Co to jest modyfikacja genetyczna?

Modyfikacja genetyczna to proces zmiany składu genetycznego organizmu. Od tysięcy lat odbywa się to pośrednio poprzez kontrolowaną lub selektywną hodowlę roślin i zwierząt. Nowoczesna biotechnologia ułatwiła i przyspieszyła celowanie w określony gen w celu bardziej precyzyjnej zmiany organizmu za pomocą inżynierii genetycznej.

Terminy „zmodyfikowana” i „zmodyfikowana” są często używane zamiennie w kontekście etykietowania żywności zmodyfikowanej genetycznie lub „GMO”. W dziedzinie biotechnologii GMO oznacza organizm zmodyfikowany genetycznie, podczas gdy w przemyśle spożywczym termin ten odnosi się wyłącznie do żywności, która została celowo zmodyfikowana, a nie wyhodowana selektywnie. Ta rozbieżność prowadzi do zamieszania wśród konsumentów, dlatego amerykańska Agencja ds.Żywności i Leków (FDA) preferuje termin `` genetycznie modyfikowany '' (GE) dla żywności.

Krótka historia modyfikacji genetycznych

Według artykułu Gabriela Rangela, naukowca zajmującego się zdrowiem publicznym na Uniwersytecie Harvarda, modyfikacja genetyczna sięga czasów starożytnych, kiedy ludzie mieli wpływ na genetykę przez selektywnie rozmnażające się organizmy. Powtarzany przez kilka pokoleń proces ten prowadzi do dramatycznych zmian w gatunku.

Psy były prawdopodobnie pierwszymi zwierzętami, które zostały celowo zmodyfikowane genetycznie, a początki tego wysiłku sięgają około 32 000 lat, według Rangel. Dzikie wilki dołączyły do ​​naszych przodków łowców-zbieraczy w Azji Wschodniej, gdzie kły zostały udomowione i wyhodowane w celu zwiększenia uległości. Przez tysiące lat ludzie hodowali psy o różnych pożądanych osobowościach i cechach fizycznych, co ostatecznie doprowadziło do powstania szerokiej gamy psów, które dziś widzimy.

Najwcześniejszą znaną rośliną modyfikowaną genetycznie jest pszenica. Uważa się, że ta cenna uprawa pochodzi z Bliskiego Wschodu i północnej Afryki z obszaru znanego jako Żyzny Półksiężyc, zgodnie z artykułem z 2015 roku opublikowanym w Journal of Traditional and Complementary Medicine. Starożytni rolnicy hodowali selektywnie trawę pszeniczną od około 9000 roku p.n.e. tworzenie odmian udomowionych o większych ziarnach i twardszych nasionach. Do 8000 roku p.n.e. uprawa udomowionej pszenicy rozprzestrzeniła się w Europie i Azji. Ciągła selektywna hodowla pszenicy zaowocowała powstaniem tysięcy odmian uprawianych obecnie.

Kukurydza doświadczyła również jednych z najbardziej dramatycznych zmian genetycznych w ciągu ostatnich kilku tysięcy lat. Podstawowa uprawa pochodziła z rośliny znanej jako teosinte, dzikiej trawy z małymi uszami, na których było tylko kilka ziaren. Z biegiem czasu rolnicy selektywnie hodowali trawy Teosinte, aby stworzyć kukurydzę z dużymi kłosami pękającymi od ziaren.

Poza tymi uprawami większość produktów, które dziś jemy - w tym banany, jabłka i pomidory - przeszła przez kilka pokoleń selektywną hodowlę - twierdzi Rangel..

Technologia, która specjalnie tnie i przenosi fragment rekombinowanego DNA (rDNA) z jednego organizmu do drugiego, została opracowana w 1973 roku przez Herberta Boyera i Stanleya Cohena, odpowiednio naukowców z University of California, San Francisco i Stanford University. Para przeniosła fragment DNA z jednego szczepu bakterii do drugiego, umożliwiając oporność na antybiotyki zmodyfikowanej bakterii. W następnym roku dwóch amerykańskich biologów molekularnych, Beatrice Mintz i Rudolf Jaenisch, wprowadziło obcy materiał genetyczny do embrionów myszy w pierwszym eksperymencie mającym na celu genetyczną modyfikację zwierząt przy użyciu technik inżynierii genetycznej..

Badacze modyfikowali również bakterie, które mają być stosowane jako leki. W 1982 roku ludzka insulina została zsyntetyzowana metodą inżynierii genetycznej E coli bakterie, stając się pierwszym genetycznie zmodyfikowanym lekiem dla ludzi zatwierdzonym przez FDA, według Rangel.

Żywność modyfikowana genetycznie

Według The Ohio State University istnieją cztery podstawowe metody modyfikowania genetycznie upraw:

• Hodowla selektywna: wprowadza się i rozmnaża dwie odmiany roślin, aby uzyskać potomstwo o określonych cechach. Może to dotyczyć od 10 000 do 300 000 genów. Jest to najstarsza metoda modyfikacji genetycznej i zazwyczaj nie jest zaliczana do kategorii żywności GMO.
• Mutageneza: Nasiona roślin są celowo wystawiane na działanie chemikaliów lub promieniowania w celu mutacji organizmów. Potomstwo o pożądanych cechach jest utrzymywane i dalej hodowane. Mutageneza również nie jest zazwyczaj zaliczana do kategorii żywności GMO.
• Interferencja RNA: Poszczególne niepożądane geny roślin są inaktywowane w celu usunięcia niepożądanych cech.
• Transgeniczne: gen jest pobierany z jednego gatunku i wszczepiany innemu w celu wprowadzenia pożądanej cechy.

Dwie ostatnie wymienione metody są uważane za rodzaje inżynierii genetycznej. Obecnie niektóre uprawy poddano inżynierii genetycznej w celu poprawy plonów, odporności na uszkodzenia przez owady i odporności na choroby roślin, a także w celu wprowadzenia zwiększonej wartości odżywczej, zgodnie z FDA. Na rynku nazywa się to uprawami modyfikowanymi genetycznie lub GMO.

„Uprawy GMO okazały się bardzo obiecujące w rozwiązywaniu problemów związanych z rolnictwem” - powiedział Nitya Jacob, naukowiec zajmujący się uprawami z Oxford College of Emory University w Georgii.

Pierwszą genetycznie zmodyfikowaną uprawą zatwierdzoną do uprawy w USA był pomidor Flavr Savr w 1994 r. (Aby móc uprawiać w USA żywność modyfikowana genetycznie musi być zaakceptowana zarówno przez Agencję Ochrony Środowiska (EPA), jak i FDA). nowy pomidor miał dłuższy okres przydatności do spożycia dzięki dezaktywacji genu, który powoduje, że pomidory stają się miękkie, gdy tylko zostaną zerwane. Według Wydziału Rolnictwa i Zasobów Naturalnych Uniwersytetu Kalifornijskiego obiecano również, że pomidor będzie miał lepszy smak.

Obecnie bawełna, kukurydza i soja to najpopularniejsze rośliny uprawiane w Stanach Zjednoczonych. Według FDA prawie 93% soi i 88% upraw kukurydzy jest modyfikowanych genetycznie. Według Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych (USDA) wiele upraw GMO, takich jak zmodyfikowana bawełna, zostało zaprojektowanych tak, aby były odporne na owady, co znacznie zmniejsza zapotrzebowanie na pestycydy, które mogłyby zanieczyścić wody gruntowe i otaczające środowisko..

W ostatnich latach powszechna uprawa roślin GMO stała się coraz bardziej kontrowersyjna.

„Jedną z obaw jest wpływ GMO na środowisko” - powiedział Jacob. „Na przykład pyłek z upraw GMO może dryfować na pola upraw niezmodyfikowanych genetycznie, a także do populacji chwastów, co może prowadzić do tego, że niemodyfikowane genetycznie rośliny nabierają cech GMO w wyniku zapylenia krzyżowego”.

Jak powiedział Jacob, kilka dużych firm biotechnologicznych zmonopolizowało przemysł upraw GMO, utrudniając utrzymanie indywidualnym drobnym rolnikom. Jednak chociaż niektórzy rolnicy mogą zostać wyparci z biznesu, ci, którzy współpracują z firmami biotechnologicznymi, mogą czerpać korzyści ekonomiczne ze zwiększonych plonów i zmniejszonych kosztów pestycydów, powiedział USDA..

Według sondaży przeprowadzonych przez Consumer Reports, The New York Times i The Mellman Group, oznakowanie żywności GMO jest ważne dla większości ludzi w Stanach Zjednoczonych. Ludzie zdecydowanie popierający etykietowanie GMO uważają, że konsumenci powinni mieć możliwość decydowania, czy chcą kupować żywność modyfikowaną genetycznie.

Jednak Jacob powiedział, że nie ma jasnych naukowych dowodów na to, że GMO są niebezpieczne dla zdrowia ludzi.

Zwierzęta i ludzie modyfikujące genetycznie

Obecnie zwierzęta hodowlane są często hodowane selektywnie, aby poprawić tempo wzrostu i masę mięśniową oraz zwiększyć odporność na choroby. Na przykład, zgodnie z artykułem z 2010 roku opublikowanym w Journal of Anatomy, niektóre linie kurczaków hodowanych na mięso zostały wyhodowane tak, aby rosły o 300 procent szybciej niż w latach 60. Obecnie żadne produkty pochodzenia zwierzęcego na rynku w USA, w tym kurczak czy wołowina, nie są modyfikowane genetycznie, a zatem żadne nie są klasyfikowane jako produkty spożywcze GMO lub GMO.

Według National Human Genome Research Institute od kilkudziesięciu lat naukowcy modyfikowali genetycznie zwierzęta laboratoryjne, aby określić, w jaki sposób biotechnologia może pewnego dnia pomóc w leczeniu chorób człowieka i naprawie uszkodzeń tkanek u ludzi. Jedna z najnowszych form tej technologii nosi nazwę CRISPR (wymawiane jako „bardziej wyrazista”).

Technologia opiera się na zdolności bakteryjnego układu odpornościowego do wykorzystywania regionów CRISPR i enzymów Cas9 do inaktywacji obcego DNA, które dostało się do komórki bakteryjnej. Ta sama technika umożliwia naukowcom skierowanie na określony gen lub grupę genów do modyfikacji - mówi Gretchen Edwalds-Gilbert, profesor biologii w Scripps College w Kalifornii..

Naukowcy używają technologii CRISPR do poszukiwania lekarstw na raka oraz do znajdowania i edytowania pojedynczych fragmentów DNA, które mogą prowadzić do przyszłych chorób u danej osoby. Terapia komórkami macierzystymi może również wykorzystywać inżynierię genetyczną do regeneracji uszkodzonej tkanki, takiej jak udar lub zawał serca, powiedział Edwalds-Gilbert..

W wysoce kontrowersyjnym badaniu przynajmniej jeden badacz twierdzi, że przetestował technologię CRISPR na ludzkich embrionach w celu wyeliminowania potencjału niektórych chorób. Ten naukowiec został poddany surowej kontroli i na pewien czas był umieszczany w areszcie domowym w ich rodzinnym kraju, Chinach.

Dylemat moralny

Technologia może być dostępna, ale czy naukowcy powinni kontynuować badania modyfikacji genetycznej u ludzi? To zależy, powiedziała Rivka Weinberg, profesor filozofii w Scripps College.

„Jeśli chodzi o coś w rodzaju [nowej] technologii, musisz pomyśleć o jej intencji i różnych zastosowaniach” - powiedział Weinberg.

Większość badań medycznych dotyczących metod leczenia wykorzystujących inżynierię genetyczną przeprowadza się na pacjentach wyrażających zgodę. Jednak inżynieria genetyczna płodu to inna historia.

„Eksperymenty na ludziach bez ich zgody są z natury problematyczne” - powiedział Weinberg. „Istnieje nie tylko ryzyko, [ale także] ryzyko nie jest nakreślone. Nie wiemy nawet, co ryzykujemy”.

Gdyby technologia nowej generacji była dostępna i okazała się bezpieczna, sprzeciw wobec testowania jej na ludziach byłby minimalny, powiedział Weinberg. Ale tak nie jest.

„Duży problem z tymi wszystkimi technologiami eksperymentalnymi polega na tym, że są eksperymentalne” - powiedział Weinberg. „Jednym z głównych powodów, dla których ludzie byli tak przerażeni chińskim naukowcem, który zastosował technologię CRISPR na embrionach, jest to, że jest to tak wczesny etap eksperymentów. To nie jest inżynieria genetyczna. Po prostu eksperymentujesz na nich”.

Zdecydowana większość zwolenników inżynierii genetycznej zdaje sobie sprawę, że technologia nie jest jeszcze gotowa do testowania na ludziach i twierdzi, że proces zostanie wykorzystany na dobre. Jacob powiedział, że celem modyfikacji genetycznej „zawsze było rozwiązywanie problemów, przed którymi stoi obecnie społeczeństwo ludzkie”.

Dalsze czytanie:

• Przeczytaj odpowiedzi na często zadawane pytania Światowej Organizacji Zdrowia dotyczące żywności GMO.
• Zobacz artykuł „Jak zrobić GMO” autorstwa Chelsea Powell na blogu absolwentów Uniwersytetu Harvarda.
• Przeczytaj więcej na temat modyfikacji genetycznych człowieka w Centrum Genetyki i Społeczeństwa.