ГЕННО-ИНЖЕНЕРНО-МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИЩИ: ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ И КОНТРОЛЬ Заведующий лабораторией оценки безопасности биотехнологий и новых источников пищи, к.м.н. ТЫШКО Н.В. ФГБНУ «НИИ питания»

ВЫЗОВЫ XXI ВЕКА: ВЫЗОВЫ XXI ВЕКА: Глобальные изменения климата Истощение плодородных почв Повышение численности населения Создание ГМ-культур, устойчивых к воздействию климатических факторов Возможное решение Создание ГМ-культур, адаптированных к истощенным и засоленным почвам Возможное решение Возможное решение Создание ГМ-культур с повышенной урожайностью, пищевой ценностью и пролонгированным сроком хранения

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 International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications

Традиционные сельскохозяйственные культуры ~1319 млн. га, 88% ГМ культуры 181,5 млн. га, 12% Общая площадь возделываемых земель в мире составляет ~1,5 млрд. га По данным (International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications) Посевные площади сельскохозяйственных культур (всего в Российской Федерации) из них ГМО – 0 га По данным (Федеральная служба государственной статистики, Росстат) млн. га Сельскохозяйственные культуры в России СССР

Страна Испания ~60 тыс.га ~70 тыс.га ~100 тыс.га ~90 тыс.га ~100 тыс.га га га га Германия Франция Португалия Польша Румыния Словакия Чешская Республика Швеция Общая площадь посевов в ЕС ГМО в ЕС

ГМО, прошедшие государственную регистрацию в Российской Федерации Область применения Пища Корма 1Соя, линия , устойчивая к глифосатус 1999 г.с 2003 г. 2Соя, линия А , устойчивая к глюфосинату аммония с 2002 г.с 2007 г. 3Соя, линия А , устойчивая к глюфосинату аммония с 2002 г.с 2007 г. 4Соя, линия MON 89788, устойчивая к глифосатус 2010 г. 5Соя, линия BPS-CV127-9, устойчивая к гербицидамс 2012 г. 6Соя, линия MON 87701, устойчивая к чешуекрылым насекомым с 2013 г. 7Соя, линия SYHT0H2, устойчивая к гербицидам-с 2014 г. 8Кукуруза, линия MON810, устойчивая к мотыльку Ostrinia nubilalisс 2000 г.с 2003 г. 9Кукуруза, линия GA21, устойчивая к глифосатус 2000 г.с 2003 г. 10Кукуруза, линия NK603, устойчивая к глифосатус 2002 г.с 2003 г. 11Кукуруза, линия Т25, устойчивая к глюфосинату аммония с 2001 г.с 2006 г. 12Кукуруза, линия MON863, устойчивая к жуку Diabrotica spp.с 2003 г. 13Кукуруза, линия Bt-11, устойчивая к глюфосинату аммония и кукурузному (стеблевому) мотыльку Ostrinia nubilalis с 2003 г.с 2006 г. 14Кукуруза, линия MON88017, устойчивая к глифосату и жуку Diabrotica spp.с 2007 г.с 2008 г. 15Кукуруза, линия MIR604, устойчивая к жуку Diabrotica spp.с 2007 г.с 2008 г. 16Кукуруза, линия 3272, синтезирующая фермент α-амилазус 2010 г. 17Кукуруза, линия MIR162, устойчивая к чешуекрылым насекомым с 2011 г.с 2012 г. 18Кукуруза, линия 5307, устойчивая к насекомым рода Diabroticaс 2014 г. 19Кукуруза, линия MON89034, устойчивая к чешуекрылым насекомым с 2014 г.с 2012 г. 20Рис, линия LL62, устойчивая к глюфосинату аммония с 2003 г.- 21Сахарная свекла, линия Н7-1, устойчивая к глифосатус 2006 г.-

В ходе выборочного контроля за пищевой продукцией, имеющей ГМ аналоги, проведено более анализов на наличие ГМО растительного происхождения. % Пищевая продукция, произведенная из/или содержащая ГМО растительного происхождения, на рынке Российской Федерации 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.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) с применением ферментного анализа на биологическом микрочипе в реальном времени при помощи электрофоретического разделения ампликонов МУК Методы идентификации и количественного определения генно-инженерно- модифицированных 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 детекция результатов

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/реципиента, 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 Длительность этапа (месяцы) Изучаемые гены и генные конструкции Идентификация Ген/Признак 24-48>10 4 Подтверждение концепции 12-24>10 3 Первоначальная разработка 12-24>10 Перспективная разработка 12-24<5 Предвыпуск

Подходы к оценке безопасности ГМО: США, ЕС, Россия Безопасность ГМО Анамнестический анализ безопасности (организм-донор, организм-хозяин) Дополнительно (ЕС, принцип предосторожности): - исследования нативного продукта (токсичность, аллергенность) - технологические свойства ГМО - агрономические свойства ГМО - пост маркетинговый мониторинг Генетическая конструкция Белок - токсичность - аллергенность Пищевая ценность Дополнительно (Россия, медико-биологические исследования на моделях in vivo): - токсикологические исследования - генов токсикологические 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 ) Изучение состояния наследственного материала: регистрация повреждений ДНК Идентификация белков Масс-спектр пептидов Протеомный анализ ГМО растительного происхождения Оценка безопасности ГМО в экспериментах на поколениях Изучение постнатального развития потомства 2D электрофореграмма Токсикологические исследования гематологические исследования биохимические исследования морфологические исследования Системные биомаркеры Система антиоксидантной защиты Система регуляции апоптоза Система ферментов метаболизма ксенобиотиков Более 80 показателей Изучение репродуктивной функции взрослых животных Изучение пренатального развития потомства

ПОИСК БИОМАРКЕРОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ ГМО НА ОРГАНИЗМ СИСТЕМА ДЕТОКСИКАЦИИ КСЕНОБИОТИКОВ СИСТЕМА АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ СТАБИЛЬНОСТЬ ЛИЗОСОМАЛЬНЫХ МЕМБРАН ИММУННАЯ СИСТЕМА РЕГУЛЯЦИЯ АПОПТОЗА РЕПРОДУКТИВНАЯ ФУНКЦИЯ СИСТЕМА ДЕТОКСИКАЦИИ КСЕНОБИОТИКОВ СИСТЕМА АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ СТАБИЛЬНОСТЬ ЛИЗОСОМАЛЬНЫХ МЕМБРАН ИММУННАЯ СИСТЕМА РЕГУЛЯЦИЯ АПОПТОЗА РЕПРОДУКТИВНАЯ ФУНКЦИЯ Сохранение/нарушение гомеостаза ПРОТЕОМ ГМО Безопасность ГМО: Российский подход

F0 F1 F дней Исходная колония крыс Σ = 2500 кг зерна кукурузы О Н Т О Г Е Н Е З Оплодотворенная яйцеклетка Пренатальный период П о с т н а т а л ь н ы й п е р и о д 1-й месяц жизни, грудное вскармливание 2-3-й месяцы жизни, половое созревание Взрослое животное, возраст ~ 100 дней Σ = 280 взрослых крыс, 486 плодов, 943 крысят Оценка репродуктивной функции

Оценка пренатального развития потомства Исследование скелета плодов Исследование внутренних органов плодов Нижняя челюсть, язык, ротовая и носовая полости Сердце, легкие, бронхи Почки, печень, кишечник, желудок Органы таза

Исследование скелета плодов Физическое развитие потомства Динамика массы тела и роста крысят F1 Масса тела, г Рост, см Динамика массы тела и роста крысят F2 Масса тела, г Рост, см F3 контроль F3 опыт 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% Общее количество крысят, средняя величина пометов, выживаемость потомства 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% Оценка постнатального развития потомства

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 ( ) 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 г. (Порядок регистрации ГМО растительного происхождения) Постановление Главного государственного санитарного врача РФ 13 от г. (Рекомендована маркировка пищевой продукции, произведенной из ГМО ) Постановление Главного государственного санитарного врача РФ 14 от г. (Порядок проведения сан.-эпид. экспертизы пищевых продуктов, полученных из ГМ источников) Утверждены МУК «Медико-биологическая оценка пищевой продукции, полученной из ГМ источников» Введена обязательная маркировка пищевой продукции, содержащей ГМО, порог маркировки 5% [Сан ПиН ]. Стандартизованы методы идентификации ГМО [ГОСТ Р и ГОСТ Р ] Постановление Главного государственного санитарного врача РФ 149 от г.( Порядок проведения микробиологической и молекулярно- генетической экспертизы ГММ, используемых при производстве пищевых продуктов) Постановление Главного государственного санитарного врача РФ 8 от г. (Предложение о маркировке всей пищевой продукции, содержащей более 0,9% компонентов из ГМО) Утверждены МУК , МУК , МУК (Порядок и организация контроля за ГМО, методы контроля) 21

CОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И КОНТРОЛЯ ЗА ОБРАЩЕНИЕМ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ ГМО В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ( ) Установлен порог маркировки ГМО 0,9% [Сан ПиН , 234-ФЗ от г. «О внесении изменений в закон Российской Федерации «О защите прав потребителей»] Постановление Главного государственного санитарного врача РФ 80 от г. (введены в действие МУ , МУК , МУК ) Постановление Главного государственного санитарного врача РФ 13 от г. (Утвержден Сан ПиН «Дополнения и изменения 6 к Сан ПиН ) Постановление Правительства Российской Федерации 839 от 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 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 19 лет культивирования биотехнологических культур ( ) 175 млн.га 175 млн.га были заняты под посевы биотехнологических культур в 2013 г. (12% от общего количества возделываемых земель в мире) 27 стран, 27 стран, выращивающих биотехнологические культуры 5,0 млрд. литров счет 5,0 млрд. литров – экономия дизельного топлива за счет сокращения числа механических обработок почвы 26,7 млн. тонн 26,7 млн. тонн – сокращение выбросов парниковых газов из-за экономии расхода топлива тонн тонн – сокращение объемов вносимых пестицидов более 377 млн.тонн более 377 млн.тонн – количество потребленных ГМО за период гг. более 1 триллиона тонн более 1 триллиона тонн – количество потребленных пищевых продуктов, содержащих ГМ ингредиенты 23