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欧洲考察报告:转基因产品检测标准物质研制

已有 5477 次阅读 2014-2-14 23:01 |个人分类:转基因检测技术|系统分类:海外观察

考察团组成

团长:卢长明(中国农业科学院油料作物研究所)

团员:曹应龙(中国农业科学院油料作物研究所)

团员:杨立桃 (上海交通大学)

 

 考察日程 

时间

目的地

考察内容

2009.7.29

北京出发,经过布鲁塞尔,抵达比利时根特市(Ghent, Belgium)

 

7.30-8.1

考察Bayer CropScience NV,Belgium

通过研讨会和实地考察,了解转基因生物标准物质原材料生产技术、设施与质量控制技术,了解转基因生物标准物质原材料的解决方案。

8.2

抵达比利时GEEL市

 

8.3

考察欧盟JRC标准物质与计量研究所

通过研讨会和实地考察,了解标准物质加工与认证技术。考察仪器设备和认证工艺与质量控制技术。

8.4

抵达意大利Ispra市

 

8.5-6

考察JRC-IHCP,(Ispra,Italy)

通过研讨会和实地考察,了解欧盟转基因生物检测技术管理、转基因生物检测方法及其标准化,及其标准物质的应用

8.7

经过米兰飞回上海

 

            

     考察单位 

1. 拜耳作物科学公司

拜耳作物科学公司生物科学部在全球共有2538 名雇员从事新品种研究开发与推广,全球共有4家研究基地,分别位于比利时根特,法国La Dargoire,荷兰Haelen和德国Potsdam。位于比利时根特的拜耳作物科学公司生物科技创新中心从事植物基因克隆、遗传转化和产业化技术服务。目前,拜耳作物科学公司商业化的转基因作物品种都在这里生产原原种和原种,并在澳大利亚, 巴西,印度, 加拿大, 荷兰和美国等地生产生产用种。该公司的转基因作物品种的标准物质原料生产、检测方法研究、分子特征分析以及安全性评价都是由该中心负责。该中心在转基因生物标准物质研制方面积累了很多经验。

该公司对本次中国考察团来访非常重视,为了迎接来访进行了精心准备。拜耳作物科学公司董事长亲自宴请了代表团成员。

 

2. 欧盟联合研究中心标准物质与计量研究所

欧盟联合研究中心标准物质与计量研究所成立于1957年,主要任务是负责欧盟内部食品安全和环境污染的计量问题。该研究所目前是世界几大标准物质研制和生产机构之一,通过了ISO9001,ISO14001及OHSAS18001国际质量体系论证。目前国际上的有证粉状转基因生物标准物质基本上都是出自该研究所。该研究所是目前国际上转基因生物材料标准物质的主要生产和销售单位,在转基因生物标准物质的研制和生产领域处于国际领先水平。

该研究所高度重视本考察团来访,为“第一个中国转基因生物安全管理考察团访问欧洲”进行了充分的准备。

 

3. 欧盟联合研究中心健康与消费者保护研究所(IHCP)

欧盟联合研究中心健康与消费者保护研究所生物技术与转基因生物系负责欧盟转基因生物检测方法标准化和组织方法的循环验证。在其领导下,25个国家120多个欧盟转基因食品与饲料检测实验室构成欧盟转基因生物检测实验室网。这个网络在推动世界转基因生物检测方法研究和标准化方面作出了很大的贡献。

该研究所高度重视本考察团来访,为“中国转基因生物安全管理考察团首次访问欧洲”进行了充分的准备。

 

考察期间受访人员一览表

姓   名单   位职      位
Joachim  SchneiderBayer cropscience  BioscienceHead
Nancy  BrookerBayer cropscience  BioscienceQuality assurance  manager,Bioanalytics
Jan  AelvoetBayer cropscience  BioscienceReference materials  management,Bioanalytics
Michaael  metzlaffBayer cropscience  BioscienceResearch Liaison  manager
Karel de  RudderBayer cropscience  BiosciencePlant product  integrity management R&D Stewarship&quality assurance
Mathias  MondyBayer cropscience  BioscienceGlobal advocacy  strategy and market acceptance ascia and africa
JRC-IHCP
Anne  MilcampsJRC-IHCPScientific  officer,Biotechnology and GMOs unit
Diana  CharelsJRC-IHCPMolecular Biology and  Genomics unit
Encarnation  Luque-PerezJRC-IHCPMolecular Biology and  Genomics unit
Alex  Patak JRC-IHCPDatabase and bio  informatics
Stéphane  Cordeil JRC-IHCPQuality Management
JRC-IRMM
Hendrik  EmonsJRC-IRMMProf Dr, Unit for  Reference Materials
Philippe  CorbisierJRC-IRMMproduction and quality  control of GMO reference materials
Jean  Charoud-GotJRC-IRMMCRM processing hall of  the RM
Anna  Maria Kortekaas JRC-IRMMCRM processing hall of  the RM



访问比利时根特拜耳作物公司生物技术创新中心,考察转基因检测标准物质原材料生产技术



访问比利时欧盟JRC标准物质与计量研究所,考察转基因检测标准物质制备与认证技术



访问意大利JRC健康与消费者保护研究所,考察转基因检测标准物质应用



欧洲考察报告:转基因产品检测标准物质研制


引言

为了借鉴欧盟转基因检测标准物质研制的技术和经验,以卢长明研究员为团长的三人代表团于2009年8月29日-9月7日对欧盟联合研究中心标准物质研究所(比利时)、欧盟联合研究中心健康与消费者保护研究所(意大利)和拜耳作物科学公司比利时根特创新研究中心进行了为期10天的考察。考察的目的是:1) 了解欧盟标准物质研制生产工艺、设备条件和质量控制体系;2)了解转基因生物标准物质原材料的解决方案;3)在转基因生物标准物质与检测方法方面探讨与欧洲合作。外方三个单位都对本代表团的访问高度重视并做好了充分的准备,给与了热情的接待,访问取得圆满成功。

以下是本次考察的总结报告,分别总结拜耳公司转基因生物标准物质原材料生产与质量控制技术,欧盟转基因生物标准物质认证技术,欧盟转基因生物标准物质加工和检测使用的仪器设备以及标准物质在转基因检测领域的应用。最后以附件的形式介绍了本次考察的人员组成、行程安排、受访人员以及国外已经研制成功的标准物质列表。

一.转基因生物标准物质研制程序

(一)两个主要阶段

欧盟转基因生物标准物质研制分为两个阶段完成:

第一,标准物质原材料制备,包括原原种、原种和生产用种的生产,由转基因生物开发商完成;

第二,标准物质原材料的质量验证与加工和标准物质的认证,由欧盟JRC标准物质与计量研究所或美国油脂化学协会(AOCS)完成。

(二)四种主要类型

转基因生物标准物质有以下几种形态,1)种子;2)粉末;3)DNA;4)质粒。不同形态的标准物质具有各自的优缺点,如下表。

 

表1 不同类型标准物质比较

类型种子粉末DNA质粒
种子DNA叶片DNA
优点单一种子不能繁殖不能繁殖不能繁殖研制简单
实验室提取DNADNA实验室提取使用简单使用简单使用简单
作为方法验证可以混合 可以混合可以混合稳定
可以作为CRM可以作为蛋白质检测 稳定稳定 
 可以作为CRM 100%纯度 
   可以作为CRM 
缺点种子容易扩散不是100%纯度不是100%纯度DNA 中含有杂质DNA结构对结果影响
种子出口问题稳定性问题DNA中含有一些杂质不能用于蛋白质检测DNA抽提与检测样品方法不一致
品种间DNA和蛋白质含量差异不能适应于所有作物不能用于蛋白质检测 需要校正因子
不能100%纯度   不能作为蛋白质检测方法
保藏问题   容易造成污染


欧盟JRC标准物质与计量研究所主要研制和生产粉末标准物质,而美国油脂化学协会(AOCS)主要生产DNA标准物质。前3种标准物质可以制成有证标准物质,成为溯源的基准,但质粒标准物质只能作为工作标准物质。

 

(三)产权与利益关系

据拜尔公司介绍,IRMM生产一批粉末状有证标准物质,要求转基因品种开发单位提供10 kg经验证的标准转基因种子和50 kg经验证的非转基因近等基因系标准种子作为原材料。AOCS 生产一批DNA有证标准物质,要求开发商提供1-2 mg DNA作为材料。粉末标准物质的原料为种子,DNA标准物质的原料一般为叶片。

在IRMM,粉末标准物质的认证由开发公司(如拜耳公司)提供原料,生产时间为1-2 年。转基因生物开发公司(如拜耳公司)对粉末标准物质的认证不需要交费,也不从中获利。生产出来的有证标准物质归IRMM所有, 销售收入全部归IRMM。每克有证粉末标准物质的售价为55欧元。

在AOCS, DNA标准物质认证价格为一万美元,认证时间为6个月。生产10μg 有证DNA标准物质销售价格为175美元,其中110美元属于开发商(如拜耳公司)收入,65美元属于AOCS的收入。CRM的销售收入的大部分归委托单位。拜尔公司生产的转基因生物标准物质在认证前也向外出售,价格为每克 粉末50 欧元,10 μg DNA 100 欧元。


(四)研制生产流程



二.生产的质量控制

(一)原材料生产及其质量控制

在标准物质生产过程中,一般从200粒左右的种子开始,繁殖成为几公斤原种,生产出250公斤左右的转基因种子。与此同时,还要通过相同的程序生产更多非转基因近等基因系(一般为1000公斤左右的种子)。


生产过程严格执行质量控制,对各个环节实施相应的分子检测。具体检测内容见下表。

表2 标准物质原材料质量控制检测项目表

 

 

经检测符合以下标准的种子样品属于合格材料。

表3标准物质原材料质量要求



(二)转基因标准物质的认证与质量控制

获得合格的原材料后,开始加工和生产标准物质。包括粉碎、混合、定值、不确定度分析和发证。此间进行的研究主要有:含水量测定、细度和均匀度分析、转基因成分的定量检测、储存稳定性分析等环节。

 

表4 标准物质认证主要技术环节列表

研制步骤

研制技术

可行性分析

标准物质类型选择、标准物质需求量分析

材料鉴定

材料纯度、典型性、纯合度

加工

研磨方法(冷磨、干磨、湿磨)、混合、含水量测定

均匀度分析

同位素标记NAA分析、定量PCR方法分析

稳定性分析

长期稳定性(不同温度)、短期稳定性(不同温度)

赋值

循环赋值、数据分析、不确定度分析

 

具体流程如下:


 

转基因生物标准物质研制主要依照以下国际标准进行。

ISO Guides #30-35:ISO Guide 30:1992标准物质相关名词定义;

ISO Guide 31:2000标准物质–证书与标识内容;

ISO Guide 33:2000有证标准物质的使用;

ISO Guide 34:2000标准物质生产者基本能力要求;

ISO Guide 35:2006标准物质认证的基本原则与统计学原理。

 

三.转基因产品标准物质研制设备

标准物质研制技术考察的重点之一是标准物质研制需要使用的仪器设备。如表3列出了主要研制步骤中所使用的仪器的厂家和型号。JRC标准物质与计量研究所具有先进和配套的标准物质加工和分析仪器设备。但是,所见仪器设备过于庞大,最小的量是25KG,仪器设备不太符合我国的需求。由于JRC标准物质与计量研究所不容许拍照,没能流下照片。 


表5 转基因产品检测标准物质研制主要仪器


工艺流程设备型号备注
DNA 提取Kingfisher 磁珠研磨
干燥EPSILON 2-850冻干
混合Dyna-MIXCM200最少5 Kg
研磨KHD HUMBOLDTWEDAT milling 800N低温研磨
手套系统Jacomex Glovebox8900417防止污染
含水量测定Carl Fisher703化学滴定方法
定量PCRABI7900实时定量检测
数字定量PCRBIOMARK 实时数字定量检测


左图是从网上下载的仪器设备图。示粉碎(左上)、混合(上中)、装瓶设备(下左)。


四.标准物质在转基因生物安全监管中的应用

标准物质分为基准标准物质、普通标准物质和工作标准物质。有证标准物质是基准标准物质,可以溯源到有证标准物质的是普通标准物质,正常使用和消耗的主要是工作标准物质。在正常监管工作中,转基因生物定性检测主要采用工作标准物质作为阴性和阳性对照,转基因生物定量检测可以采用普通标准物质进行。因此,有证的基准标准物质使用和消耗量不大。

为了用于转基因生物安全监管,不同国家都向研发单位提出了转基因生物标准物质样品需求。据拜尔公司介绍,美国要求他们每个转基因品系提供作为对照的标准物质 (Reference Control Material);欧盟要求他们提供300 μg含转化事件的DNA标准物质、2000 μg 非转基因近等基因系DNA标准物质,4 kg含1 % 转基因的标准物质种子,25 kg 非转基因标准物质种子。韩国要求他们提供500 g灭活的种子。

拜尔公司承诺,可以向中国免费提供转基因生物安全监管用的转基因生物标准物质(包括有证标准物质和普通标准物质)。希望中方提出具体数量。

一般说来,10 μg DNA 或1g粉末可进行400-500PCR 反应,按照一个实验室一年进行1000个PCR反应测算,通常每年需要20 μgDNA或2-10g粉末标准物质。我国按照100个实验室计算, 需消耗粉末标准物质200-1000克, DNA约2000 μg。这些标准物质主要用于+/-对照和内部验证方法。

由于标准物质的分析证书一年内有效,因此严格来说每年都需要更新标准物质。


五:欧盟转基因生物检测方法标准化体系与我国比较

与我国农业部科技发展中心相对应,欧盟转基因生物检测方法标准化工作由欧盟联合研究中心(JRC)负责。JRC下属的欧盟健康与消费者保护研究所下属的转基因食品与饲料参考实验室(CRL-GMFF)负责转基因生物检测方法标准化组织协调。欧盟标准物质与计量研究所负责转基因生物标准物质制备与认证。以下是我国与欧盟转基因成分检测方法标准化组织工作现状的一个比较。

表6 欧盟转基因生物检测技术标准化组织与我国的比较
主管部门农业部科技发展中心基因检定处欧盟转基因食品饲料参考实验室CRL-GMFF
归属农业部欧盟委员会联合研究中心(JRC)健康与消费者保护研究所生物技术与转基因生物系
管理范围农业部下属49个实验室25个国家120多个实验室
标准方法定性PCR方法(通用方法、转化事件特异性定性检测方法RT-PCR定量检测方法(7个通用方法、41个转化事件特异性检测方法已完成循环验证。29个方法正在验证)
已建立的检测方法农业部国家标准32项,质检行业标准和国家标准20项400  多个PCR和ELISA方法,可检测50 个转化事件。
研制与验证费用来源政府出资,我国科研人员研制转化事件特异性方法由开发商研制、欧盟CRL-GMFF组织验证(研发商出资20万欧元/一个方法),其他方法由FP5和FP6的项目资助,CRL-GMFF组织研制
职能组织标准计划与研制、能力测试、培训标准方法计划与研制、标准物质研制、组织标准方法循环验证、能力测试、培训、检测方法国际磋商
标准化组织中国转基因生物标准化委员会欧盟标准化委员会CEN和ISO


六.问题与建议

通过考察,我们对转基因生物标准物质研制的技术方法有了全面掌握,尤其是对转基因生物标准物质研制的难度和挑战性有了更深入的理解和认识。拜耳公司研制转基因生物标准物质原材料的质量控制过程给我们留下了深刻印象。为了确保转基因生物标准物质课题的顺利实施,我们提出以下建议,供相关领导和专家参考:

    (一)确定我国对转基因标准物质原材料的质量要求

标准物质研制的基础材料是标准物质质量的关键,原材料的质量控制是影响转基因标准物质研制的关键,但我国在原材料没有提出明确的要求。我国应该在对开发商提供的阳性和阴性材料中明确提出各方面的要求和指标,杜绝开发商提供的标准物质原材料不合格的现象。

    (二)明确我国转基因品系标准物质原材料的数量要求

据估算,10μg DNA或1g粉末可进行400-500 PCR 反应。一个实验室按照进行1000个反应计算,每年需要 20μgDNA或2-10g粉末,用于+/-对照和内部方法验证。我国按照100个实验室计算, 一年需消耗粉末标准物质200-1000克,或DNA标准物质约2000 μg。根据以上匡算,研发商如果每年能够提供粉末标准物质200-1000克,或者 DNA标准物质2000 μg,基本能够满足我国转基因生物检测对标准物质的需求。如果考虑阳性对照使用1%浓度,实际需要的转基因标准物质量还可以降低。

拜耳公司承诺免费向我国提供转基因生物安全监管使用的标准物质原材料以及有证标准物质,并请我方估计每年需要的数量。这个要求是合理的请相关领导予以考虑。

   (三)根据我国国情研制不同类别转基因生物标准物质

标准物质在我国的研制几个层次进行研制:对于要求较低的只是作为简单对照的需求的标准物质,可以研制种子类标准物质或质粒分子来满足要求,但种子和质粒分子都还是需要经过验证;对于部分只用作阳性对照的需求的标准物质,可以研制经过验证的质粒分子或者DNA标准物质来满足要求;对于需要进行方法确认、阈值管理需求的标准物质,则需要研制有证标准物质,我国可以根据不同的需要来研制不同类型的标准物质,做到最经济、最合理的标准物质生产和应用。

   (四)建立我国完整独立的标准物质研制生产线和质量管理体系

我国标准物质研制主要针对的还是国内市场,研制的平台也主要是为以后国内的转基因转化事件的标准物质生产服务,目前我国还没有一套完整的标准物质加工生产线,因此应该把课题的仪器设备购置集中起来,形成一个完整的标准物质生产平台,避免仪器设备的重复和资金的浪费。

(五)加速我国转基因成分定量检测方法标准化进程

转基因生物标准物质的研制必须以转基因生物转化事件特异性定量检测方法为基础,而迄今为止我国还没有建立相应的方法,或者这些方法没有经过循环验证和标准化程序,推进转基因生物定量检测方法标准化无论对于转基因生物监管还是对于转基因生物标准物质研制课题本身都具有十分重要的意义。


附件一:国外已研制完成的有证标准物质一览表










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2 刘旭霞 王秀玉

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