生物安全性問題的討論......是同學們非常有興趣的問題。也是他和同學經(jīng)常通過電子郵件討論的問題。這是研究生們喜歡的跨學科的選修課。他多次給公眾做生物技術(shù)的科普演講,給北京市的青少年科技活動做輔導。他認為這是科學家應有的社會職責,也是擴充自己知識的好機會。

通訊地址: 100871北京大學生命科學學院

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