ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ И КОНТРОЛЬ ГЕННО-ИНЖЕНЕРНО-МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИЩИ: ФГБНУ «НИИ питания»

ГЕННО-ИНЖЕНЕРНО-МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИЩИ:
ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ И КОНТРОЛЬ
ФГБНУ «НИИ питания»
www.ion.ru
Заведующий лабораторией оценки
безопасности биотехнологий
и новых источников пищи, к.м.н.
ТЫШКО Н.В.
ВЫЗОВЫ XXI ВЕКА:
Глобальные изменения климата
►Возможное
решение
Создание ГМ-культур, устойчивых
к воздействию климатических факторов
Истощение плодородных почв
►Возможное
решение
Создание ГМ-культур, адаптированных
к истощенным и засоленным почвам
10
Повышение численности населения
9
8
5
4
3
2
1
2050
2040
2030
2020
2010
2000
1990
1980
1970
1960
1950
1940
1930
1920
0
1910
Создание ГМ-культур с повышенной
урожайностью, пищевой ценностью
и пролонгированным сроком хранения
6
1900
►Возможное
решение
млрд. чел.
7
5 июля 1996 года
№ 86-ФЗ
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН
О ГОСУДАРСТВЕННОМ РЕГУЛИРОВАНИИ В ОБЛАСТИ
ГЕННО-ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Статья 2. Основные понятия
Генно-инженерно-модифицированный организм – организм или
несколько организмов, любое неклеточное, одноклеточное или
многоклеточное образование, способные к воспроизводству или передаче
наследственного генетического материала, отличные от природных
организмов, полученные с применением методов генной инженерии и
содержащие генно-инженерный материал, в том числе гены, их
фрагменты или комбинацию генов.
Генная инженерия – совокупность методов и технологий, в том числе
технологий
получения
рекомбинантных
рибонуклеиновых
и
дезоксирибонуклеиновых кислот, по выделению генов из организма,
осуществлению манипуляций с генами и введению их в другие организмы.
Свойства, приобретаемые растениями в
результате генетической модификации
• Устойчивость к пестицидам, вредителям, патогенам
• Устойчивость к воздействию климатических
факторов, засолению почв и т.п.
• Пролонгированный срок хранения
• Улучшенная пищевая ценность
• Улучшенные вкусовые свойства
• Отсутствие аллергенов
• Продуцирование иммунных препаратов
• Продуцирование лекарств
Динамика роста площадей посевов
ГМ культур
млн. га
200
175,2181,5
170,0
180
160,0
148,0
160
134,0
125,0
140
114,3
120
102,0
90,0
100
81,0
67,7
80
58,7
52,6
60
44,2
39,9
27,8
40
20 1,7 11,0
0
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
WWW.ISAAA.ORG
International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications
Общая площадь
возделываемых земель в мире
составляет ~1,5 млрд. га
Посевные площади
сельскохозяйственных
культур (всего в
Российской Федерации)
из них ГМО – 0 га
По данным www.isaaa.org
(International Service for the Acquisition of
Agri-biotech Applications)
По данным www.gks.ru
(Федеральная служба
государственной статистики,
Росстат)
ГМ культуры
181,5 млн. га, 12%
Сельскохозяйственные
культуры в России
млн. га
140
120
121,9124,8
117,7
102,5
100
Традиционные
сельскохозяйственные
культуры
~1319 млн. га, 88%
84,6 84,8 84,6 79,6
77,3 75,8 75,3 74,8 77,0 77,8
75,1 76,7
80
60
40
20
0
1970 1980 1990 1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
СССР
ГМО в ЕС
Страна
Испания
Германия
Франция
Португалия
Польша
Румыния
Словакия
Чешская
Республика
Швеция
Общая
площадь
посевов в ЕС
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
~60
тыс.га
~70
тыс.га
~100
тыс.га
~90
тыс.га
~90
тыс.га
~100
тыс.га
116307
га
136962
га
131538
га
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
+
+
-
-
-
68500
88673
107719
94750
91193
114490
129071
148013
143016
ГМО, прошедшие государственную регистрацию в
Российской Федерации
Область
применения
Пища
Корма
1
Соя, линия 40-3-2, устойчивая к глифосату
с 1999 г.
с 2003 г.
2
Соя, линия А2704-12, устойчивая к глюфосинату аммония
с 2002 г.
с 2007 г.
3
Соя, линия А5547-127, устойчивая к глюфосинату аммония
с 2002 г.
с 2007 г.
4
Соя, линия MON 89788, устойчивая к глифосату
с 2010 г.
с 2010 г.
5
Соя, линия BPS-CV127-9, устойчивая к гербицидам
с 2012 г.
с 2012 г.
6
Соя, линия MON 87701, устойчивая к чешуекрылым насекомым
с 2013 г.
с 2013 г.
7
Соя, линия SYHT0H2, устойчивая к гербицидам
-
с 2014 г.
8
Кукуруза, линия MON810, устойчивая к мотыльку Ostrinia nubilalis
с 2000 г.
с 2003 г.
9
Кукуруза, линия GA21, устойчивая к глифосату
с 2000 г.
с 2003 г.
10
Кукуруза, линия NK603, устойчивая к глифосату
с 2002 г.
с 2003 г.
11
Кукуруза, линия Т25, устойчивая к глюфосинату аммония
с 2001 г.
с 2006 г.
12
Кукуруза, линия MON863, устойчивая к жуку Diabrotica spp.
с 2003 г.
с 2003 г.
13
Кукуруза, линия Bt-11, устойчивая к глюфосинату аммония и кукурузному
(стеблевому) мотыльку Ostrinia nubilalis
с 2003 г.
с 2006 г.
14
Кукуруза, линия MON88017, устойчивая к глифосату и жуку Diabrotica spp.
с 2007 г.
с 2008 г.
15
Кукуруза, линия MIR604, устойчивая к жуку Diabrotica spp.
с 2007 г.
с 2008 г.
16
Кукуруза, линия 3272, синтезирующая фермент α-амилазу
с 2010 г.
с 2010 г.
17
Кукуруза, линия MIR162, устойчивая к чешуекрылым насекомым
с 2011 г.
с 2012 г.
18
Кукуруза, линия 5307, устойчивая к насекомым рода Diabrotica
с 2014 г.
с 2014 г.
19
Кукуруза, линия MON89034, устойчивая к чешуекрылым насекомым
с 2014 г.
с 2012 г.
20
Рис, линия LL62, устойчивая к глюфосинату аммония
с 2003 г.
-
21
Сахарная свекла, линия Н7-1, устойчивая к глифосату
с 2006 г.
-
%
14
Пищевая продукция, произведенная
из/или содержащая ГМО
растительного происхождения,
на рынке Российской Федерации
В ходе выборочного контроля за
пищевой продукцией, имеющей
ГМ аналоги, проведено более
200 000 анализов на наличие
ГМО растительного
происхождения.
11,9 12,0
12
10
8
7,6
6
4
2
2,7
1,13
0,62 0,23 0,16 0,1
<0,1 <0,1
0
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Такая тенденция свидетельствует об отказе производителей от использования
биотехнологического сырья, и замене полноценного растительного белка (сои) при
производстве мясных и колбасных изделий на плохо усваиваемые
соединительнотканные белки или крахмалсодержащие компоненты,
что снижает пищевую ценность продуктов примерно на 20%.
Отказ от использования биотехнологического сырья снижает
потребление полноценного белка, в результате чего сильнее
нарушается баланс белков / жиров / углеводов
в рационе населения Российской Федерации.
МУК 4.2.2304-07
Методы идентификации и количественного определения генно-инженерномодифицированных организмов растительного происхождения
• скрининговые методы определения рекомбинантной ДНК, позволяющие проводить
предварительную проверку пищевой продукции
• методы определения рекомбинантной ДНК, характерной для генетических конструкций
и трансформационных событий, для идентификации линии ГМО и количественного
определения рекомбинантной ДНК
• тест-системы для определения ГМО растительного происхождения
Полимеразная цепная реакция (ПЦР)
детекция результатов
в реальном времени
при помощи
электрофоретического
разделения ампликонов
с применением
ферментного анализа
на биологическом
микрочипе
Причины опасений потребителей:
«ПРИРОДНОЕ» лучше!
Причины опасений потребителей
Bt-растения,
устойчивые к вредителям
! Содержат «чужие» гены
! Содержат Bt-белки
Сry ген из Bacillus thuringiensis
(повсеместно встречающиеся
почвенные бактерии,
не патогенны для человека)
Белок Сry безопасен для
человека и животных.
Применение с/х инсектицидов,
производимых на основе
белков Bacillus thuringiensis,
было начато в 1961 году.
Растения, устойчивые к
гербицидам
! Содержат «чужие» гены
Глюфосинат аммония, ген pat
из Streptomyces viridochromogenes
(повсеместно встречающиеся
почвенные бактерии, не являются
патогеном)
Синтез фосфинотрицин
ацетилтрансферазы (РАТ)
Глифосат, ген epsps
из Agrobacterium sp. (повсеместно
встречающиеся бактерии, не
являются патогеном)
или собственный
модифицированный ген растения
Принимая во внимание существование в природе
многочисленных вариаций последовательностей
нуклеотидов в ДНК, использование рекомбинантной
ДНК не вносит каких-либо изменений в пищевую цепь
[Jonas D.A., Elmandfa I., Engel K.-H. et al., 2001]
Безопасность ГМО на этапе разработки
Выбор донора/рецепиента, имеющих длительную историю безопасного
использования в сельском хозяйстве и питании людей и животных
Молекулярно-биологический анализ генома ГМО
(сохранение структуры/функции близлежащих генов; структура вставки;
наследуемость признака и т.п.)
Подтверждение синтеза заданного белка, экспрессированного
рекомбинантной ДНК (определение аминокислотной последовательности,
молекулярной массы, иммуногенности и т.п.)
Наименование этапа
Идентификация Ген/Признак
Подтверждение концепции
Первоначальная разработка
Перспективная разработка
Предвыпуск
Длительность
этапа
(месяцы)
Изучаемые
гены и генные
конструкции
24-48
12-24
12-24
12-24
12-36
>104
>103
>10
<5
1
Подходы к оценке безопасности ГМО:
США, ЕС, Россия
Анамнестический
анализ безопасности
(организм-донор,
организм-хозяин)
Генетическая
конструкция
Белок
- токсичность
- аллергенность
Пищевая
ценность
Безопасность ГМО
Дополнительно
(ЕС, принцип предосторожности):
- исследования нативного продукта
(токсичность, аллергенность)
- технологические свойства ГМО
- агрономические свойства ГМО
- постмаркетинговый мониторинг
Дополнительно
(Россия, медико-биологические
исследования на моделях in vivo):
- токсикологические исследования
- генотоксикологические исследования
- аллергологические исследования
- иммунологические исследования
- изучение репродуктивной функции
Система оценки безопасности ГМО включает новейшие научные подходы,
основанные на достижениях современной фундаментальной науки: геномный и
протеомный анализ, выявление повреждений ДНК и мутагенной активности,
выявление репродуктивной токсичности (МУ 2.3.2.2306-07)
Изучение состояния
наследственного материала:
регистрация повреждений ДНК
Оценка безопасности ГМО в
экспериментах на поколениях
Изучение
репродуктивной
функции взрослых
животных
Изучение
пренатального
развития
потомства
Изучение
постнатального
развития
потомства
Протеомный анализ ГМО
растительного происхождения
Токсикологические исследования
2D электрофореграмма
Идентификация
белков
Системные биомаркеры
1191.627
x10 4
3.0
• Система антиоксидантной защиты
• Система регуляции апоптоза
• Система ферментов метаболизма
ксенобиотиков
1149.690
917.499
2.5
2.0
Масс-спектр пептидов
3525.596
2822.200
2353.296
2369.273
2405.145
2421.147
2438.142
1960.087
1970.084
1976.046
2235.246
2251.214
1580.844
1596.821
0.5
1798.964
1814.962
1817.005
1839.082
1843.981
1067.674
1339.655
1362.761
1.0
933.499
1.5
0.0
1000
• гематологические исследования
• биохимические исследования
• морфологические исследования
1500
2000
2500
3000
3500
m/z
Более
80
показателей
Безопасность ГМО: Российский подход
►ПРОТЕОМ ГМО
ПОИСК БИОМАРКЕРОВ
ВОЗДЕЙСТВИЯ ГМО НА ОРГАНИЗМ
►СИСТЕМА ДЕТОКСИКАЦИИ КСЕНОБИОТИКОВ
►СИСТЕМА АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ
►СТАБИЛЬНОСТЬ ЛИЗОСОМАЛЬНЫХ МЕМБРАН
►ИММУННАЯ СИСТЕМА
►РЕГУЛЯЦИЯ АПОПТОЗА
►РЕПРОДУКТИВНАЯ ФУНКЦИЯ
Сохранение/нарушение гомеостаза
Оценка репродуктивной функции
Σ = 2500 кг зерна кукурузы
Исходная
колония крыс
Σ = 280 взрослых крыс,
486 плодов, 943 крысят
90-110
дней
F0
90-110
дней
90-110
дней
F1
F2
О Н Т О Г Е Н Е З
Оплодотворенная
яйцеклетка
Пренатальный
период
1-й месяц
жизни, грудное
вскармливание
2-3-й месяцы
жизни, половое
созревание
Взрослое животное,
возраст ~ 100 дней
Постнатальный
период
Оценка пренатального развития потомства
Исследование скелета плодов
Исследование внутренних
органов плодов
Нижняя челюсть,
язык, ротовая и
носовая полости
Сердце, легкие,
бронхи
Почки, печень, кишечник,
Органы таза
желудок
Оценка постнатального развития потомства
Общее количество крысят,
средняя величина пометов,
выживаемость потомства
F3 опыт
Физическое развитие
потомства
Динамика массы тела и роста крысят F1
Масса тела, г
Рост, см
Исследование скелета плодов
►В группе опыт 246 крысят F3
►Средняя величина помета 10,7±0,5
►Выживаемость 0-5 дни 99,6%
►Выживаемость 6-25 дни 97,9%
F3 контроль
Динамика массы тела и роста крысят F2
Рост, см
Масса тела, г
►В группе контроль 244 крысенка F3
►Средняя величина помета 9,76±0,78
►Выживаемость 0-5 дни 98,4%
►Выживаемость 6-25 дни 98,3%
Рост, см
Вывод:
Результаты оценки безопасности ГМ кукурузы в
эксперименте
на
3-х
поколениях
крыс
свидетельствуют об отсутствии какого-либо
негативного действия.
При сравнении с аналогичными показателями у
крыс контрольной группы различий не выявлено.
Значения всех изученных показателей находились
в
пределах
физиологических
колебаний,
характерных для крыс.
CОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И
КОНТРОЛЯ ЗА ОБРАЩЕНИЕМ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ ГМО В
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (1994-2004)
• Информационный поиск, анализ информации о мировом производстве ГМО;
требование обязательной декларации использования ГМО при производстве и
поставке пищевых продуктов, поступающих в РФ
• Разработка системы оценки безопасности ГМО
• Постановление Главного государственного санитарного врача РФ № 7
от 06.04.1999 г. (Порядок регистрации ГМО растительного происхождения)
• Постановление Главного государственного санитарного врача РФ № 13
от 08.04.1999 г. (Рекомендована маркировка пищевой продукции, произведенной из ГМО)
• Постановление Главного государственного санитарного врача РФ № 14
от 08.11.2000 г. (Порядок проведения сан.-эпид. экспертизы пищевых продуктов,
полученных из ГМ источников)
• Утверждены МУК 2.3.2.970-00 «Медико-биологическая оценка пищевой продукции,
полученной из ГМ источников»
• Введена обязательная маркировка пищевой продукции, содержащей ГМО, порог
маркировки 5% [СанПиН 2.3.2.1078-01].
• Стандартизованы методы идентификации ГМО [ГОСТ Р 52173-2003 и
ГОСТ Р 52174-2003]
• Постановление Главного государственного санитарного врача РФ № 149 от
16.09.2003 г.(Порядок проведения микробиологической и молекулярногенетической экспертизы ГММ, используемых при производстве пищевых продуктов)
• Постановление Главного государственного санитарного врача РФ № 8
от 05.03.2004 г. (Предложение о маркировке всей пищевой продукции, содержащей
более 0,9% компонентов из ГМО)
• Утверждены МУК 2.3.2.1917-04, МУК 4.2.1913-04, МУК 4.2.1902-04 (Порядок и
21
организация контроля за ГМО, методы контроля)
CОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И
КОНТРОЛЯ ЗА ОБРАЩЕНИЕМ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ ГМО
В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (2005-2013)
•Установлен порог маркировки ГМО 0,9% [СанПиН 2.3.2.2227-07, № 234-ФЗ от 25.10.2007 г.
«О внесении изменений в закон Российской Федерации «О защите прав потребителей»]
• Постановление Главного государственного санитарного врача РФ № 80 от 30.11.2007 г.
(введены в действие МУ 2.3.2.2306-07, МУК 4.2.2304-07, МУК 4.2.2305-07)
• Постановление Главного государственного санитарного врача РФ № 13 от 18.02.2008 г.
(Утвержден СанПиН 2.3.2.2340-08 «Дополнения и изменения № 6 к СанПиН 2.3.2.1078-01)
• Постановление Правительства Российской Федерации № 839 от 23.09.2013 г. «О
государственной регистрации генно-инженерно-модифицированных организмов,
предназначенных для выпуска в окружающую среду, а также продукции,
полученной с применением таких организмов или содержащей такие организмы»
Таким образом, за период 1994-2015 г.г. в Российской Федерации
решены принципиально важные вопросы, позволяющие использовать
ГМ продукцию для пищевых целей:
- созданы законодательная, нормативная и методическая базы,
регулирующие оценку безопасности и контроль за оборотом ГМО и
ГММ;
- накоплена научно-обоснованная доказательная база отсутствия
неблагоприятных эффектов для здоровья человека, в том числе –
результаты исследований на поколениях;
- обеспечена возможность контроля за оборотом этой продукции на
российском продовольственном рынке.
Использование ГМО: результаты и факты
(по данным ISAAA, WHO, OECD, FAO)
19 лет
культивирования биотехнологических культур (1996-2014)
175 млн.га были заняты под посевы
биотехнологических культур в 2013 г.
(12% от общего количества возделываемых земель в мире)
27 стран, выращивающих биотехнологические культуры
5,0 млрд. литров – экономия дизельного топлива
за счет
сокращения числа механических обработок почвы
26,7 млн. тонн – сокращение выбросов парниковых газов из-за
экономии расхода топлива
497 000 тонн
– сокращение объемов вносимых пестицидов
более 377 млн.тонн – количество потребленных ГМО за период 1996-2013 гг.
более 1 триллиона тонн –
количество потребленных пищевых
продуктов, содержащих ГМ ингредиенты
23