Генетически модифицированные источники пищи Биохимия

1 ответ(а)

1. 

   hubba-bubba 2018-11-03 12:45:34

   Генетически модифицированные источники пищи (ГМИ пищи) — это пищевые продукты (компоненты), используемые человеком в пишу в натуральном или переработанном виде, полученные из генетически модифицированных сырья и/или организмов. Они относятся к группе наиболее значимых новых пищевых продук­тов, произведенных с использованием современных биотехноло­гических приемов.

   Традиционные биотехнологические способы производства пи­щевых продуктов известны очень давно. К ним относятся хлебопе­чение, сыроварение, виноделие, пивоварение. Современная био­технология основана на приемах генной инженерии, позволяющих получать конечные продукты с очень точными заданными свой­ствами, в то время как обычная селекция, связанная со сцеплен­ным переносом генов, не позволяет добиться таких результатов.

   Технология создания ГМИ растений включает несколько эта­пов:

   • получение целевых генов, отвечающих за проявление задан­ного признака;

   • создание вектора, содержащего целевой ген и факторы его функционирования;

   • трансформацию клеток растения;

   • регенерацию целого растения из трансформированной клетки.

   Целевые гены, например, обеспечивающие устойчивость, под­бираются среди различных объектов биосферы (в частности, бак­терий) путем целенаправленного поиска с использованием ген­ных библиотек.

   Создание вектора — это процесс конструирования носителя целевого гена, осуществляемого, как правило, на основе плазмид, обеспечивающих в дальнейшем оптимальную вставку в ге­ном растения. В вектор кроме целевого гена вводят также промо­тор и терминатор транскрипции и маркерные гены. Промотор и терминатор транскрипции используются для достижения необхо­димого уровня экспрессии целевого гена. В качестве инициатора транскрипции чаще всего в настоящее время применяется промо­тор 35S вируса мозаики цветной капусты, а в качестве терминато­ра — NOS из Agrobacterium tumefaciens.

   Для трансформации клеток растения — процесса переноса скон­струированного вектора, используются две основные технологии: агробактериальная и баллистическая. Первая основана на природ­ной способности бактерий семейства Agrobacterium обмениваться генетическим материалом с растениями. Баллистическая техноло­гия связана с микробомбардировкой растительных клеток метал­лическими (золотыми, вольфрамовыми) частицами, связанными с ДНК (целевым геном), при которой происходит механическое встраивание генетического материала в геном растительной клет­ки. Подтверждение встраивания целевого гена осуществляется с помощью маркерных генов, представленных генами устойчиво­сти к антибиотикам. Современные технологии предусматривают элиминацию маркерных генов на этапе получения ГМИ растения из трансформированной клетки.

   Придание растениям устойчивости к гербицидам осуществля­ется путем введения генов, экспрессирующих белки-ферменты (аналоги которых являются мишенями пестицидов), не чувстви­тельные к данному Классу гербицидов, например к глифосату (раундапу), хлорсульфуроновым и имидазолиновым гербицидам либо обеспечивающих ускоренную деградацию пестицидов в растени­ях, например глюфосината аммония, далапона.

   Устойчивость к насекомым, в частности к колорадскому жуку, определяется инсектицидным действием экспрессирующихся белков-энтомотоксинов, специфически связывающихся с рецепто­рами кишечного эпителия, что приводит к нарушению локально­го осмотического равновесия, набуханию и лизису клеток и гибе­ли насекомого. Целевой ген устойчивости к колорадскому жуку был выделен из почвенных бактерий Bacillus thuringiensis (Bt). Дан­ный энтомотоксин безвреден для теплокровных животных и чело­века, других насекомых. Препараты на его основе более полувека широко используются в развитых странах в качестве инсектици­дов.

   С помощью генно-инженерной технологии уже сейчас получа­ют ферменты, аминокислоты, витамины, пищевые белки, созда­ют новые сорта растений и пород животных, технологические штаммы микроорганизмов. Генетически модифицированные источники пищи растительного происхождения в настоящее время являются основными ГМИ, активно производимыми в мире. За восемь лет с 1996 по 2003 г. общая площадь, засеянная ГМИ куль­турами, возросла в 40 раз (с 1,7 млн га в 1996 г. до 67,7 млн га в 2003 г.). Первым генетически модифицированным пищевым про­дуктом, поступившим в широкую продажу в 1994 г. в США, был томат, устойчивый при хранении благодаря замедлению деграда­ции пектина. С того времени разработаны и выращиваются боль­шое количество ГМИ пищи так называемого первого поколения — обеспечивающие высокую урожайность за счет устойчивости к вредителям и пестицидам. Следующие поколения ГМИ будут со­здаваться в целях улучшения вкусовых свойств, пищевой ценно­сти продукции (высокое содержание витаминов и микроэлемен­тов, оптимальный жирнокислотный и аминокислотный составы и т.п.), повышения устойчивости к климатическим факторам, про­длению сроков хранения, повышения эффективности фотосин­теза и утилизации азота.

   В настоящее время подавляющее число (99 %) всех ГМИ куль­тур выращиваются в шести странах: США (63 %), Аргентине (21 %), Канаде (6 %), Бразилии (4 %), Китае (4 %) и Южной Африке (1 %). Оставшийся 1 % производится в других странах Европы (Испа­нии, Германии, Румынии, Болгарии), Юго-Восточной Азии (Ин­дии, Индонезии, Филиппинах), Южной Америке (Уругвае, Ко­лумбии, Гондурасе), Австралии, Мексике.

   В сельскохозяйственном производстве наиболее широко исполь­зуются ГМИ культуры, устойчивые к гербицидам, — 73% общей площади возделывания, устойчивые к насекомым-вредителям — 18%, обладающие обоими признаками — 8%. Среди основных ГМИ растений ведущие позиции занимают: соя — 61 %, кукуруза — 23 % и рапс — 5%. На долю ГМИ картофеля, томатов, кабачков и других культур приходится менее 1 %. Наряду с повышением уро­жайности важным преимуществом ГМИ растений с точки зрения медицины является: более низкое содержание в них остаточных количеств инсектицидов и меньшее накопление микотоксинов (в результате снижения степени поражения насекомыми).

   Вместе с тем существуют потенциальные опасности (медико-биологические риски) использования ГМИ пищи, связанные с возможными плеотропными (множественными непредсказуемы­ми) эффектами встроенного гена; аллергическими эффектами нетипичного белка; токсическими эффектами нетипичного бел­ка; отдаленными последствиями.

   В Российской Федерации создана и функционирует законода­тельная и нормативно-методическая база, регулирующая произ­водство, ввоз из-за рубежа и оборот пищевой продукции, полу­ченной из ГМИ. Основными задачами в этой области являются: обеспечение безопасности продуктов питания, производимых из

   генетически измененных материалов; защита экологической сис­темы от проникновения чужеродных биологических организмов; прогнозирование генетических аспектов биологической безопас­ности; создание системы государственного контроля оборота ге­нетически модифицированных материалов. Порядок проведения санитарно-эпидемиологической экспертизы пищевых продуктов, полученных из ГМИ, для их государственной регистрации вклю­чает в себя медико-биологическую, медико-генетическую и тех­нологическую оценки. Экспертиза осуществляется уполномочен­ным федеральным органом с привлечением ведущих научных уч­реждений в соответствующей области.

   Медико-биологическая оценка пищевых продуктов, получен­ных из ГМИ, проводится в НИИ питания РАМН (и других веду­щих НИИ медицинского профиля) и включает исследования:

   1) композиционной эквивалентности (химического состава, органолептических свойств) ГМИ продуктов их видовым аналогам;

   2) морфологических, гематологических и биохимических па­раметров;

   3) аллергенных свойств;

   4) влияния на иммунный статус;

   5) влияния на репродуктивную функцию;

   6) нейротоксичности;

   7) генотоксичности;

   8) мутагенности;

   9) канцерогенности;

   10) чувствительных биомаркеров (активность ферментов 1-й и 2-й фаз метаболизма ксенобиотиков, активность ферментов си­стемы антиоксидантной защиты и процессов перекисного окис­ления липидов).

   Технологическая оценка направлена на изучение физико-хи­мических параметров, имеющих существенное значение в пище­вом производстве, например возможности применения традици­онных способов переработки продовольственного сырья, получе­ния привычных пищевых форм и достижения обычных потреби­тельских характеристик. Так, например, для ГМИ картофеля оце­нивается возможность приготовления картофельных чипсов, пюре, полуфабрикатов и т. п.

   Отдельное внимание привлекают вопросы экологической без­опасности ГМИ. С этих позиций оценивается возможность гори­зонтального переноса целевого гена: с ГМИ культуры на анало­гичную природную форму или сорное растение, плазмидный пе­ренос в кишечном микробиоценозе. С экологических позиций внедрение ГМИ в природные биосистемы не должно привести к снижению видового разнообразия, возникновению новых устой­чивых к пестицидам видов растений и насекомых, развитию антибиотикоустойчивых штаммов микроорганизмов, обладающих патогенным потенциалом. В соответствии с международно при­знанными подходами по оценке новых источников пищи (ВОЗ, директивы ЕС) пищевые продукты, полученные из ГМИ, иден­тичные по показателям пищевой ценности и безопасности своим традиционным аналогам, считаются безопасными и разрешены для коммерческого использования.

   На начало 2005 г. в Российской Федерации прошли полный цикл всех необходимых исследований, зарегистрированы в уста­новленном порядке и разрешены Минздравсоцразвития России для ввоза в страну, использования в пищевой промышленности и реализации населению без ограничений 13 видов продовольствен­ного сырья из ГМИ, обладающих устойчивостью к пестицидам или вредителям: три линии сои, шесть линий кукурузы, два сорта картофеля, одна линия сахарной свеклы и одна линия риса. Все они используются как непосредственно для питания, так и при производстве сотен наименований пищевых продуктов: хлеба и хлебобулочных изделий, мучных кондитерских изделий, колбас, мясных полуфабрикатов, кулинарных изделий, мясорастительных и рыборастительных консервов, продуктов детского питания, пищевых концентратов, супов и каш быстрого приготовления, шоколада и других сладких кондитерских изделий, жевательной резинки.

   Кроме того, существует широкий ассортимент продовольствен­ного сырья, имеющего генетически модифицированные аналоги, разрешенные для реализации на мировом продовольственном рын­ке, но не заявляемые для регистрации в Российской Федерации, которые потенциально могут попасть на внутренний рынок и под­лежат контролю на наличие ГМИ. С этой целью в Российской Феде­рации установлен порядок и организация контроля за пищевой про­дукцией, полученной с использованием сырья растительного про­исхождения, имеющего генетически модифицированные аналоги. Контроль осуществляется в порядке текущего надзора при поста­новке продукции на производство, ее производстве и обороте.

   Государственный санитарно-эпидемиологический надзор за пищевыми продуктами, полученными из сырья растительного происхождения, имеющего генетически модифицированные ана­логи, проводится территориальными органами и учреждениями, уполномоченными его осуществлять, в порядке текущей экспер­тизы: документов и образцов продукции. По результатам экспер­тизы пищевой продукции выдается санитарно-эпидемиологиче­ское заключение установленного образца. При обнаружении ГМИ пищи, зарегистрированного в федеральном реестре, выдается положительное заключение. При обнаружении незарегистрирован­ного ГМИ выдается отрицательное заключение, на основании которого данная продукция не подлежит ввозу, производству и обороту на территории Российской Федерации.

   Стандартизованные лабораторные исследования, применяемые в качестве идентификационных на наличие ГМИ, включают:

   • скрининговые исследования (определение наличия факта ге­нетической модификации — генов промоторов, терминаторов, маркеров) — методом ПЦР;

   • идентификацию трансформационного события (наличия це­левого гена) — методом ПЦР и с применением биологического микрочипа;

   • количественный анализ рекомбинатной ДНК и экспрессированного белка — методом ПЦР (в режиме реального времени) и методом количественного иммуноферментного анализа.

   В целях реализации прав потребителей на получение полной и достоверной информации о технологии производства пищевых продуктов, полученных из ГМИ, введена обязательная маркировка данного вида продукции: на этикетках (ярлыках) или листках-вкладышах упакованных пищевых продуктов (в том числе не со­держащих дезоксирибонуклеиновую кислоту и белок), обязатель­на информация на русском языке: «генетически модифицирован­ная продукция» или «продукция, полученная из генетически мо­дифицированных источников», или «продукция содержит компо­ненты из генетически модифицированных источников» (для пи­щевых продуктов, содержащих более 0,9 % компонентов ГМИ).

   Система оценки безопасности пищевой продукции из ГМИ, принятая в Российской Федерации, предполагает проведение пост­регистрационного мониторинга за оборотом этой продукции. На стадии разработки или внедрения находятся такие ГМИ пищи, как ячмень, подсолнечник, арахис, топинамбур, батат, маниок, баклажаны, капуста (различные кочанные сорта, цветная, брок­коли), морковь, репа, свекла, огурцы, салат-латук, цикорий, лук репчатый, лук порей, чеснок, горох, перец сладкий, маслины (оливки), яблоки, груши, айва, вишня, абрикосы, черешня, пер­сики, слива, нектарины, терн, лимоны, апельсины, мандарины, грейпфруты, лаймы, хурма, виноград, киви, ананас, финики, инжир, авокадо, манго, чай, кофе.

   При производстве пищевых продуктов, имеющих генетически модифицированные аналоги, в программы производственного кон­троля должен включаться контроль за ГМИ. Кроме ГМИ растений разрабатываются для использования в пищевом производстве с тех­нологическими целями ГММ, которые нашли широкое примене­ние в крахмалопаточной и хлебопекарной промышленности, про­изводстве сыров, алкогольных напитков (пива, этилового спирта) и БАД к пище. В указанных пищевых производствах ГММ использу­ют в качестве заквасок, бактериальных концентратов, стартерных культур для ферментированных продуктов и продуктов брожения, ферментных препаратов, пищевых добавок (консервант Е234 — ни­зин), витаминные препараты (рибофлавин, β-каротин).

   Рассматриваются возможности использования генной инже­нерии при производстве сельскохозяйственной продукции жи­вотного происхождения, например, для увеличения валового выхода животноводческой продукции за счет генного потенци­рования роста в результате интенсивной выработки гормона ро­ста. В обозримом будущем при условии доказанной безопасности технологий генетической модификации количество ГМИ пищи будет неуклонно возрастать, что позволит поддерживать продук­тивность сельского хозяйства на приемлемом уровне и создаст научно-практическую основу для развития индустрии искусст­венной пищи.