基因改造食品之安全性風險評估 高文彥博士 高級研究員 基因轉殖家畜禽研發現況與生物安全評估研討會 行政院衛生署食品衛生處 財團法人動物科技研究所

基因改造食品安全嗎? 簡介 世界衛生組織(WHO): GM foods currently available on the international market have passed risk assessments and are not likely to present risks for human health. 現今國際市場上的基因改造食品均已通過安全風險評估，不大可能會對人體健康導致危害。 - 2002年10月15日“基因改造食品常見問答20題” http://www.who.int/fsf/ 2

簡介 世界上第一個…. 基因改造蕃茄 1994年美國加州 FlavrSavr Tomato, Calgene 3 Photo by Jack Dykinga. Sources ARS Photo Unit, 2001, USDA. 3

簡介 耐農藥/抗蟲能力 (第一代) Bt抗蟲玉米 傳統玉米 Source: Monsanto (Input Traits) 4

簡介 改變營養組成 (第二代) 黃金米可以防治維生素A缺乏症成為健康食品 (Output Traits) 5

生產醫藥與工業用 (第三代) 簡介 (Output Traits) 我也想吃! 6 好好吃的樣子 [複製人! 和我有什麼關係] 陳文君著 泛亞 2001 6

基因改造動物 簡介 由台灣動物科技研究所研究成功的複製豬「酷比三號」，八日在第三屆台灣國際生物科技大展記者會中亮相。 「酷比三號」是全球第一例雙基因轉殖複製豬。 (中央社記者鄭傑文攝91.8.8) 7

什麼是基因改造食品? 簡介 什麼是基因改造?  Genetically Modified (GM)  非傳統育種技術  現代基因工程技術  基因重組、基因轉移、基因轉殖 8

什麼是基因改造食品? 簡介 什麼是基因改造生物?  Genetically Modified Organism (GMO)  利用現代基因工程技術  將甲生物基因轉移植入乙生物  乙生物成為GMO  GMO包括植物、動物、微生物 9

什麼是基因改造食品? 簡介 分三大類: 1.本身含新基因: 大豆 2.加工食品含新基因: 豆腐 3.精製純化食品不含新基因:大豆油 所有動、植物，微生物來源的食品都含有基因！ 分三大類: 1.本身含新基因: 大豆 2.加工食品含新基因: 豆腐 3.精製純化食品不含新基因:大豆油 10

簡介 全球生產面積快速增加… (百萬公頃) 11

簡介 GM作物 - 四大生產作物 大豆 (百萬公頃) 玉米 棉花 油菜 12

GM作物 - 四大生產國家 簡介 美國 35.7 39.0 阿根廷 11.8 13.5 加拿大 3.2 3.5 中國大陸 1.5 2.1 美國 35.7 39.0 阿根廷 11.8 13.5 加拿大 3.2 3.5 中國大陸 1.5 2.1 (百萬公頃) 2001 2002 (2001-2002) 美國+9%, 阿根廷+14.4%, 加拿大+9.3%, 中國+40% 13

GM作物 – 二大類型(第一代) 簡介 2001 2002 Stacked traits 耐農藥 40.6 44.2 抗蟲 7.8 10.1 耐農藥 40.6 44.2 抗蟲 7.8 10.1 抗蟲+耐農藥 4.2 4.4 2001 2002 百萬公頃 Stacked traits 8% 17%抗蟲 75%耐農藥 < 1% 2002年 14

簡介 基因改造食品 台灣有那些 基因改造食品? 15

世界進出口統計 簡介 (2001-2002) 黃 豆 玉 米 單位:百萬公噸 出口 美國 28.92 巴西 15.00 阿根廷 6.01 黃 豆 玉 米 出口 美國 28.92 巴西 15.00 阿根廷 6.01 巴拉圭 2.11 荷蘭 1.79 進口 中國大陸 10.39 荷蘭 6.02 日本 5.02 德國 4.55 墨西哥 4.51 西班牙 3.32 台灣 2.58 出口 美國 47.13 中國大陸 8.61 阿根廷 8.58 巴西 3.86 匈牙利 2.75 進口 日本 16.40 南韓 8.61 埃及 4.95 台灣 4.59 墨西哥 4.03 加拿大 4.00 歐盟 2.91 Sources: US Foreign Agricultural Service's Production, Supply and Distribution (PS&D) online database. Data for 2001-2002. 16

台灣本土開發基因轉殖農產品 簡介 花卉與觀賞植物 – 菊花、文心蘭 植物保護 - 微生物抗拮基因、抗蟲、抗病基因選殖(西瓜、甜瓜) 水產養殖 – 草蝦、魚類 畜產動物用疫苗 – 抗熱、抗病、人類第九凝血因子基因轉殖豬 植物有用基因之利用 – 香蕉、苦瓜、西瓜、甜瓜、毛豆、蕃茄(1)、青花菜(1)、木瓜(1)、水稻(3)、馬鈴薯(1) (進入田間試驗 - 7件) 環境保護 - 瘤胃微生物禽畜廢棄物減量生物技術 保健/藥用植物 – 台灣紅豆杉 17

中國大陸 GMO田間試驗核准 (1997.3.—2002.1.) Submissions: 695 -plants: 558 -microbes: 134 -fish: 3 Approvals: 501 * Presented at The 6th APEC ATCWG meeting, Taipei, 2002. 18

GM作物產品的開發過程 簡介 食品安全評估 商業化 發現與單離有用基因 基因工程 田間試驗 19 Development of a GM plant variety can take 6-12 years at a cost ranging from $50-$300 million Monsanto Co., Du Pont/Pioneer, Bayer/Aventis and Dow were the four leading firms in bio-crop research "Agricultural Biotechnology at the Crossroads." STUDY: BIO-FOOD RESEARCH INCREASINGLY CONCENTRATED February 20, 2003 Reuters WASHINGTON - A report by Bio Economic Research Associates 商業化 19

基因改造產品之管理 上、中、下游的管理架構 管理架構 1.國科會 (實驗室) 2.農委會 (農作物) 3.衛生署 (食物) 行政院科技顧問組  行政院生物技術產業指導小組 20

基因改造食品之管理 公告管理 衛生署公告 中華民國九十年二月二十二日  公告「基因改造之黃豆及玉米」應向本署辦理查驗登記。 (食品衛生管理法第十四條第一項)  公告以基因改造黃豆及基因改造玉米為原料 之食品標示事宜。 (食品衛生管理法第十七條第一項第六款) 21

基因改造食品申請查驗登記流程 http://food.doh.gov.tw/life/biotech 22

2001-2002年審理之申請案件 風險評估 23 # 種類 品 名 轉殖品系 申 請 者 核准日期 備 註 1 大豆 耐嘉磷塞基因改造黃豆 品 名 轉殖品系 申 請 者 核准日期 備 註 1 大豆 耐嘉磷塞基因改造黃豆 40-3-2 (RRS) 孟山都遠東股份有限公司 91.07.22 有效日期至96.07.22 2 玉米 抗蟲基因改造玉米 MON810 91.10.15 有效日期至96.10.15 3 耐嘉磷塞基因改造玉米 GA21 核給臨時許可 91.06.03通過食品安全書面審查；唯檢驗方法尚待確立 4 NK603 92.04.11 有效日期至97.04.11 5 抗蟲/耐固殺草基因改造玉米 Bt11 台灣先正達股份有限公司 92.03.31通過食品安全書面審查 6 Event176 7 耐固殺草基因改造玉米 T25 拜耳作物科學(前台灣安萬特股份有限公司 ) 91.08.16 有效日期至96.08.16 23

風險評估 GM黃豆、玉米申請案件 US FDA 55 (19 soy+corn), Health Canada 49 (20), Japan 44 (16), FSANZ 20 (12), DOH 11 (4) 2003.4.11 24

中國大陸 GMO田間試驗審查 25

聯合國食品標準委員會基因改造食品臨時特別工作小組 最新進度 風險評估 : 聯合國食品標準委員會(Codex)規範 聯合國食品標準委員會基因改造食品臨時特別工作小組 Codex Ad Hoc Intergovernmental Task Force on Foods Derived From Biotechnology 第三次會議,日本,橫濱, 2002年3月4-8日 1. Draft Principles for the Risk Analysis of Foods Derived from Modern Biotechnology (風險分析原則) 2. Draft Guideline for the Conduct of Food Safety Assessment of Foods Derived from Recombinant-DNA Plants (植物性基改食品風險評估準則) 3. Draft Annex on the Assessment of Possible Allergenicity (致過敏性評估方法) Papers on Traceability (文件追蹤指針 – 未達成決議) Consideration of Analytical Methods (檢驗方法 – 未達成決議) 聯合國糧農組織 世界衛生組織 26

聯合國食品標準委員會基因改造食品臨時特別工作小組 最新進度 風險評估 : 聯合國食品標準委員會(Codex)規範 聯合國食品標準委員會基因改造食品臨時特別工作小組 Codex Ad Hoc Intergovernmental Task Force on Foods Derived From Biotechnology 第四次會議,日本,橫濱, 2003年3月11-14日 Draft Guideline for the Conduct of Food Safety Assessment of Foods Produced using Recombinant-DNA Microorganisms (微生物製造 基改食品風險評估準則) 2. Draft Annex on the Assessment of Possible Allergenicity (Proteins) (微生物蛋白致過敏性評估方法) 3. Open discussion on Traceability Potential future work 聯合國糧農組織 世界衛生組織 27

Principles for the Risk Analysis Risk Assessment Risk Management Risk Communication Consistency Capacity Building and Information Exchange Review Processes 28

風險分析 基因改造食品風險分析 社會經濟因素 風險評估 風險管理 食品安全 管理政策 風險溝通 資訊公開意見交流 29

Guideline for the Conduct of Food Safety Assessment Unintended Effects Framework (a stepwise process) Description of the recombinant-DNA plant Description of the donor organism(s) Description of the genetic modification Characterization of the genetic modification(s) Safety assessment Other considerations 30

Guideline for the Conduct of Food Safety Assessment Unintended Effects Framework (a stepwise process) 5. Safety assessment 1) Expressed substances (non-nucleic acid) 2) Compositional analyses of key components 3) Evaluation of metabolites 4) Food processing 5) Nutritional modification 31

Guideline for the Conduct of Food Safety Assessment Unintended Effects Framework (a stepwise process) 6. Other considerations 1) Potential accumulation of substances significant to human health 2) Use of antibiotic resistance marker genes 3) Review of safety assessment 32

Substantial Equivalence (OECD, 1993) Existing traditional foods are considered to be safe, through their long history of use, even though they many contain anti-nutritional or toxic substances Traditional foods can serve as a basis for the safety assessment of GM foods identification of similarities and differences which should be further assessed regarding their impact on the safety and nutritional status of the GM foods 33

Substantial Equivalence (OECD, 1993) comparison to a traditional crop investigate differences for safety, include: composition: macronutrients, micro nutrients, anti-nutrients, toxins phenotypic is not a safety assessment in itself, but just a tool to identify differences is the starting point of the assessment, rather than the endpoint 34

以科學為基礎之安全評估

GM作物 – 四大議題 I. 食品安全 Food Safety II. 環境生態 Environmental Safety III. 社會倫理 ELSI(ethical, legal, social issues) IV. 國際貿易 Trade 36

基因改造食品安全性評估方法: - 毒素 - 過敏原 - 營養組成 - 基因轉移 (HGT, or Gene flow) - 抗生素標識基因 37

基因改造食品之安全性評估 Case Study 基因改造馬鈴薯事件 - 1998年 英國 - 普茲泰(Arpad Pusztai*) - 老鼠組織病變免疫降低 不為科學界接受 * Ewen SW, Pusztai A. Lancet. 1999 Oct 16;354(9187):1353-4 38

基因改造食品之安全性評估 Case Study 星連(StarLink)玉米事件 2000年 美國、日本(台灣) - 飼料級玉米 - 含Cry9C (Bt的一種) 疑似致過敏 (CDC證實沒有臨床過敏案例) - 全面禁止 39

Case Study 基因改造食品之安全性評估                           不得含有: Cry9C成分 (StarLink) StarLink Corn 星連玉米 40

星連玉米(StarLink) Case Study 食品安全評估 – 有致過敏疑慮： 模擬消化試驗 SGF stability, pH2 > 4hr 2. 熱穩定試驗 90C > 19 min                                “There is no evidence to indicate that Cry9C is or is not a potential food allergen.” - US EPA, 2000. SGF: Simulated Gastric Fluid(人造胃液) 41

Stability of protein in SGF (min) Case Study 過敏性評估:消化穩定性試驗之存疑 Pepsin/test Stability of protein in SGF (min) Protein ratio(w/w) 10:1 1:1 1:10 Food allergens b-lactoglobulin B 120 ovalbumin 5 60 papain Nonallergenic proteins Zein Pea lectin Cytochrome c 0.5 Sucrose synthetase Source: Fu, et al. 2002. 42

過敏性評估: FAO/WHO 2000 Decision Tree Allergenicity: Decision Tree Approach 43

過敏性評估: FAO/WHO 2001 Decision Tree Allergenicity: Source of gene allergenic Allergenicity: Decision Tree Approach Yes No Sequence Homology Sequence Homology No Yes No Specific Serum Screen Targeted Serum Screen No No Yes Pepsin Resistance & Animal Models Likely allergenic High +/+ +/- -/- Low Probability of Allergenicity 44

Case Study 「神秘DNA事件」 (August 2001) Molecular Characterization of the genetic modification Windels P. et al. (2001) 45

Horizontal Gene Transfer (HGT)? Case Study Horizontal Gene Transfer (HGT)? Monsanto vs. Percy Schmeiser - 2001.4.2. - 種植基因改造油菜花 (GM Canola) 智財權爭議: 孟山都生物科技種子訴訟糾紛 加拿大農夫敗訴！ (產品: 加拿大芥花油) * http://www.fct-cf.gc.ca ; http://www.percyschmeiser.com 46

Evaluation of GM canola in sheep and swine* Case Study Horizontal Gene Transfer (HGT)? Evaluation of GM canola in sheep and swine* Agriculture and Agri-Food Canada Research Centres, Lethbridge T. A. McAllister, R. Sharma, T. Alexander, K. Stanford Lacombe M. Dugan, J. Aahlus, K. Lien * Presented at The 6th APEC ATCWG meeting, Taipei, 2002. 47

Sheep study - long-term 48

Swine study - spleen Detection of transgene fragments F3 F4 F5 F6 F7 P1 P2 + P1 P2 + P1 P2 + P1 P2 + P1 P2 + P1 P2 + P1 P2 + P1 P2 + 49

Swine study - spleen Detection of transgene fragments F4 F5 F6 F7 F8 P1 P2 + P1 P2 + 50

Swine study - kidney Detection of transgene fragments F4 F5 F6 F7 F8 P1 P2 + P1 P2 + P1 P2 + P1 P2 + P1 P2 + P1 P2 + P1 P2 + 51

Swine study - kidney Detection of transgene fragments F4 F5 F6 F7 F8 P1 + P1 + P1 + P1 + P1 + P1 + P1 + 52

Conclusions - animal study Horizontal Gene Transfer (HGT)? Conclusions - animal study GM canola and it’s parental variety had the same feeding value for both lambs and swine Sheep trial Transgene not detectable in blood or tissues Swine trial Transgene fragments detected in liver and kidney 53

Implications Horizontal Gene Transfer (HGT)? HGT(Horizontal Gene Transfer) Frequency of such transfer 54

Purposes of Transgenic (Tg) Animals Case Study Purposes of Transgenic (Tg) Animals To improve resistance of piglet to suffer from diarrhea and anemia by increase of lactoferrin concentration contained in the sow milk. 2. To establish molecular pharming for mass production of pharmaceutics including human clotting factors VIII, IX and allergic proteins such as Derp(s). 3. To generate transgenic pigs for xenotransplantation. 55

Tg pigs harboring both transgenes of αLA- pLF &αLA- hFIX genes Tg gilt No. 8-3 Tg gilt No. 8-5 Tg pigs harboring both transgenes of αLA- pLF &αLA- hFIX genes 56

評估轉殖基因表達是否正常 “Leaky Expression?” Fig. Tissue- and stage-specific expression of aLA-FVIII transgene detected by RT-PCR 57

Case Study 基因改造實驗動物流入食品市場 Research Piglets Sold as Food Hard to Find, FDA Accused of Lax Biotech Regulation 02/07/2003 WHO: 美國伊利諾大學 (University of Illinois – Urbana/Champaign) WHEN: 4/2001 – 1/2003 WHAT: 386頭 基因改造實驗乳豬 販售給肉品商 58

GM作物 – 四大議題 I. 食品安全 Food Safety II. 環境生態 Environmental Safety III. 社會倫理 ELSI (ethical, legal, social issues) IV. 國際貿易 Trade 59

Case Study 基因改造食品與生態環境 60

Case Study 康乃爾大學John Losey (1999) 幼蟲啃囁食灑滿Bt玉米花粉的乳草(馬利筋MilkWeed) 幼蟲半數死亡 帝王蝶(黑脈金斑蝶) Monarch Butterfly 康乃爾大學John Losey (1999) 幼蟲啃囁食灑滿Bt玉米花粉的乳草(馬利筋MilkWeed) 幼蟲半數死亡 61

The ProdiGene Incident Case Study The ProdiGene Incident WHO - ProdiGene Inc. (College Station, TX) WHAT - edible vaccine grown in corn WHEN - 11/13/2002 USDA investigation WHY - Contamination of 155 Acre soybeans RESULTS: $250,000 罰鍰 + $3,000,000 USDA補償款 + $1,000,000 保證金 美國加強聯邦法規: 68FR11337 62

基因改造食品與生態環境 一、威脅非目標生物 二、降低生物多樣性 三、基因散佈污染生態 (HGT) 四、產生超級抗性雜草 (HGT) 63

GM作物 – 四大議題 I. 食品安全 Food Safety II. 環境生態 Environmental Safety III. 社會倫理 ELSI (ethical, legal, social issues) IV. 國際貿易 Trade 64

基因改造食品與社會倫理 一、動物基因在植物裡 二、科學家扮演上帝 三、違反自然 四、生命智財權 What We Could V. What We Should 一、動物基因在植物裡 二、科學家扮演上帝 三、違反自然 四、生命智財權 食品衛生管理法 第一條 為管理食品衛生安全及品質，維護國民健康，特制定本法。 65

GM作物 – 四大議題 I. 食品安全 Food Safety II. 環境生態 Environmental Safety III. 社會倫理 ELSI (ethical, legal, social issues) IV. 國際貿易 Trade 66

基因改造食品與WTO US launches GM trade war Tuesday, 13 May, 2003 The United States - and twelve other agricultural exporting nations - want the EU to repeal its five-year moratorium on GM foods, or face trade sanctions under World Trade Organisation (WTO) rules. 67

基因改造食品與WTO 世界貿易組織 (WTO) GMO 相關協定 食品衛生檢驗與動植物檢疫措施協定Sanitary and Phytosanitary Measures (SPS) 技術性貿易障礙協定 Technical Barrier to Trade (TBT) 68

基因改造食品與WTO 有關GMOs之文件數 年度 TBT SPS 基因改造食品成為主要議題 因為許多國家： 合計 146 186 1995 1 4 1996 2 1 1997 11 0 1998 11 5 1999 20 2 2000 14 20 2001 25 37 2002 43 74 2003(1-6) 19 43 合計 146 186 基因改造食品成為主要議題 因為許多國家： 禁止基因改造食品 實施標示制度 69

基因改造食品、WTO與CBD Cartegena Protocol on Biosafety(生物安全議定書) 聯合國生物多樣性公約組織 Cartegena Protocol on Biosafety(生物安全議定書) Article 1. Objective The objective of this Protocol is to contribute to ensuring an adequate level of protection in the field of the safe transfer, handling and use of living modified organisms (LMOs) resulting from modern biotechnology that may have adverse effects on the conservation and sustainable use of biological diversity, taking also into account risks to human health, and specifically focusing on transboundary movements. World Trade Organization (WTO) …is the only international organization dealing with the global rules of trade between nations. Its main function is to ensure that trade flows as smoothly, predictably and freely as possible. 11 September 2003 enter into force! 70

LMOs v. GMOs v. GMF LMOs ＜ GMOs ＜ GMF GMOs LMOs GMF *牛惠之(2002) 71

LMOs v. GMOs v. GMF GMO GMF LMO 生黃豆(包括毛豆) 黃豆(生,熟) * 高文彥() 黃豆(熟),豆腐,豆漿,黃豆粉,黃豆蛋白及其製品… 72

http://food.doh.gov.tw/life/biotech.htm

未來發展 召集專家諮商會議 Call for Experts for Joint FAO/WHO Expert Consultation on  Safety Assessment of Foods Derived from Genetically Modified Animals including Fish Rome, Italy, 17 - 21 November 2003 聯合國糧農組織 世界衛生組織 Source: http://www.who.int/fsf/GMfood/fishexperts.htm 74

基因改造產品(GMO)之管理 未來工作 一、 整合部會管理及立場(基本法?) 二、 建立科學風險評估能力 三、 資訊透明化 一、 整合部會管理及立場(基本法?) 二、 建立科學風險評估能力 三、 資訊透明化 四、 加強推動生物技術產業 五、 促進國際合作 75

基因轉殖家畜禽研發現況與生物安全評估研討會 基因改造食品之安全性風險評估 92.07.17 行政院衛生署 關心您