Проблема: по данным ВЦИОМ за 2020 год большинство россиян опасаются употреблять генетически модифицированные продукты, так как боятся потенциальных негативных последствий. Российское правительство поддерживает это мнение: с 2016 года на территории РФ действует закон, запрещающий производство и свободную продажу ГМО-продуктов. Насколько такие меры оправданы? Действительно ли ГМО-продукты могут быть опасными для человека?
Гипотеза: пока нельзя с уверенностью говорить о том, к чему приводит употребление ГМО-продуктов. Различные исследования содержат информацию как о негативных, так и о позитивных последствиях.
Основные понятия:
ГМО — генетически модифицированные организмы — растительная или животные, которые были изменены неестественным для природы способом с помощью генной инженерии, чтобы придать генотипу новые свойства организма.
ГМП — генетически модифицированные продукты — продукты, произведённые с использованием ГМО.
ГМО повышают урожайность, создают устойчивость сельскохозяйственных культур к болезням, вырабатывают инсектициды против вредителей.
Где можно встретить ГМО и ГМП
- В настоящее время во всем мире наиболее широко культивируются 4 ГМ-культуры1 – хлопок, соя, кукуруза и рапс. Известно также 526 ГМ-линий растений: 41 линия сои, 238 кукурузы, 42 рапса, 67 хлопка, 49 картофеля, 11 томатов, 3 сахарной свеклы, 1 пшеницы, 8 риса и др.
- Соевые бобы — ГМ-культура номер один в мире, она представляет половину всей мировой площади посевов биотехнологических культур. Благодаря высокому содержанию масла и белка, соя культивируется для различных пищевых целей. Соевое масло является основой соевого соуса и тофу, соевый белок добавляется в хлеб и упакованные товары, а соевый шрот — популярная часть корма для животных.
- Интенсивное развитие генной инженерии привело к появлению биотехнологических культур новых поколений, выявление которых требует отдельных длительных исследований. Такие ГМ культуры потенциально могут присутствовать на рынке и оставаться не идентифицированными в рамках рутинного контроля за оборотом ГМО.
- Трансгенные белки постоянно возрастающими темпами заменяют в продуктах питания и кормах биологически полноценные животные белки и растительные белки традиционных культур.
- Автономная некоммерческая организация «Российская система качества» выявила ГМО в 21 образце корма для собак из 39.
- Продолжаются работы по созданию растительных ГМО на территории Российской Федерации, в том числе современными методами генной инженерии, результат применения которых позиционируется как не ГМ-культура.
- ДНК кормовых ГМ-растений (рапс) может быть обнаружена в тканях свиней вне пищеварительной системы (печень, селезенка). При этом у других использованных в исследовании крупных сельскохозяйственных животных такой эффект не наблюдался.
- Масштабные исследования репродуктивной токсичности ГМО («Проект GMO90 +») проводились всего 6 месяцев, что меньше, чем установленные ОЭСР сроки для исследования соответствующей токсичности для химических веществ.
- Продолжается распространение через интернет семян ГМ- растений для незаконного выращивания, в том числе со складов на территории РФ.
Польза и вред ГМО
В вопросе о пользе и вреде продукции, содержащей ГМО существуют две противоборствующие стороны.
Одну из них представляют ряд ученых и транснациональные корпорации (ТНК) – производители ГМП, имеющие свои представительства во многих странах и спонсирующие дорогостоящие лаборатории. Они получают коммерческие сверхприбыли, действуют в наиболее важных областях человеческой жизни: пищевые продукты, фармакология и сельское хозяйство. ГМП для них – большой и перспективный бизнес. В мире более 180 млн. га занято под трансгенные культуры; из них 66% в США, 22% — в Аргентине.
С другой стороны против ГМО выступают многочисленные экологические организации, объединение «Врачи и ученые против ГМП», ряд религиозных организаций, производители сельскохозяйственных удобрений и средств борьбы с вредителями. Они утверждают, что ГМО нельзя массово внедрять в производство, так как генетические модификации могут навредить природе в целом и организму человека в частности.
Плюсы ГМО
- Новый трансгенный сорт может быть получен за 5 лет, в то время как на выведение нового сорта растений классическим методом, с помощью скрещивания, радиации или химических веществ, требуется более 10 лет.
- ГМО повышают урожайность, создают устойчивость сельскохозяйственных культур к болезням, вырабатывают инсектициды против вредителей.
Потенциальные риски
С 1970-х годов учёные изучают потенциальные риски, связанные с использованием ГМО. В 2013–2014 годах Американские академии наук, техники и медицины (Genetically Engineered Crops) организовали самое масштабное на сегодняшний день исследование почти 900 научных статей, опубликованных за последние 30 лет, на тему влияния ГМ-культур на организм человека и окружающую среду. Анализ статей продолжался два года комитетом из 50 учёных, исследователей и специалистов от сельского хозяйства и биотехнологий. Документ рецензировали 26 независимых экспертов. 17 мая 2016 года 400-страничный отчёт (Genetically Engineered Crops: Experiences and Prospects, 2016) был опубликован в открытом доступе, а все сопроводительные документы — на специально созданном сайте.
В этом отчете показано, где существуют неопределенности в отношении экономического, агрономического, санитарного состояния, безопасности или других воздействий сельскохозяйственных культур и пищевых продуктов, содержащих ГМО. Также в этом отчете приведены данные о прямом негативном влиянии ГМ-кормов на организм животных, в том числе сельскохозяйственных. Они продолжают череду научных публикаций, предоставляющих фактический материал для достоверной оценки ГМО ставящих под сомнение результаты оценки безопасности.
Большинство токсикологических исследований ГМО с негативным результатом указывает на наличие хронических видов токсичности: генотоксичности, канцерогенности, репродуктивной токсичности. В случае репродуктивной токсичности путем анализа опубликованных научных данных установлено не только прямое действие ГМО, но и ряд косвенных причин и механизмов. Так, о нарушении эндокринной функции говорит повышение концентрации в некоторых линиях ГМО изофлавоноидов, модулирующих активность женских половых гормонов как у самок, так и у самцов. На синтез половых гормонов млекопитающих влияет также сам глифосат, в обязательном порядке используемый для культивирования растительных ГМО.
Вместе с тем в 2019 году опубликованы данные некоторых исследований об отсутствии влияния ГМО на организмы животных и человека. Закирова Г. Ш. et al. заявили об отсутствии влияния потребления сои линии 40-3-2 на внутриутробное формирование. Nawaz M. A. et al. не нашли доказательств того, что трансгены в ГМ-продуктах, полученных из сельскохозяйственных культур, имеют большую склонность к усвоению и интеграции в организме человека, чем растительная ДНК; не обнаружено никаких признаков экспрессии генов.
Кроме влияния на здоровье, были тщательно проанализированы ещё два важных аспекта применения ГМО-культур: влияние на окружающую среду и значение для фермерских хозяйств.
Одно из распространённых опасений относительно ГМО — возможность проникновения искусственных генов в дикую природу. В первую очередь это касается генов устойчивости к антибиотикам, которые широко применяются в качестве селективного маркера при разработке ГМО. Случаи горизонтального переноса генов от растений в почвенные бактерии известны.
Также опасения насчёт проникновения новых генов связаны с вероятностью формирования устойчивости к глифосату2. и другим гербицидам. Гены устойчивости в таком случае могут не только проникать в дикую природу за счет гибридизации ГМО и дикорастущих родственных видов, но и закрепляться там, так как повсеместное использование глифосата и других связанных с ГМО гербицидам создает благоприятную среду выживаемости их носителей.
Изучение урожайности и прибыльности фермерских хозяйств выявило намеренное пренебрежение нуждами мелких фермеров и убыткам от широкого распространения устойчивых к гербицидам ГМО, которое вызвало повышение устойчивости и выживаемости сорняков. Ситуацию усугубляет быстрое распространение этой устойчивости между популяциями сорняков за счет дрейфа генов. Корпорации продают фермерам ГМ-культуры по повышенной цене и запрещают разводить их самостоятельно, поскольку они защищены патентами.
Генетически-модифицированные продукты питания
В последние годы на рынке появляется не только ГМ растения, но и другие ГМ продукты. Так, по сообщению K. Soga et al., примерно 50 видов рыб были подвергнуты модификации геномной ДНК. Мировой спрос на рыбу растет, поэтому требуется повышенная продуктивность аквакультуры. Большая часть генетически модифицированных рыб была разработана для производства продуктов питания. Вполне возможно, что в ближайшем будущем будет разработано и одобрено больше ГМ-рыбы для использования в пищу. Аквакультура лосося является одной из самых быстрорастущих систем производства пищевых продуктов в мире. Генетически модифицированный Salmo salar (атлантический лосось, ID 8030 таксономии NCBI), «AquAdvantage» (AquAd) был разработан для большей эффективности по сравнению с обычным атлантическим лососем при поддержке компании AquaBounty Technologies Inc. ГМ продукт AquAd был одобрен для потребления человеком в США в 2015 году [H. Ledford 2015; E. Waltz 2016] и Канадой в 2016 году [E. Waltz 2017]. Однако использование AquAd в качестве пищи в других странах требует соответствующего одобрения национального Европейского Союза. Следовательно, необходима система мониторинга для продвижения контроля AquAd для пищевых продуктов, которая требует особого и чувствительного метода обнаружения.
![AquAd был разработан путем встраивания трансгенной конструкции opAFP-GHc2 (EO-1α) в геномную ДНК атлантического лосося, которая включает в себя одну копию трансгенной кассеты, кодирующей ген гормона роста, полученный из лосося [E.S. Yaskowiak, 2006]](https://life.hitmedia.su/wp-content/uploads/2022/11/losos.jpg)
Как и в случае ГМ-культур, правила ГМ в отношении маркировки пищевых продуктов являются обязательными, в Японии с порогом 5% [A. Hino 2002] и в ЕС с порогом 0,9% [J. Davison, 2008]. Подобно генетически модифицированным культурам, обязательное регулирование маркировки будет также применяться для генетически модифицированных животных в каждой стране.
Кроме того, в пищевой промышленности в настоящее время используются генетически модифицированные молочнокислые бактерии GM-LAB [Plavec 2020]. Новые подходы, позволяют значительно улучшить штаммы LAB. Тем не менее, GM-LAB по-прежнему сталкиваются с неодобрением и находятся под строгими нормативными требованиями. Использование GM-LAB в качестве клеточных фабрик в закрытых системах,
или регионального (например, которые предотвращают их выброс в окружающую среду, является наименее проблематичным аспектом [Plavec 2020].
Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) требует оценки безопасности каждого конкретного штамма. На сегодняшний день только негенетически модифицированные (nonGM)-LAB штаммы получили одобрение FDA. Тем не менее, генная инженерия LAB предлагает различные инструменты для улучшения штаммов и обеспечения большей жизнеспособности и стабильности, а также скорости производства и роста. Возможность эффективно экспрессировать терапевтические белки и использовать LAB в качестве вакцин еще более усиливает их потенциальное использование [Chowdhury, M.Y.; 2014]. Однако, независимо от того, насколько эффективной может быть конкретная GM-LAB, недостаток, который стоит на пути ее маркетинга, заключается в том, что он изменен генетически; это происходит главным образом из-за низкой потребительской приемлемости ГМ-микроорганизмов (особенно в Европейском союзе) и нормативных ограничений в отношении их использования. На объединенном Всемирном конгрессе Международной ассоциации пробиотиков 2018 года было отмечено, что ГМ-пробиотики будут идеальными с научной точки зрения и, вероятно, не столкнутся с проблемами при их регистрации в Европейском органе по безопасности пищевых продуктов (EFSA). Однако отношение потребителей и промышленности к ГМ-организмам препятствует их принятию, и, соответственно, только единичные штаммы получают одобрение [W. Reed 2019)]. Кроме того, могут возникнуть проблемы в связи с их попаданием в окружающую среду и распространением маркеров устойчивости к антибиотикам.
Риски, связанные с ГМП
Пищевая аллергия
Каждый генно-модифицированный продукт, перед тем как попасть к потребителю, проходит процедуру оценки его аллергенного потенциала. Тесты предусматривают сравнение белковой последовательности с известными аллергенами, стабильность белка во время переваривания, тесты при помощи крови от чувствительных к аллергенам индивидуумов, тесты на животных. В случае, если продукт в процессе разработки демонстрирует аллергические свойства, запрос на коммерциализацию отзывают.
Токсичность
Отдельные продукты генов, которые переносятся в организм генно-инженерными методами, могут быть токсичными. Несмотря на большое количество исследований в поддержку безопасности ГМО в пищевых продуктах, организованных разработчиками и производителями ГМО, достоверность этих токсикологических исследований подвергается сомнению не только приведенными выше независимыми исследованиями, демонстрирующими негативные эффекты ГМО на животных, но и недостоверностью ранее поданных сведений, например, о безопасности глифосата.
После проведения достаточного количества независимых исследований канцерогенной токсичности глифосата Международное агентство по изучению рака (МАИР) признало его достоверным канцерогеном для животных и вероятным канцерогеном для человека, причем сделать окончательные вывод о канцерогенности для человека помешал аргумент о воздействии на фермеров, как главную исследуемую эпидемиологическую группу, сразу нескольких токсичных веществ кроме глифосата.
Всемирная организация здравоохранения считает невозможным делать общее заключение об опасности или безопасности продуктов из генетически модифицированных организмов в целом. Необходимо проведение отдельной оценки в каждом случае, так как разные генетически модифицированные организмы содержат разные гены. Также ВОЗ считает, что доступные на международном рынке ГМ-продукты проходят проверки безопасности и употреблялись в пищу популяциями целых стран без отмеченных эффектов, и соответственно вряд ли могут представлять опасность для здоровья.
Риск для окружающей среды
В соответствии с Указом Президента РФ от 31.12.2015 No 683 утверждена Стратегия национальной безопасности Российской Федерации, в п. 54 которой установлено, что одним из способов обеспечения продовольственной безопасности является недопущение бесконтрольного оборота генно-инженерно-модифицированных организмов, предназначенных для выпуска в окружающую среду, и продукции, полученной с применением таких организмов или содержащей их.
Одной из проблем, связанных с трансгенными растениями, является потенциальное влияние на ряд экосистем за счёт миграции генов благодаря переопылению. Трансгенные растения имеют потенциал для влияния на окружающую среду, если они увеличат своё присутствие и сохранятся в естественных популяциях. Необходимо учитывать следующие факторы риска:
— способность трансгенных растений расти за пределами посевной площади;
— возможность передачи своих генов местным диким видам;
— будет ли гибридное потомство плодородным;
— имеет ли внедрение трансгенов селективные преимущества перед дикими растениями в дикой природе.
Отмечены случаи распространения многих ГМ-растений и их гибридов в дикой природе. В Японии исследование окрестностей портов, где производились работы по перевалке ГМ-рапса, выявили линии, устойчивые не только к глифосату, но и к глифосинату. Популяция ГМ-рапса в этих местах не только не сокращалась, но и почти вытеснила обычный рапс (90%). Изменения в популяциях местных крестоцветных создают благоприятные условия для опыления ГМ-рапсом домашних и диких видов, что было установлено ранее во многих исследованиях.
Хотя было опубликовано много исследований по оценке риска генетически модифицированных пищевых продуктов, мало внимания уделялось ГМ-кормам, несмотря на то, что от 70 до 90% всех ГМ культур и их биомассы используются в качестве корма для животных. Следует учитывать концентрацию новых белков в различных растительных тканях и уровень воздействия ГМ-кормов в рационе целевых животных. Требуется разработка специальных методологий оценки генетически модифицированных культур, предназначенных для потребления животными, для обеспечения более точной и стандартизированной оценки безопасности кормов ГМ [Giraldo PA, 2019].
В недавнем исследовании было показано, что генетически модифицированный коммерческий сорт кукурузы MON810, устойчивый к европейскому кукурузному мотыльку, не токсичен для млекопитающих в ряде исследований по кормлению грызунов, проведенных в соответствии с Руководством ОЭСР [Al-Harbi A, 2019]. Устойчивость к насекомым возникает в результате экспрессии гена Cry1Ab, кодирующего инсектицидный белок Bt, который вызывает лизис и гибель клеток у чувствительных личинок насекомых путем связывания с эпителиальными клетками средней кишки, что является ключевым фактором, определяющим специфичность видов токсина Cry. Хотя исследования на целых животных по-прежнему признаются «золотым стандартом» для оценки безопасности, они дают лишь косвенные доказательства изменений на клеточном / органном / тканевом уровне. Чтобы понять основные молекулярные реакции у крыс на MON810, дифференциальную экспрессию генов в эпителиальных клетках тонкой кишки крыс, которых кормили составленными рационами, содержащими MON810, его близкую к изогенной линии, два обычных сорта кукурузы, и коммерческую (Purina TM) кукурузную контрольную диету исследовали с использованием сравнительного протеомного профилирования. Попарное и пятистороннее сравнение показало, что большинство белков, которые были дифференцированно экспрессированы в эпителиальных клетках тонкой кишки в ответ на потребление различных диет в 7-дневных и 28-дневных исследованиях, были связаны с метаболизмом липидов и углеводов и биосинтезом белков. Независимо от рациона, было показано, что ограниченное количество белков, связанных со стрессом, экспрессируется по-разному. Однако эти связанные со стрессом белки отличались между диетами. Никаких неблагоприятных клинических или поведенческих эффектов или биомаркеров неблагоприятного состояния здоровья не наблюдалось у крыс, получавших ГМ-кукурузу, по сравнению с другими кукурузными диетами. Эти результаты показывают, что MON810 оказывает незначительное влияние на тонкую кишку крыс на клеточном уровне по сравнению с хорошо документированной токсичностью, наблюдаемой у восприимчивых насекомых.
В 2012 году в журнале Nature была опубликована статья о долгосрочном использовании ГМ-культур, производящих инсектицидные белки, и не требующих дополнительной обработки инсектицидами. Это естественным образом увеличивало популяцию хищных насекомых, и значительно сокращало число вредных насекомых. В тоже время некоторые исследователи выявили явные ошибки в методологии EFSA, которые вели к недооценке вреда производимого ГМО Bt-токсина на популяции насекомых11
В последние несколько лет проблема выброса ГМ организмов в окружающую среду подвергалась нормативному рассмотрению в США, Австралии и в Европе. До настоящего времени не было принято правительственных решений в отношении генного драйва для выбросов в окружающую среду. Тем не менее, вопрос о том, связаны ли новые проблемы оценки экологического риска с ГМ организмами, также рассматривался научными организациями [Redford, K. H. et al., 2019]. и исследователями [Collins, J. P., 2018]. Выпуск ГМ организмов в окружающую среду в настоящее время имеет высокую степень неопределенности относительно того, как они будут себя вести. Хотя моделирование может помочь в прогнозировании результатов [de Jong, T., 2017], необходимы дополнительные данные, чтобы определить, может ли быть причинен вред во время такого рода выбросов.
Помимо традиционных биотехнологических методов получения ГМО в последнее десятилетие интенсивно развивается технология направленного редактирования генома — CRISPR/Cas9 технология, позволяющая осуществлять редактирование без внесения чужеродного генетического материала. Благодаря дешевизне и простоте в использовании, данная технология широко используется во всём мире в молекулярно-биологических исследованиях (терапия заболеваний человека, создание животных, растений, грибов с заданными свойствами).
Первые публикации об успешном таргетном CRISPR-опосредованном внесении мутаций в геном сельскохозяйственных растений появились более 5 лет назад. Так, первое сообщение о редактировании генома риса опубликовано в 2013 году, табака и картофеля — в 2015 году, томата — в 2016, сои — в 2017 и др.
Появление новой технологии CRISPR/Cas9 привело к необходимости регулировать ее использование и продукты, получаемые с ее помощью. Глобального решения по регулированию таких организмов в мире еще не принято.
Следует отметить, что обнаружение изменений в геноме, внесенных с использованием CRISPR/Cas9 технологии, без априорного знания о месте редактирования часто является практически невозможным, так как редактирование может не оставлять специфического следа, а вносимые мутации не отличаются от спонтанно возникающих мутаций. Таким образом, в настоящее время не существует методов, которые позволяют выявлять ГМО, созданные с использованием этой технологии, без исходной информации от разработчика.
Источники:
материал FDA о ГМО;
Исследование Россельхознадзора о воздействии ГМО на человека и окружающую среду
Алексеева А. Н., Елохин А. П. Анализ исследований ГМО-продуктов и их влияния на человека