Geneticky modifikované organizmy Mgr. Peter Lenárt Ph.D. (Nielen v potravinách) Geneticky modifikovaný organizmus • Organizmus, ktorého genetický materiál bol upravený pomocou metód génového inžinierstva Niekedy sa vyčleňujú takzvané transgénne organizmy : • Organizmy, do ktorých bola vložená genetická informácia nepríbuzného organizmu História a využitie Prvé aplikácie • Ľudský inzulín bol prvým liečivom vyrábaným pomocou genetického inžinierstva • Úspešná výroba od roku 1978 (FDA schválila v 1982) • Nasledovala rada ďalších medicínskych aplikácií ako napr. výroba rekombinantného ľudského rastového hormónu (1981) či príprava prvých rekombinantných zvieracích vakcín (1982) Ojedinelé aplikácie? • V roku 2015 bolo okolo 400 liečiv vyrábaných pomocou DNA rekombinantných technológií GMO baktérie neprodukujú len lieky • Medzi ďalšie využitia patrí produkcia: • syrov • pracích prostriedkov • biosenzorov • papiera • textilu • piva • a ďalších Geneticky modifikované potraviny Flavr Savr Rajče • Prvá geneticky modifikovaná potravina schválená FDA (1994) • Rajčata s predĺženým dozrievaním – dlhšie prežijú skladovanie a uchovávajú si prirodzenú chuť a farbu • S počiatku veľký komerčný záujem, ale pre vysoké náklady na produkciu nikdy nešlo o ziskový produkt • V roku 1997 bola v USA výroba zastavená Flavr Savr Rajče • Rajčata produkujú enzým polygalakturonidáza, ktorý rozkladá pektín v bunečnej stene a tým spôsobuje „mäknutie rajčat“. • Do rajčat sa vložila druhá kópia génu kódujúceho polygalakturonidázu, avšak sekvencia génu bola „otočená naopak“ Miera využívania GMO plodín v poľnohospodárstve Poradie Krajina 2017 (miliónov hektárov) 2018 (miliónov hektárov) 1 USA 75.0 75 2 Brazília 50.2 51.3 3 Argentina 23.6 23.9 4 Canada 13.1 12.7 5 India 11.4 11.6 6 Paraguay 3.0 3.8 7 Pakistan 3.0 2.8 8 China 2.8 2.9 9 South Africa 2.7 2.7 10 Bolívia 1.3 1.3 Zdroj: ISAAA Zdroj: ISAAA Zdroj: ISAAA Efektívnosť GMO plodín Pellegrino et al., 2018 Pellegrino et al., 2018 • Používanie geneticky modifikovanej ryže viedlo k redukcií používania herbicídov o 10.1% a insekticídov o 45.2% • Používanie GMO rastlín tiež viedlo k výraznému zníženiu produkcie skleníkových plynov, ktoré bolo len v roku 2011 ekvivalentné odstráneniu viac ako 10 miliónov áut (Brookes and Barfoot 2011) • Ekonomický prínos pestovania GMO bol len v roku 2012 18.8 miliardy dolárov • GMO tiež výrazne zdvihli svetovú produkciu sóje a kukurice (Brookes and Barfoot 2012). Bezpečnosť • GMO potraviny sú najprísnejšie regulovaným typom potraviny na svete • Desiatky nezávislých vedeckých panelov vyhlásilo, že transgénne potraviny sú rovnako bezpečné, ako potraviny vyšľachtené iným spôsobom. • K tomuto záveru dospela aj desaťročná štúdia financovaná európskou komisiou (voľne dostupné pod názvom „A decade of EU-funded GMO research - European Commission“) • Patogény vyskytujúce sa v potravinách predstavujú neporovnateľne väčšie riziko ako GMO • V roku 2012 americké centrum pre kontrolu nemocí (CDC) v Atlante registrovalo vyše 128 000 prípadov hospitalizácie a 3 000 úmrtí v následku patogénov vyskytujúcich sa v potravinách. Na druhú stranu za vyše 20 rokov komerčného využitia GMO plodín v USA nebol zaregistrovaný jediný súvisiaci prípad úmrtia. Typy GM plodín Ciele genetických modifikácií 1. Generácia GM plodín a) Rezistencia k herbicídom b) Rezistencia voči vírusom, baktériám a hmyzím škodcom 2. Generácia GM plodín a) Zvýšenie nutričnej hodnoty b) Zlepšenie chuti, kvality a trvanlivosti potravín c) Modifikácie organizmu pre prežitie v extrémnych podmienkach d) Získanie obnoviteľných a ekologických zdrojov pre chemickú výrobu e) Zvýšenie mechanickej stability proti škodám pri transporte a skladovaní Ciele genetických modifikácií 3. Generácia GM plodín a) nové typy rastlín (Daniell et al,. 2005) (Ruiz et al., 2003) PMA = phenylmercuric acetate Príklady GMO potravín Bt-kukurica • Bacillus thuringiensis produkuje protein Cry (δ-endotoxin), ktorý je selektívne škodlivý pre škodcov Lepidoptera, Diptera, Coleoptera. • Bt-insekticídy sú obľúbené medzi organickými farmármi, pretože sú to „prírodne insekticídy“ • Bt-kukurica bola vyrobená inzerciou génu cry, vďaka čomu si rastlina sama vyrába Cry proteín, čo výrazne znižuje potrebu používania insekticídov Bt-kukuricaKontrola Bt-kukurica Kontrola Kontrola Zlatá rýža • Odroda ryže geneticky upravená tak, aby produkovala veľké množstvá β-karoténu (provitamín A) • Bola vytvorená s humanitárnym zámerom: • Celosvetovo trpí ročne nedostatkom vitamínu A (VAD) 125 miliónov detí pod 5 rokov, pričom 250 – 500 tisíc detí ročne v jej následku oslepne. Viac ako polovica detí, ktoré oslepnú, do roka zomrie. • VAD tiež spôsobuje zhoršenú funkciu imunitného systému, anémiu a spomalený rast. • Zlatá ryža by dokázala tento problém vyriešiť, keďže už 60 g zlatej ryže denne (polka hrnčeka) obsahuje 60 % doporučenej dennej dávky (čínskej) pre deti vo veku 6-8 rokov. Čo je dostatočné množstvo na to, aby sa zabránilo VAD. AquAdvantage® salmon • Vyvinutý v roku 1989 vložením jednej kópe opAFP-GHc2 konštruktu, ktorý obsahuje promotor zo Slimule americké (Zoarces americanus), za ktorým je umiestnený rastový hormón z Lososa čavyča (Oncorhynchus tshawytscha) • Narastie do požadovanej velkosti na predaj za 16-18 mesiacov v porovnaní s 3 rokmi, ktoré to trvá nemodifikovaným lososom • Na chov sa používaj triploidné sterilné samičky, ktoré majú navyše kvalitnejšie mäso, pretože nemusie investovať energiu na reprodukciu. • Fertilný samčekovia a samičky sú skladované v nádržiach, ktoré niesu v žiadnom kontakte s oceánom Zhrnutie GMO pozitíva • Principiálne rýchlejšie ako klasické metódy šľachtenia • Vieme presne, aké genetické zmeny nastali v modifikovanom organizme • Majú veľký potenciál byť ekonomickejšie, ekologickejšie a zdravšie ako alternatívy • Je nimi možné dosiahnuť aj zmeny, ktoré nie je možné vyšľachtiť „klasickými“ metódami negatíva • Často negatívny postoj verejnosti • Vyžadujú dobrú znalosť genetiky daného znaku • Pre neistotu úspešného zavedenia na trh sa často jedná o rizikovú investíciu In vitro mäso (nie je GMO) Cena? • Prvé pokusy s tvorbou in vitro mäsa začali približne v roku 2000 • Prvý v laboratóriu vypestovaný hamburger bol verejne zjedený (počas nahrávania televíziou) v roku 2013 a jeho vypestovanie stálo 250 000 dolárov • Ceny výroby in vitro mäsa však prudko klesajú a je možné, že prvé komerčne predávané in vitro mäso sa na trhu v USA objaví už v blízkej dobe (Tuomisto and Mattos, 2011)