Проблеми генетичної модифікації в Україні та світі

2. ГМ-водорості та автомобільне паливо

lМайкл Сайберт, співробітник  американської лабораторії NREL і  його колеги з University Illinois розробляють  модифікацію морських водоростей  на молекулярному рівні, з метою  виробництва ними водню у великих  кількостях. До цього учені вже  продемонстрували метод виробництва  водню за допомогою приручених  бактерій. Крім цього, пропонувалася  забавна ідея по виробництву  водню з масла соняшнику. 
Для розшифровки цих ланцюжків зв'язків учені застосовують могутні комп'ютери і вже намічають, яким чином необхідно модифікувати водорості. Після потрібної модифікації, вони проводитимуть водень в 10 разів швидше, ніж природні водорості — говорить Сайберт. Як розрахували учені-розробники, на спеціалізованій фермі (або декількох фермах), площею приблизно 20 тис. км2, можна б було проводити водень для всіх легкових автомобілів Сполучених Штатів, навіть якщо б вони всі були обладнано паливними елементами, а не двигунами внутрішнього згоряє.

3. Гм-дерева врятують екологію

Учені вашингтонського Університету вивели сорт ГМО-тополі, яка може деструктуризувати певні промислові отрути, отруйливі природу, переробляючи їх в нешкідливі речовини.

Вживання рослинного миру для боротьби з отруєнням природи, зване фиторемедиацією або фитоочисткою, служить новим і вельми перспективним методом рішення проблеми промислових забруднювачів. До сьогоднішнього дня фиторемедиация виглядала досить сумнівною ідеєю, оскільки отруєні ділянки землі, в основному, покриті не одним, а досить різними отруйливими речовинами. Але розроблений сорт тополь вирішує проблему боротьби з чималою кількістю органохімічних отрут, у тому числі хлороформ, бензол, трихлоретилен, переробляючи їх за допомогою органічних перетворень у воду, CO2 і певні солі, що не завдають шкоди.

Лабораторні випробування визначили, що генетично модифіковані тополі в 100 разів ефективно абсорбують з грунту трихлоретилен, ніж природні тополі. ГМО-дерева також можуть витягати токсини з повітря і переробляти їх в безпечні метаболіти усередині листя. Подальшою стадією випробувань будуть польові дослідження. Перші досліди повинні показати, що генетично модифіковані тополі як такі не можуть принести ніякої шкідливої дії на природу і людей. Учені також збираються продумати певні заходи для уникнення витоку ГМО-рослин в неконтрольоване середовище.

4. ГМ-бактерії знищують злоякісні пухлини

Більшість ракових пухлин має центральну зону, де істотно знижений зміст кисню (область гіпоксії). Ракові клітки в такій області не здатні до до безконтрольного розподілу і розростання, але вони і не піддаються дії хіміопрепаратів, «мішенню» яких є клітки, що швидко ростуть. 
Як альтернатива лікування ракових захворювань генетики запропонували грунтову бактерію Clostridium novyi-NT - мікроорганізм, що мешкає в грунті, не виносячий кисню, тобто строго анаеробний мікроорганізм.  
З пори бактерій вводяться внутрішньовенно і розповсюджуються з потоком крові до органів і тканин організму, локалізуючись згодом саме в зоні гіпоксії пухлини. Опинившися в сприятливих умовах, суперечки проростають, бактерії починають конкурувати з клітками пухлини за харчові ресурси, тим самим поступово вбиваючи ракові клітини.

ІІ. Оцінка якості генетично модифікованих організмів та продуктів харчування, які їх містять.

1. Основні принципи оцінки генетично модифікованих організмів. 

Через складність проведення повної перевірки харчових продуктів на безпечність, запропоновано їх оцінку за так званою «композиційною еквівалентністю» (substantional equivalence), яка полягає у порівнянні хімічного складу нового продукту з традиційними природними продуктами, що вважаються перевіреними тривалим використанням у харчуванні людей або годівлі тварин. Порівняльна оцінка за композиційною еквівалентністю проводиться з врахуванням агрономічних, морфологічних, генетичних, композиційних параметрів. При відсутності відмінностей за вказаними параметрами продукт відноситься до першого класу безпеки. Якщо виявлено відмінності у складі, тобто наявність нових компонентів або відсутність компонентів, характерних для аналога — продукт належить до другого класу. До третього класу безпеки належать продукти, які значно відрізняються за хімічним складом від організму-прототипу.

Перевірка за композиційною еквівалентністю не дає достатньо повної характеристики оцінюваного об'єкта. Відповідність хімічного складу модифікованого організму до його природного прототипу свідчить лише про те, що досліджуваний організм не буде заборонений для використання на даному етапі перевірки і потребує додаткової оцінки за іншими характеристиками. У подальшому проводяться аналітичні дослідження і дослідження на лабораторних та сільськогосподарських тваринах. У США обов’язковим етапом перевірки генетично модифікованих продуктів є оцінка їх харчової цінності у дослідах на щурах, курчатах-бройлерах, рибі та лактуючих коровах.

При порівнянні за композиційною еквівалентністю слід враховувати природні коливання вмісту окремих речовин у представників кожного біологічного виду у фізіологічно припустимих межах. Особливо це стосується рослин, які у різних кліматичних умовах та за різних агротехнічних характеристик ґрунтів можуть значно відрізнятися за хімічним складом. Отже, перевірка повинна здійснюватись у порівнянні нового організму з аналогами, культивованими у подібних умовах (Food Standart Agency, 2001). Бажано, щоб контрольні організми належали до селекційної лінії, яка була безпосереднім попередником створеного генетично модифікованого організму [8].

Додаткову проблему створює обмежена кількість показників, за якими проводиться оцінка. Технічно дуже складно визначити всі компоненти, що пов'язано з великою їх кількістю. Тому, крім визначення вмісту речовини, отримання якої було метою генетичної одифікації, перевіряються лише основні компоненти: амінокислотний, вуглеводний, жирнокислотний, вітамінний, макро - та мікроелементний склад. Разом з тим, у новоствореному продукті можуть виявитися мінорні біологічно активні сполуки з канцерогенною, алергенною та іншою негативною дією. Можливість присутності у нових організмах непередбачуваних мінорних компонентів, синтез яких не планувався при проведенні генетичної модифікації, знижує інформаційну цінність визначення композиційної еквівалентності. Тому для досліджень починають дедалі ширше використовувати методи нових наукових напрямів: геноміки (визничення структури і функції ДНК), протеоміки (визначення білкового профілю), метаболоміки (визначення вторинних метаболітів).

Крім композиційної еквівалентності, загальновизнаним є інший підхід до визначення безпечності — принцип превентивності (precautionary principle). Він полягає у наступному: якщо будь-який різновид діяльності несе у собі потенційну небезпеку здоров'ю або навколишньому середовищу, заходи безпеки повинні застосовуватися навіть тоді, коли негативна дія не доведена чи науково не обґрунтована. Згідно цього принципу, перевірка генетично модифікованих продуктів на кожному з етапів може проводитись лише якщо у результатах попереднього етапу не виявили негативних ефектів. Труднощі використання на практиці принципу превентивності полягають у закладеному у ньому положенні про те, що кожен об'єкт вважається шкідливим, поки не доведена його безпечність. Проте, доведення абсолютної безпечності неможливе, оскільки невизначеність є невід'ємною частиною концепції ризику. Картахенський протокол з біобезпеки та Європейська комісія враховують цей нюанс і пропонують приймати рішення з урахуванням можливої невирішувальності невизначеності. Застосування принципу превентивності у повному обсязі унеможливлює введення будь-яких нових розробок у виробництво (будь-який створений людиною об'єкт у тій чи іншій є мірі шкідливим для довкілля), тому ним користуються у межах, які дозволяють узгодити вимоги безпеки і потреби суспільства. Стосовно генетично модифікованих продуктів адекватним способом застосування принципу превентивності вважається постмаркетинговий екологічний моніторинг.

На даний час діють нормативні документи, які надають уніфіковану схему оцінки найбільш поширених генетично модифікованих сільськогосподарських культур: сої, ріпаку, цукрового буряка, картоплі, кукурудзи, пшениці, рису, соняшника, бавовнику, ячменю, кормових бобів. Проте, постійне збільшення кількості новостворених генетично модифікованих об'єктів, причому не лише сільськогосподарського призначення, вимагає створення універсальних тестових підходів.

Незважаючи на багатостадійну перевірку ГМО, отримані результати не дають абсолютних гарантій їх безпечності. Проблему створює також ускладнення методів проведення генних модифікацій. Тому підходи до оцінювання генетично змінених об'єктів повинні постійно вдосконалюватись і бути спрямованими на упередження можливої негативної дії і навіть перестрахування при наданні висновку про якість ГМО.

При перевірці генетично модифікованих організмів надається [8]: характеристика донора і реципієнта, генетичного матеріалу; опис методики з характеристикою використовуваної ДНК (ген, що кодує бажану ознаку, ген-маркер, регуляторні елементи); перелік введених або видалених фрагментів, кількість модифікованих сайтів, оцінюються стабільність рекомбінантної ДНК, інтенсивність її експресії; можливе перенесення генів, що кодують токсини або антипоживні речовини; можливий вплив генетичних маніпуляцій на експресію власних активних або активацію «сплячих» генів організму-реципієнта; можливий синтез нових, не характерних для донора та реципієнта білків [6], вплив трансформації на загальний хімічний склад модифікованого організму; потенційну токсичність нового білка; потенційну алергенність нового білка і його вплив на загальну алергенність харчових продуктів; вплив трансформації на органолептичні характеристики генетично модифікованих продуктів; вплив на процеси переробки сировини і кулінарні властивості; можливість переходу генетичного матеріалу в плазмідну ДНК мікроорганізмів кишечника. Новий білок порівнюють з відомими токсинами і алергенами наявними у генетичних базах даних (GenBank, EMBL, PIR, Swiss Prot).

Для дослідження нових білків може попередньо проводитися генетична модифікація дріжджів або мікроорганізмів, що дає можливість у короткий термін отримати достатню кількість матеріалу.

Більшість харчових продуктів споживають не у сирому вигляді, а після технологічної переробки та термічної обробки, під час яких більшість білків коагулює. Корми для тварин також часто піддаються певній обробці перед згодовуванням. Цей аспект необхідно враховувати при оцінці придатності генетично модифікованих організмів для використання у харчовій промисловості і кормовиробництві. З іншого боку, при обробці продуктів у їх складі можуть утворюватись токсичні, алергенні або канцерогенні сполуки, відсутні у свіжій сировині.

Токсикологічні дослідження. Оцінка генетично модифікованих продуктів на токсичність проводиться у кілька етапів, що включають перевірку дії нового білка та інших складників, які з'явилися у продукті внаслідок модифікації або були наявні у продукті-попереднику в інших співвідношеннях, і перевірку впливу згодовування продукту дослідним тваринам.

Перед проведенням оцінки на токсичність визначаються такі характеристики білків: гомологічна спорідненість з відомими токсинами, біологічна активність (ензиматична активність, субстратна специфічність, зв’язування з рецепторами), стабільність при зберіганні та переробці, перетравність.

Для перевірки структурних і функціональних властивостей білка визначають рівень глікозилювання, фосфорилювання, інші особливості посттрансляційної модифікації, електрофоретичні параметри, імунореактивність з моно - та поліклональними антитілами та інші показники.

In Vitro Досліджують перетравність, для чого існують стандартизовані методики [1].

Часто шкідливий ефект нового компонента відомий, наприклад при введенні у рослини генів, що кодують токсичні для шкідників сполуки або введенні у мікроорганізми генів, що кодують синтез гербіцидів. У таких випадках проводиться перевірка токсичності цих сполук для організмів, які не є потенційними об'єктами їх токсичної дії.

Остаточна оцінка токсичності нових білків проводиться у дослідах на тваринах тривалістю не менше одного місяця, при виявлені негативного впливу дослідження може бути продовжене.

При токсикологічних дослідженнях необхідно враховувати можливість присутності у отриманих з генетично модифікованих організмів продуктах токсикантів небілкової природи.

Алергічні дослідження. Всесвітньою організацією охорони здоров’я визнано 8 продуктів, що викликають харчову алергію у людей: арахіс, соя, молоко, яйця, риба, молюски, лісові горіхи, злаки, що містять глютен. Крім харчової, можлива алергія, індукована через дихальні шляхи. Алергію можуть викликати близько 70 продуктів, дослідження яких продовжується. Зрозуміло, що реальна кількість харчових алергенів значно більша і з часом буде виявлено нові продукти здатні викликати алергічні реакції. Для генної інженерії ця інформація важлива тим, що при генетичній модифікації можливе випадкове перенесення алергенів, що мало місце при введенні у генотип сої гена багатого на метіонін альбуміну бразильського горіха. Модифікована соя викликала алергічну реакцію у людей, чутливих до горіхів . Перевірка білків на алергенність ускладнюється індивідуальними особливостями реакції у схильних до алергії людей.