GM產品的安全性及產業化謅議

作者/蘇仲卿(臺大名譽教授)

本刊390號(2014年6月號)刊登的林翰佐先生所著〈從分子生物技術來談基因改造物種〉大文(以下簡稱林文),其中除有筆誤(如將核酸鹽基稱為DNA等)外,因有筆者不敢認同的論點,不得不提出幾點說明及質疑。

GM生物的他觀

1. 林文似乎憂慮微生物間發生的基因水平轉移,可能會成為基改基因的環境災害的原因。微生物間確能發生基因水平轉移,但是限於可行結合作用(conjugation)的同類微生物間進行的環狀小分子DNA(稱為「質體」(plasmid))的交換。土壤是微生物混生的媒體,假如異種微生物間,隨便可以交換DNA,生物學的基本原理之一「種間隔離」,或「種的獨立性」不可能成立。有一種異種生物間的基因轉移現象是基改技術常用的農桿菌(Agrobacterium)中,將可引起植物腫瘤的質體(Ti plasmid)移入於寄主植物染色體而發揮基因功能的機制,亦有林文提到的病毒在寄主細胞中的行為,但是與林文中異種真核生物間的互動說法無直接關係,故不細說。

2. 林文憂慮GM(基因改造)食物中的基改基因傳入於人體的可能性。這一想法是假定生物體(亦即食物)中都有的DNA,只有基改所用DNA可能發生這樣的功效才會成立的疑慮,又與我國「基改食品安全性評估法」中,以基改所表現蛋白質可能帶來的毒性與致敏性為安全性評估對象的規範不一致。

高等生物如人類的遺傳物質DNA的大部分,以與鹼性蛋白質(林文圖三中的H)結合的染色體形狀存在於細胞核內。早期的細胞遺傳學(cytogenetics),以研究生物種的核型(karyotype),也是分析染色體組中的染色體數目與形狀為主流的學問。林文圖一中所示的染色體圖顯示,成對的染色體對都有交叉點,意味著分別來自父母的同型染色體才能配對又發生交叉,也會有交換染色體片段的現象。一種物種有相同的核型,所以核型分析是可使用於分別生物種的技術,而不具有相同核型的生物種雌雄配合子,不會完成交配行為,也就是不能交換DNA。

基因轉殖後,基改作物必要經過育種或分子鑑定選拔手續,成為輸進的DNA被固定於一對染色體中的同質結合基因(homozygous gene),其後該基因在植物中的行為中,才不會因產生生殖細胞(配合子)的減數分裂行為,生成沒有轉殖基因的配合子,因而有失去基改基因的後代,在繼代繁殖中失去農業應用的價值。因此,懷疑在消化管內會有食物的DNA被移進人體的想法,是認為已經被插入於食用作物染色體的基改用DNA,還會被還原為有轉殖功能的質體型基因片段的想法。

林文以原核生物的基因少有內含子(intron)做為其有容易發生基因水平轉移的可能原因。內含子是在DNA的信息轉錄成蛋白質一級結構的過程中,被去除不用為蛋白質模板的片段。但是,在基因轉移流佈作用的基因複製作用上,與連續性基因一樣,被忠實複製而沒有被排除。將DNA分子轉移流佈作用與內含子的功能連上關係,筆者很難推知其理由。

4. 林文介紹對基改食品的安全性,呈示正反兩面結果的科學報文,表達對基改食品的接受必要維持慎重態度的看法。筆者完全同意,實現讓消費者有選用來源不同食品的基改產品標示制度的施行。但是,對大眾食用已有一、二十年的基改黃豆而言,筆者認為是自找麻煩事。

要指定基改基因被固定於染色體組中的何處,是現有基改技術辦不到的命題。但是,如果該作物基因體組的DNA序列已知,則可以分析其插入部位。從基改後代篩選出的與母代的「農藝性狀」相同者,才能成為基改作物的候補。基改基因的插入也有可能失去母代一些基因的功能。但是,如後代的「農藝性狀」維持一定,則可判定基改發生的「副作用」可予忽略。

總結而言,林文延用微生物及病毒與噬菌體的作用而說明基改基因可能流傳於人類;筆者則依據基改基因已經被固定於作物染色體中,其行為與一般植物基因相同而否定其流傳於人類的可能性,以下依據筆者主張,介紹筆者對GM作物與食品的看法。

GM生物的我觀

1. GM生物的生物性本質:GM作物與一般作物的「農藝特性」相當一致,不然,以黃豆而言,我國進口基改黃豆供食用,不可能有二十年的歷史。所以,我們應該承認,基改作物的生命運作沒有違背「生命的原理」。生物可不可供人類食用,依據如「神農氏」的先人體驗之處多,以基因的交換組合以改進作物品質而言,應用遺傳學理論的交配育種技術被採用很久,期間交配後代的食用安全性都沒有被質疑,只聽說,沒有後代的一代雜種土番鴨有人不敢吃,但是沒有聽說過有法令禁止其上市。

2. 我國基改物種的管理現況:基改生物的應用範圍很大,牽涉的經濟行業多,如栽培養殖是農事、發酵應用是工業、食品醫藥與國民衛生安全相關,所以,從開發到生產應用,應建立一套跨農工商醫行業的行政管理制度,才能推動GM產業是自明事實。

筆者依據政府所定政策,主持農業生技國家型科技計畫的2000年代前半,因為GM作物的育成是計畫的重點,以文書及發言方式,提醒官方建立跨部會管制辦法的絕對必要性。

時過十多年,審視現況,筆者不免心寒。

第一, 基因改造生物(Genetically Modified Organism, GMO)的跨部會管理機制尚未建立。十年前,清華大學法律研究所受國科會委託研究完成的GMO管制草案,現在查詢出來還是草案,顯示跨部會性管制法的立法沒有任何進展。

第二, 國產GM產業化成果掛零。最近筆者收到「基改農業產品安全管理制度說明會」的電子通知信,是由行政院農業委員會指導,臺灣經濟研究院生物科技產業研究中心主辦的會議。通知上有「我國目前雖尚未核准任何基改作物、畜禽及水產等於國內栽培或生產……」一句,顯示既尚未核准任何基改物的國內栽培或生產,當然也不會有國產材料基改食品的產銷。但是,依據筆者的記憶,「未核准任何基改作物栽培」是不盡正確的說法,因為筆者主持國家型計畫期間,替農委會主持中興大學葉錫東教授的基改木瓜種植生態安全性的評估會議,獲得許可的的結論。其後也見過農委會的法制整備及基改作物種作安性評估設施的建立完成等,所以,筆者認為,假如葉教授的基改木瓜沒有產業化,應該是沒有獲得「食用安全」的許可。

第三, 基改食品食用安全性評估辦法符合科學合理性嗎?現在衛生主管單位設有的食品安全性評估法,有針對基改食品及健康食品兩套,而獲得衛生主管官署許可上市的國內外健康食品,公報列表已超過三百件。另一方面,GM食品,除了民間已經不知不覺之間食用有年,而未經過後設管制辦法節制的進口基改黃豆與玉米之外,沒有一件獲得許可。其原因何在?以下比較審視健康食品與基改食品安全性評估法(以下分別簡稱「健法」及「基法」)內容。

假如說技術性的麻煩程度,可以說健法高,但是所有使用微生物、動物細胞以及動物的基因毒性、食用毒性、致畸性、致癌性等測驗,都有明確的試驗方法規範(包括試驗用生物材料的數目等細節),只要按部就班執行即可。基法方面只列基改蛋白質的毒性及致敏性為評估對象。但是,採用三段程序,一段又一段評估而不能獲得明確結果時,可以「全食品的動物試驗」的結果判斷可否。健法的評估,實質上是靠科學實驗的數據為獲得結論的依據,不會受到「評估委員會」主觀與偏見想法的干擾。基法所定評估法,每一段都有受評估委員主觀干擾的機會,尤其是,可一試定江山的第三段動物試驗,只有「依上述第一、二階段資料仍無法判定該基因改造食品的安全性時,則至少須再進行針對全食品設計之適當的動物詴驗,以評估該基因改造食品安全」。筆者覺得很可笑的是,經過一段又一段相當麻煩的評估手續而不得排除有毒性或致敏性的疑慮時,在第三段規範可以「全食品」的動物試驗做結論。這一套規範自認動物試驗是可以否決所有前置評估作業的最可靠科學依據。然而,不必做第一及第二段,像健法一樣,明確規範動物試驗的方法,只以動物試驗來做決定,不是更符合科學原則,而且比健法更簡單明瞭,相信我國基改產業的成果也不會有繼續掛零的慘狀。

第四:基改食品安全性評估動物試驗方法之建議。現行法中雖然指定動物試驗是可做為最後判定安全性的方法,但是有關試驗的設計,並沒有任何規範。動物試驗不是筆者的專攻,但是,援用學自母系臺大農化系楊祖馨教授的營養學觀念以及他所做的一項動物試驗,可以建議簡單明瞭、不是專家也應該可以接受的試驗方法。先說明試驗的科學基礎。

1. 基改食品都有非常適當的「對照試樣」可用。基改的目的是具有產業應用價值物種的育成,而最容易達成的方法是使用現有產業品系為基改的出發物,亦即「母本」,而初步的農業使用安全性評估,是檢驗基改種與母本兩者「農藝形狀的一致性」,因為上萬種的母本所有基因中,受基改影響的只有個位數的少數。

2. 食品是提供維持生命必需的營養素。醫食同源的思考,也可以延用於「食品也有可能含有不利於人體生理運作物質」的「食品安全性」思考。但是,以現在食用的物種之多,並且生命的維持必要的物質如蛋白質一類,就有毒物、致敏物等多樣性,而作用又有急性與慢性之別,要做所有食品成分的總和性生理作用的安全性評估,最可靠的動物試驗,應該是比較只有試驗物與其對照物不同條件下的、受試動物群的活命期(longevity)長短。

3. 基因背景相同的一卵性雙胞胎,其壽命不一定一致,而有一長一短的「天壽」差異時,可以獲得大眾同意的解釋觀點是「可能是生活環境與飲食習慣的不同所致。」

動物的壽命比對試驗,唯一缺點是要養到死而獲得結論的試驗時間長。但是試驗設計及執行簡單明瞭,所得結果的「社會說服力」高,應該可以抵銷用時較長的負面效用。筆者下載讀過一篇證明一種柑類果汁成分β– 隱黃素 (beta-cryptoxanthin),有防老延命效果的動物試驗報告,覺得所用試驗技術非常簡單合理,結果充分達成命題的證明,又得知現下動物試驗用鼠類品系豐富,如以代謝病症(metabolic syndrome)之類熱門醫學議題為研究對象,則有「模式動物」可用,可以縮短試驗時間並獲得更明確的結論。

最後記下楊祖馨老師的比較米蛋白質與酪蛋白質的營養價試驗,以紀念他。米糧是臺灣傳統主食,但是有美援小麥大量進口,在政府鼓勵麵食政策之下,米食習慣衰退,產生許多農政上的困擾。楊老師想到,假如以動物試驗提出「米食人」比「牛食人」長壽的民間見解的科學證據,或可以改變米食衰退的風潮。他的試驗設計是比較同量米蛋白質與酪蛋白質(養試驗動物的標準物)的營養效應。他告訴替他製備食用白米蛋白質的筆者說的試驗結果如下:如預期,酪蛋白質的營養效率(efficiency)較高,但是米蛋白質也有同樣的營養性滿足度(sufficiency);前者到達「成鼠體重」的時間短,但是,雖然晚相當多,後者也達到了相同成熟體重,而死得相當晚。

楊老師的試驗是借當年在臺灣有最好研究設備的「美國海軍第二醫學研究單位」(NAMRU2)之設在臺大醫學院的動物試驗房做的小試驗。鼠數不足於嚴密統計驗證,是「試探性」的初步試驗,所以用兩年時間得到的試驗結果沒有見於學報。在五十多年前,臺灣才開始有國家基金支持學術研究機制運作的1960年,利用他與NAMRU2建立的關係,做非國家支持的「愛國」計畫,雖然筆者有學生時代受過他「欺負」的記憶,還是對這一位「臺北高等學校」及「臺灣大學農化系(臺北帝大農藝化學科)」大前輩的聰明才智及人格,懷有很深的感念。

結語

基改技術的來源分子生物學,興起於1950年代,其特徵是可以使用生物細胞為基因生化研究及基因產物的生產工具而有生物性放大作用,不是一般試管內化學或生化反應作用可及。因其名稱與生物化學類同(研究分子的科學就是化學),有人嘻笑分子生物學家是沒有執照的生物化學家,都是於1950年代末年留學美國的筆者見聞。但是,分子生物學的後續發展,實在令人刮目。1970年,筆者奉命籌備中研院生化所時,規劃包含核酸研究發展項目,卻遭遇到設所諮議委員會主席的命令式反對而辭去籌備責任。相信,如無此變故,我國引進分子生物學的年代會提前不少。

1990年代開始,基改作物的育成,是我國發展「農業生物技術」政策中的重要項目之一,並且經過二十多年的努力,目標產品已經由初期的作物生理性狀改善,進展到以作物為生產體的特殊用途高價物質(藥用蛋白質及疫苗等)的生產,亦即「分子農場」的經營層次。因為分子農場生產的基改生物,不是一般食品,但是其外表與母本生物一樣,所以為避免誤用害人,其生產地必要使用有明確警示的隔離設施。又,分子農場產物,大都需要經過加工成為量少價高的健康食品或藥品,因此,將小規模加工廠附屬於隔離農場,就可以完成農產品到最後商品的所有生產程序,並且也滿足生產GMO的生態安全條件。因為這樣的產品,大都已經失去基改的標示DNA,應可以適用現有藥品與健康食品相關法規管理。所以,如有政府的同意,是立可實現的新產業。

筆者最近透過在智庫服務的年輕朋友,向與基改有關官署長官,探問對分子農場及其產物管制法規的制訂現況。很不幸,所得回答口徑一致:分子農場及其產物的管制是跨部會作業,其管理法的制訂並不會很快完成。所以,情況還停留在筆者離開國家型計畫的十年前。

6月18日中國時報時論廣場有一篇〈農業加值提昇國際競爭力〉,為農委會陳保基主委的大文。分子農場是可預期最大「農業加值」的農政大亮點目標,是筆者向農委會長官在會議場合一再確認的。但是,陳主委的大文中,所提「我國優異農業技術」,不見提到GM相關項目。

筆者畢生站在GM產業鏈的研發一端,親身感受過其在國內產業化的環境不能建立之苦。一種產品有合適應用的時空條件,很多早期產物,經過十多年的擱置,有些已經失去產業價值,或甚至失去可用種原(筆者查詢過的事實),所以,政府的該項研發投資已成完全的浪費。假如不能在本國生產應用,在境外生產應該是合理的作法。筆者相信,境外生產是行政單位不歡迎的作法,因為顯示政府建置產業環境的失敗(或怠慢),所以會出來阻檔。如斯,筆者在這裡強烈要求,立刻實現上述分子農場的建立環境,因為適用現行法律,或擴大規定的合理解釋與適用(如適用GM 作物的環境安全檢驗使用的隔離農場規格於分子農場必要滿足條件,以及GM 作物的殘渣必要在隔離設施內處理為GMO加工廠的立地要求等規定),比一切從零開始容易得多。

本刊的編輯朋友告訴筆者,本刊是行政長官的參考資訊來源。筆者祈願,有長官,最好是馬總統,能讀到本篇筆者的建議,讓我國立刻打開基改產業的大門!

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