Transzgénikus növényi alapanyag élelmiszerbiztonsági szabályozása Gelencsér Éva tud. tanácsad csadó BME 2013
Természeti erőforrások - növényi biomassza növelt termésátlag kisebb variabilitás csökkent koncentrációban antinutritiv (toxikus) komponensek (másodlagos metabolitok, mikotoxinok, fitátok, lignin) Nagyobb koncentrációban tápanyag- és egészség szempontjából fontos komponensek (tápanyag előanyagok, tápanyagok, enzimek, prebiotikumok, esszenciális zsírsavak)
GM növények termesztési adatai GM növények 1.7 Mh (1997) 148 Mh (2010) herbicid tűrő vagy rovarkártevőkkel szemben ellenálló /szója (60), kukorica (24), gyapot (11), repce (5) Mha (James, 2011) Év
GM növények a gyakorlatban Első generációs fejlesztések agronómiai és környezetvédelmi céllal (pl. növényvédőszer felhasználás csökkentése) Második generációs fejlesztések táplálkozási céllal (pl. telítetlen zsírsavakban dús szója- és repceolaj) rossz mezőgazdasági adottságokat jól tűrő (szárazság-, hidegsótűrő, stb.) fajták kialakítása Harmadik generációs fejlesztések pl. hatóanyag-termelésre.
GMO szabályozás az EU-ban A GMOk, a GMO-t tartalmazó vagy a GMO-ból előállított termékek piacra történő kibocsátását az EU-ban engedélyeztetni kell. Az EFSA tudományos alapon végzi a GMOk kockázatbecslését: GMOk környezetbe történő szándékos kibocsátása (Directiv 2001/18/EC On deliberate release into the environment of GMOs) GM élelmiszerek és takarmányok, feldolgozott termékek (Regulation (EC) No 1829/2003 On GM food and feed including derived products) Az EFSA független, tudományos tanáccsal látja el a kockázatkezelőket.
GMO Panel mandátuma EFSA szerepe az engedélyezési folyamatban GMO Panel - véleményezi az engedélyezésre benyújtott kérelmeket, melyhez útmutatókat készít Plenáris ülés - 1,5 havonta ülésezik a vélemények jóváhagyása céljából Európai Bizottság - megfigyelői szerepe van GMO Unit - tudományos és adminisztratív segítséget nyújt a GMO panel számára EFSA GMOk-kal kapcsolatos tudományos Véleménye -t az EFSA weboldalán közzéteszi, illetve megküldi az EB-nak és az EUtagországoknak A kockázatkezelők a döntenek a GMOk piacra kerülésének engedélyezéséről vagy elutasításáról!
GMO panel Szakértői hátteret biztosít a tudományos kockázatértékeléshez: molekuláris jellemzés élelmiszer- és takarmány-biztonság környezet-biztonság és más munkacsoportok (GM mikroorganizmusok; Módszertani útmutató a GM halak/ emlősök és madarak/ rovarok környezetkockázati értékeléséhez; Új technikákkal előállított növények kockázatelemzése; PMEM)
Az engedélyezett GMO EU nyilvántartása (http://ec.europa.eu/food/dyna/gm_register/index_en.cfm) Transzformációs esemény Egyedi azonosító ID Cég Maize (Bt11) SYN-BT Ø11-1 [ Syngenta ] Genetikailag módosított kukorica Új gének/jellemzők Genetikailag módosított kukorica mely hordozza: a cryia (b) gént, mely rovar rezisztenciát biztosít a pat gént, mely toleranciát biztosít a herbicid glufoszinátammóniummal szemben Engedélyezett felhasználás Élelmiszerek és élelmiszer összetevők, melyek tartalmaznak, állnak vagy előállításra kerülnek SYN-BTØ11-1xMON- ØØØ21-9 Engedély lejárata 27/07/2020 Egyéb információk
Kockázatbecslés lépései Veszély azonosítása (kockázati tényezők) Veszély jellemzése (emberre és környezetre gyakorolt hatás lehetséges következményei) Kitettség becslése (előfordulás/élelmiszerrel bevitt dózis valószínűsége 2 1,8 1,6 1,4 1,2 Teljes kockázat jellemzése (integrált táplálkozási és toxikológiai vizsgálat) 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 20 40 60 80 100 dózis, intenzitás, időtartam és a szervezetbe kerülés módja kockázatbecslés kockázat = f (veszélyforrás x terhelés)
GM vs ngm növények összehasonlító élelmiszerbiztonsági vizsgálata (Comparitive Safety Assessment) Alapul szolgáló feltételezések környezet/fogyasztók/állatok szempontjából a hagyományosan termesztett termények felhasználása biztonságos a ngm termények tehát alapul szolgálhatnak a GM termények környezeti és élelmiszer-/takarmány-biztonsági értékeléséhez
Kulcselemek GM és az összehasonlításra alkalmas ngm kontroll közötti eltérések (tervezett/váratlan) felismerése A felismert különbségek elemzése a környezetre, /élelmiszer/takarmány-biztonságra/táplálkozásra gyakorolt hatás alapján: bizalom elve lényegi egyenértékűség elve, figyelembe véve a ngm kontroll természetes variabilitását összehasonlító kockázatbecslés elve Nincs abszolút élelmiszer-biztonsági értékelés önmagában
Transzformációból eredő váratlan hatás A genetikai módosítás tervezett hatását konzisztensen meghaladó különbség a GM és a ngm növény között, mely növénybiológiai szempontból és a metabolizmus utak ismeretében előre megjósolható, pl. rekombinációk (újrarendeződéssel új génkombinációk, endogén gének stimulációja vagy elcsendesítése, génszétesés miatt módosult expresszió) metabolitikus perturbációk eredeti összetevők részarányának változása antiszenz technológia miatt
Veszély azonosítás Veszélyek Az élelmiszerben/takarmányban előforduló biológiai, kémiai és fizikai tényezők, melyek káros hatással lehetnek az egészségre (Codex Alimentarius, 2007). Veszély azonosítás A kockázatbecslés első lépése, mely a GM növény és az összehasonlításra használt ngm kontroll közötti különbségekre/vagy az azonosság hiányára fókuszál, a természetes variabilitást figyelembe véve, melyet összehasonlító elemzéssel állapít meg: komponens-összetevők agronómiai és fenotípusos jellemzők Ez határozza meg, hogy szükség van-e további vizsgálatokra.
Veszély jellemzése Célja: az élelmiszerben/takarmányban jelenlévő veszélyforrásokkal összefüggésbe hozható kóros egészségügyi hatás természetének kvalitatív vagy kvantitatív elemzése (Guidance for risk assessment of food and feed from GM plants 7 EFSA Journal 2011; 9(5):2150) Veszélyelemzés Kémiai veszélyforrások esetén dózisfüggő elemzés szükséges, biológiai és fizikai tényezőknél, csak ha az adatok biztosíthatók (Codex Alimentarius, 2007). Fontos megállapítani, hogy a feltárt különbségek milyen nagyságú lehetséges toxikológiai és vagy/táplálkozási hatásokat okozhatnak. Laboratóriumi vagy haszonállatokkal végzett kísérletek hasznosak lehetnek a veszély jellemzésére (tesztmodell, tesztanyagok)
Kitettség vizsgálata Célja: a humán vagy állati szervezet GM növény eredetű élelmiszerből/takarmányból származó kitettségének kvantitatív becslése (pl. élelmiszer takarmány, pollen, vagy más egyéb növényi alkotók). Kitettségi vizsgálat A GM növényből származó élelmiszernek/takarmánynak kitett állatok és/vagy humán populáció jellemzése (jellege, mérete) és a bevitel nagysága, gyakorisága és időtartama. Minden jelentős forrás feltárása elengedhetetlen annak eldöntésére, hogy van-e különbség a ngm vs GM kitettség esetén. Külön figyelem szükséges a táplálkozási célból módosított GM növény eredetű élelmiszerek/takarmányok esetén (PMM).
Kockázat jellemzése A veszélynek kitett populációban várható káros hatás kockázatának becslése (bizonytalansági faktorok, hatás valószínűsége, erőssége) (Codex Alimentarius, 2007). A kockázat jellemzése mutatja meg, hogy a veszély jellemzése megfelelő volt-e (pl. nagyobb GM kitettség miatt a toxicitási vizsgálatokat nagyobb dózisok felé ki kell terjeszteni).
Kockázatértékelés lépései Donor szervezet és befogadó növény jellemzése Génmódosítás és annak funkcionális következményei, pl. rdns határszekvenciák (flanking regions) változása hatással van-e a tervezett vagy megjósolható endogén génfunkciókra A GM növény agronómiai és fenotípusos jellemzői A GM növény és a belőle származó élelmiszer/takarmány komponens összetételi jellemzése A géntermék (fehérjék, metabolitok) és a teljes GM növény és a termékek lehetséges toxicitása és allergenitása Diéta eredetű bevitel és annak lehetséges táplálkozási következménye A feldolgozás és a tárolás hatása a termék jellemzőkre
Kockázatértékelés (stacked event) A transzformációs események kombinációját (stacked event) tartalmazó GM növény estében minden egyedi transzformációs eseményt (single event) külön kell értékelni. Meg kell vizsgálni, hogy stabil-e az egyedi események kombinációja és nincs-e olyan kölcsönhatás közöttük, mely az egyedi kombinációkkal szemben élelmiszer-biztonsági kockázatot jelenthet az alábbiakra fókuszálva: inzertek stabilitása új gének expressziója és géntermékek az események kombinációjából eredő szinergikus és antagonosztikus hatások Eredménytől függően további toxikológiai vagy táplálkozási vizsgálatok válhatnak szükségessé.
Kockázatértékelés (stacked event) A kockázatbecslésnek a GM növény természetes szegregációjából eredő összes szub-kombinációra ki kell terjednie. Az stacked event-et tartalmazó GM növény szub-kombinációiban fellépő összes lehetséges permutációt külön kell értékelni. Ezeket a szub-kombinációkat az engedélyeztetni kívánt felhasználás mellett várható kitettségi szintek megállapításánál is figyelembe kell venni a kockázatbecslésben. Az engedélykérőnek biztosítania kell a szub-kombiációkra vonatkozó adatokat is.
Információ a befogadó/szülői növényről Részletes információ szükséges arról, hogy szükségesek-e specifikus vizsgálatok pl. a lehetséges természetes toxinok vagy allergének jelenléte miatt: teljes név (i) család, (ii) faj, (iii) fajta, (iv) alfajta, (v) vonal, (vi) mindennapi név; földrajzi megoszlás és termesztés, EU megoszlást is figyelembe véve élelmiszerbiztonsági adatok (az összetevők toxicitási/allergenitási adatai) korábbi és jelen felhasználás adatai (biztonságos fogyasztási történet, jellemző termesztési, szállítási, tárolási, feldolgozási adatok, a növény része a diétában, van-e meghatározó szubpopuláció a fogyasztásban, vagy makro-, és mikro-tápanyag a diétában)
GM növény molekuláris jellemzése Génmódosítás GM növény transzformációs módszer jellemzése transzformációra használt nukleinsavak forrása és jellemzése az inzert jellemzése új vagy módosított genetikai tulajdonságok jellemzése (Southern blot, PCR, restrikciós enzimes hasítás, határszekvenciák) transzformált géntermék hatásmechanizmusa és a fenotípusra vagy metabolizmusra gyakorolt várható hatása géntermék expressziója fehérje/metabolitok szintjén genetikai stabilitás GM növény fenotípusának stabilitása
Molekuláris jellemzés adatbázisok segítségével Vizsgálni kell: az új gén vagy génexpressziós termék toxikus (allergén) szekvencia homológiáját (nukleotid vagy fehérje szekvencia információs adatbázisok) GenBank: National Institute of Health (NIH).által összeállított, nyilvánosan hozzáférhető DNS szekvenciák gyűjteménye; DNA Data Bank of Japan (Japán DNS adatbank): Japánban hivatalosan minőség tanúsított, kutatók által gyűjtött DNS szekvencia adatbank; EMBL Nucleotide Sequence (EMBL Nukleotid szekvencia): tudományos publikációkból gyűjtött DNS és RNS szekvenciák, jogvédett alkalmazások vagy közvetlenül a kutatók és szekvenáló csoportok által benyújtott szekvenciák; The SWISS-PROT Protein Sequence Data Bank (SWISS-PROT Fehérje Szekvencia Adatbank): Az Amos Bairoch (University of Geneva) és az EBI együttműködésevel fejlesztett fehérje szekvencia adatbázis, The FARRP Allergen Database (FARRRP Allergén Adatbázis): A fehérje adatbázisokban kutatás céljára nyilvánosan hozzáférhető adatbázisokból gyűjtött és egyedi allergének listája
Komponens-összetételi vizsgálatok (esetről esetre) GM növény és az összehasonlítási szempontoknak megfelelő ngm, valamint a területre jellemző referencia növények agronómiai and fenotípusos jellemzői tápanyag-hasznosulás és egészség kockázata szempontjából fontos komponens összetevők vizsgálata (beltartalmi adatok, makro- és mikro-tápanyag komponensek, antinutrutív anyagok, természetes toxinok) feldolgozási technológia hatásának vizsgálata a komponens összetevőkre
Komponensek megválasztása az összehasonlító vizsgálatra Mivel az új gén része lehet a GM-élelmiszernek, ezért az elemzésnek ki kell terjednie: makro-összetétel, kulcsfontosságú makro- és mikroelemek, antinutritív anyagok, természetes toxinok, allergén komponensek (termény és tulajdonság specifikusan) OECD szakértők konszenzus anyagai (Consensus Documents for the work on the Safety of Novel Foods and Feeds http://www.oecd.org/document).
OECD Konszenzus Dokumentumok Sunflower: Key Food and Feed Nutrients, Anti-Nutrients and Toxicants No. 16, 2007, ENV/JM/MONO(2007)6 Cultivated Mushroom Agaricus Bisporus: Key Food and Feed Nutrients, Anti-Nutrients and Toxicants No. 15, 2007, ENV/JM/MONO(2007)5 An Introduction to the Food/Feed Safety Consensus Documents of the Task Force No. 14, 2006, ENV/JM/MONO(2006)10 Alfalfa and Other Temperate Forage Legumes: Key Feed Nutrients, Anti-Nutrients and Secondary Plant Metabolites No. 13, 2005, ENV/JM/MONO(2005)13 Barley (Hordeum vulgare L.): Key Food and Feed Nutrients and Anti-Nutrients No. 12, 2004, ENV/JM/MONO(2004)20 Cotton (Gossypium hirsutum and Gossypium barbadense): Key Food and Feed Nutrients and Anti-Nutrients No. 11, 2004, ENV/JM/MONO(2004)16 Rice (Oryza sativa): Key Food and Feed Nutrients and Anti-Nutrients No. 10, 2004, ENV/JM/MONO(2004)15 Considerations for the Safety Assessment of Animal Feedstuffs derived from Genetically Modified Plants No. 9, 2003, ENV/JM/MONO(2003)10 Bread Wheat (Triticum aestivum): Key Food and Feed Nutrients, Anti-Nutrients and Toxicants No. 7, 2003, ENV/JM/MONO(2003)7 Maize (Zea Mays): Key Food and Feed Nutrients, Anti-Nutrients and Secondary Plant Metabolites No. 6, 2002, ENV/JM/MONO(2002)25 Potatoes: Key Food and Feed Nutrients, Anti-Nutrients and Toxicants No. 4, 2002, ENV/JM/MONO(2002)5 Sugar Beet: Key Food and Feed Nutrients and Antinutrients No. 3, 2002, ENV/JM/MONO(2002)4Consensus Soybean: Key Food and Feed Nutrients and Anti-Nutrients No. 2, 2001, ENV/JM/MONO(2001)15 Key Nutrients and Key Toxicants in Low Erucic Acid Rapeseed (Canola) No. 1, 2001, ENV/JM/MONO(2001)13 Consensus Documents for the work on Harmonization of Regulatory Oversight in Biotechnology Documents 2013. november on Harmonization 21. of Regulatory Header Oversight Title in (under Biotechnology 'View') and the Safety of Novel Foods and Feeds
Kukorica fehérje tartalom eloszlás (ILSI Adatbázis) 50 45 40 Minták száma 35 30 25 20 15 Argentina EU United States 10 5 0 5 7 9 11 13 15 17 Fehérje tartalom (% sz.a.)
Toxikológiai vizsgálatok (esetről esetre, szükséges vagy nem szükséges) a vegyi anyagok toxikológiai vizsgálatára ajánlott, a GM növényekre és a belőlük előállított élelmiszerekre és takarmányokra adaptált, standardizált toxikológiai módszerekkel végzett vizsgálatok alternatív módszerként génexpressziós, proteomikai és metabolomikai vizsgálatok végzése a várt és váratlan expressziós termékek jelenlétének kimutatására
Új fehérje toxicitás vizsgálata (1) A géndonor (vírus, baktérium, növény) új genetikai elem -mel járul hozzá a transzformációhoz ezért ki kell zárni a toxicitást. az új fehérje molekuláris és biokémiai jellemzése (pl. hatásmechanizmus, AS szekvencia, Mt, posztranszlációs állapot, enzimaktivitás, működési optimum, szubsztrát specificitás, lehetséges kölcsönhatás más komponens összetevőkkel) szekvencia homológia toxinokkal stabilitás a lehetséges technológiai feldolgozása vagy tárolása során proteolitikus enzimekkel szembeni stabilitása (pl. pepszin rezisztencia)
Új fehérje toxicitás vizsgálata (2) ismételt dózisú, 28 napos toxikológia vizsgálat rágcsálókon, amennyiben a biztonságos fogyasztás nem igazolható az előbbiekkel további kiegészítő vizsgálatok bármilyen kölcsönhatás vagy szinergizmus felderítésére, amennyiben több új fehérje expressziója (multigénes GM növények esetében) tervezett esetleges kiegészítő vizsgálatok akut toxicitási teszttel, pl. a 28 napos toxicitási vizsgálatok dózisainak beállításához
Metabolitok toxicitás vizsgálata (3) a fehérjétől eltérő, új komponensek lehetséges toxicitásának vizsgálata megváltozott szinten tervezetten vagy váratlanul megjelenő komponensek (pl. olaj, aminosav), káros fiziológiai hatásának esetleges toxicitásának vizsgálata a várható kitettség figyelembe vételével
GM élelmiszer/takarmány toxicitás vizsgálata ismételt dózisú, 90 napos rágcsálókon végzett toxikológiai vizsgálat (British Toxicology Society, 1994), amennyiben az összehasonlító vizsgálatok lényeges eltérést mutattak a GM és ngm növényből származó élelmiszer/takarmány között, vagy bármely váratlan, a géntechnológiának tulajdonítható hatás ezt indokolta ha szükséges gyors növekedésű állatokon (pl. csirke) kiegészítő vizsgálatok esettől függően
Allergén kockázat vizsgálata Új fehérje (1) aminosav szekvencia homológia ismert allergénekkel allergén specifikus szérumokkal szembeni IgE kötőképességen alapuló szűrés pepszin rezisztencia és más tápcsatornát szimuláló in vitro emészthetőségi teszt kiegészítő funkcionális vizsgálatként sejtekre vagy állatmodellre alapozott nem validált tesztek a de novo allergén aktivitás feltárására
Döntési fa GM növényekben expresszált fehérje allergén kockázatának vizsgálatára (FAO/WHO, 2001) Génforrás (allergén?) Igen Nem Szekvencia homológia Igen Valószínűleg allergén Nem Specifikus szérum szűrés Igen Nem Igen Szekvencia homológia Yes Nem Allergén csoport specifikus szérum szűrés Igen Nem Pepszin rezisztencia Nem +/+ +/ /
Új fehérje megváltozott allergenitás vizsgálata Módszerek: Kvantitatív specifikus IgE-ELISA (tolerancia intervallum) 12DE/immunblot allergéns-pecifikus szérumok felhasználásával
GM növény megváltozott allergenitásának vizsgálata A teljes a genetikai módosítás hatására bekövetkező endogén allergének (fehérje, pollen) expressziós szintjének proteomikával és allergén specifikus szérumokkal történő immunblot azonosítással történő vizsgálatával, az allergén forrásként ismert, befogadó nem-gm növénnyel történő összehasonlításban Új megközelítés (allergének komponens-összetvők) (Stevnson, 2012)
Új megközelítés komponens összetevők Ismert szója allergének
Az új fehérje adjuváns hatásának vizsgálata (3) ha az új fehérje funkcionális tulajdonságai vagy ismert adjuvánsokkal mutatott szerkezeti homológiája ezt indokolja, figyelembe véve az élelmiszer/takarmány komponensekkel való kölcsönhatás, vagy technológiai kezelés stb. során esetleg megváltozott bioaktivitást is
Táplálkozási vizsgálatok GM növényből származó élelmiszer táplálkozási célú, összehasonlító vizsgálata rágcsálókkal, baromfival/vagy más haszonállatokkal végzett etetési kísérletben, amennyiben a komponens összetevők összehasonlító vizsgálata alapján feltárt különbségek ezt indokolják GM növényből származó takarmány táplálkozási célú összehasonlító vizsgálata baromfival, sertéssel vagy kérődzővel végzett etetési kísérletben, amennyiben a komponens összetevők összehasonlító vizsgálata alapján feltárt különbségek ezt indokolják
Hőkezelés hatása A nem-gm kontroll és a GM-élelmiszer összehasonlítása abból a célból, hogy a hőkezelés képes a végtermék élelmiszer-biztonsági kockázatát megváltoztatni. Hőkezelés hatásának vizsgálata az új fehérjében: elimináció degradáció denaturáció
Előre becsülhető bevitel (expozició) A GM élelmiszer/takarmány várható bevitel becslése szükséges abban az esetben, ha: várható, hogy a toxikus vagy allergén komponensek bevitele a GM élelmiszer fogyasztásával növekedni fog ha a GM élelmiszernek megváltozott a táplálkozási értéke
Piacra kerülést követő megfigyelés (Post Market Monitoring, PMM) PMM, amennyiben a piacra kerülést megelőző kockázatbecslés ezt indokolttá tette pl.: ha a megváltozott tápértékű GM eredetű élelmiszer/takarmány kitettsége nem volt becsülhető hosszútávon, speciális lakosságcsoportokban, táplálkozási láncban stb.
GM élelmiszer/takarmány kockázatbecslése EFSA Vélemény 3. Összehasonlító analízis Kontrol és tesztanyag kiválasztása Összetételi vizsgálat Összefoglalás 4. GM élelmiszer/takarmány kockázatbecslése Felhasználás célja Hőkezelés hatása Toxikológia GM élelmiszer/takarmány toxikológiai vizsgálatok Allergenitás Táplálkozási vizsgálatok PMM Összefoglalás
Köszönöm a figyelmet!