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基因轉殖介紹－
基改鮭魚為範例
科目:進階微生物學
指導老師:吳定峰
學生:曾韋珽、劉凱翔、杜志賢、彭致民
基因轉殖的介紹
一、重組DNA之目的：
• 以人工方法將不同來源的DNA連接起來而成為『重組DNA』
→再藉由『基因轉殖』將重組DNA置入『宿主細胞』（目標細胞）
→重組DNA在宿主細胞內進行複製、轉錄和轉譯以合成蛋白質（基因
產物）
二、重組DNA的操作過程：
1.目標基因、載體：
(1)以細菌質體、噬菌體、病毒DNA、反轉錄病毒作為載體
→載體須帶有特定的標誌基因（耐抗生素、抗重金屬、螢光的基因）
(2)以動物、植物、微生物的DNA作為『目標基因』（外源基因）
2.限制酶：利用『限制酶』切開載體和目標基因
(1)限制酶具有高度專一性
→由特定的二個含氮鹼基間切開
→使載體與目標基因的二端均形成單股的『黏性端』
(2)黏性端使目標基因與載體之單股DNA能穩定配對而不易斷
裂
(3)GAATTC為限制酶『EcoRI』的辨識序列
→EcoRI會切開核苷酸序列中的含氮鹼基G與A之間的磷酸鍵
3.重組DNA：利用『DNA連接酶』（接合酶）以共價鍵方式
將目標基因與載體連結成環狀的重組DNA
4.基因轉殖：將重組DNA置入宿主細胞中
→目標基因隨著載體在宿主細胞內複製、轉錄和轉譯、表現
性狀
5.篩選轉形細胞：
∵質體帶有特定的標誌基因
∴轉形細胞（轉殖成功的宿主細胞）可生長於含抗生素或重
金屬的培養基中
•未轉殖成功的細胞則無法生存於含抗生素或重金屬的培養
基中
基因轉殖應用
1.基因轉殖微生物（及其產物）：改造有益微生物，生產食
用酶，包括可作為發酵食品的菌原，或用以生產酵素、
胺基酸、有機酸、維生素、色素、香料等食品添加物之
微生物。
2.基因轉殖農作物（及其加工品）：主要培育延緩成熟、耐
極端環境、抗蟲害、抗病毒、抗枯萎等性能的作物，提
高生存能力；培育不同脂肪酸組成的油料作物、多蛋白
的糧食作物等以提高作物的營養成分。
3.基因轉殖動物（及其加工品）：基因轉殖在動物的生產中
主要以提高動物的生長速率、瘦肉率、飼料轉換率，增
加動物的產乳量和改善乳汁的組成成分為主要目標，如
轉殖生長激素基因的鮭魚等。
基因轉殖-鮭魚
基因轉殖鮭魚發展歷程
• Aqua Bounty Technologies公司的研究員從太平洋王鮭身上，分
離出生長荷爾蒙基因，將此基因連接於一段很強的啟動子DNA序
列後，再以基因轉殖技術改造大西洋鮭，使啟動子大量啟動生長
荷爾蒙基因的表現。
• AquAdvantage ® 鮭魚的開發已經持續約15 年，開發公司(ABT)
正在尋求監管部門美國食品及藥物管理局(FDA) 的獸醫醫學中心
(Center for Veterinary Medicine, CVM) 批准其動物新藥申請。
• 為了解決AquAdvantage® 鮭魚潛在的環境風險與緩解各界對於基
因轉殖水產動物的食品安全與環境風險等疑慮，日前ABT公司提
出一份環境評估(Environmental Assessment, EA) 報告書，列
舉出基因轉殖水產動物生物安全評估與風險評估策略，並且逐步
提出科學證據，以期獲得該NADA申請。
基因轉殖鮭魚之安全
(一)風險評估執行依據
1.找出潛在危害的可能性，不論可能發生的機率。
2.找出導致這些危害的所有潛在風險來源。
3.定義基改生物體的暴露意義和可能的暴露。
4.量化基改動物暴露風險時可能發生的危害。
5.結合基改動物因而發生的概率來描述風險。
(二)比較分析
1.比較GE動物產品與它的非基因轉殖物種。
2.分析插入的提供者外源基因和其他相關 DNA，導致那些
寄主的生物個體與其親代不盡相同。
3.風險評估處理則專注於以合適的比較組合，來比較經基
因轉殖過程後的結果。
•上:基改鮭魚下:原生鮭魚
基因轉殖鮭魚之風險
(一)基因轉殖水產動物遺傳特性
• 水產動物之繁殖特性、生殖方式、配子傳播途徑等特性。
• 外源基因之特性、交配親合性配子之活力、孵化率、壽命
等。
•基因轉殖水產動物遺傳特性之調查包括：
1.基因轉殖動物之繁殖特性及一般性狀表現繁殖特性。
2.一般特性。
(二)基因操作的安全性
1.關於基因提供者和接受者之生物體的資料。
2.用於基因轉殖的方法。
3.關於在轉殖過程中使用DNA資料。
4.關於實際上轉殖插入/ 刪除的DNA序列。
5.關於插入物的表示的資料。
6.關於轉基因的遺傳性和穩定度。
7.外源基因在基因轉殖動物之表現部位及其穩定性。
8.外源基因在基因轉殖動物之基因產物毒性分析等項目。
(三)環境的風險
• 主要原則和目的在比較基因轉殖魚和他們的同種野生動物
上的繁殖特性，並鑑別親源關係是否屬於種間或種內關係。
• 雜交可能性與生殖能力將直接影響同種野生動物外源物體
基因的基因流布，藉以保護養殖水域的生態，和免於破壞
漁業資源，如此一來可保持魚種的遺傳穩定性，並保證基
因轉殖水產動物所製成食品、藥物和材料的永續發展。
（四）基因轉殖鮭魚之生態適應力
1.比較基因轉殖魚的親魚和非基因轉殖魚之間的環境適應
能力。
•根據生理特徵和水域狀態，進行基因轉殖魚的雌性親魚
和非基因轉殖魚之間的環境適應能力比較。
2.比較轉基因雌性親魚和正常的魚生產力
• 根據地區的養殖密度標準，放養足夠的同年齡基因轉殖
魚與相同體重和數目之非基因轉殖魚，瞭解其相似習性
並攜帶可辨識之標記；同時，評估時需確認性成熟的年
齡與產卵數目。
（五）基因轉殖鮭魚對非目標物種影響
•考慮到基因轉殖魚的特性，基因轉殖魚對非目標影響的
評估與「食品安全中毒物評估的檢驗步驟與方法」有些
不同。
•以基因轉殖魚餵食小白老鼠和大鼠做毒理學實驗，包括
一般的毒性以及生殖力的毒性。
• 在獲得生理學試驗和實驗動物的生物化學數值之後，即
能評估基因轉殖水產生物作為人類和其他動物的食品、
藥物和材料的影響。
（六）基因轉殖水產動物設施的風險管理
1.物理遏制措施
•養殖設備一定要非常穩固，並且在排水門裡應該有 3 層
以上的保護網。具有自然災害控制的設備。
2. 生物學遏制措施
• 建立一個掠食魚類的動物養殖池塘，防止基因轉殖魚逃
走，產生一定作用，另外就是發展基因轉殖子代之不孕
技術。
3.化學遏制措施
• 當物理和生物學控制設備失效時，可加入高濃度生石灰，
毒殺基因轉殖魚，達成防止基因轉殖魚逃走之目的。
4.緊急措施
(1)防止基因轉殖魚逃走，應該建立緊急回報措施。一旦外
逃的情況發生，應立即向所屬上級報告或國家管理部門
報告。
(2)確定基因轉殖動物安全的網路通信的通暢。
(3)建立安全焚燬基因轉殖魚的設備。
基因改造鮭魚對生態之潛在危險
• 基因轉殖鮭魚植入生長荷爾蒙相關的基因，致使
食慾大增，不僅生長速度加快，體型也較野生鮭
魚大上七倍。
• 研究顯示，在面臨食物來源有限，基因轉殖鮭魚
與野生鮭魚混合養殖時，基因轉殖鮭魚搶食多數
野生鮭魚的食物，造成野生鮭魚數量銳減，其體
型碩大的程度比單獨飼養時更為驚人。
• 研究人員也發現，隨著時間推演，由於食物短缺
情形更加嚴重，此時基因轉殖鮭魚轉而自相殘殺，
導致魚群瀕臨滅絕。
基因改造鮭魚後續
•針對基改鮭魚AquAdvantage® Salmon 之食用安全評
估，美國 FDA 於 2010 年 9月3日公布一份初步分析
報告表示，該基改鮭魚作為食物與傳統大西洋鮭魚一
樣安全。
•基於ABT公司提出的多種養殖防護措施，並僅出售不
孕雌魚的情況下，FDA也認為基改鮭魚逃脫或干擾生
態的機率非常渺小。FDA後於 2010 年 9月19-21日，
召開諮詢委員會及公聽會，將委員會及公眾意見納入
考量，之後再研議是否核准基改鮭魚上市。
•然而，2011年 6月22日，美國眾議院透過投票禁止
FDA 批准基因轉殖鮭魚供人食用的決議。
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