ДНК-технологии в производстве продуктов питания. Генетически модифицированные источники пищи

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) рассматривает использование методов генетической инженерии для создания трансгенных сортов растений либо других организмов как неотъемлемую часть сельскохозяйственной биотехнологии.

ГМО-продукты впервые появились в продаже в 1990-х годах. Например, первыми в 1994-ом в открытую продажу поступили генно- модифицированные томаты. С тех пор методы генной инженерии применены к сое, гороху, кукурузе, хлопчатнику, сахарной свекле. Такие сельскохозяйственные продукты активно скармливаются скоту, гораздо реже используются и при изготовлении человеческой пищи.

В частности, по разным оценкам, более трех четвертей выращиваемой в мире сои и около половины всего хлопчатника являются ГМО. Трансгенная кукуруза занимает четверть всех посевов. Самая активная в выращивании ГМО страна — Аргентина. Здесь на каждых двух гектарах из трех выращиваются трансгенные культуры. В США под ГМО-посевы отведено около 38 процентов всех посевных земель: это третий результат в мире. Немалый ассортимент пищевых продуктов в настоящее время получают, применяя методику генной инженерии.

В Приложении 9 к СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» приведено трактование термина «генетически модифицированные источники пищи». Так называют используемые человеком в пищу в натуральном или переработанном виде пищевые продукты (компоненты), полученные из генетически модифицированных организмов. А генетически модифицированные организмы, согласно Приложению 9, – это организм или несколько организмов, любые неклеточные, одноклеточные или многоклеточные образования, способные к воспроизводству или передаче наследственного генетического материала, отличные от природных организмов, полученные с применением методов генной инженерии и содержащие генно-инженерный материал, в т. ч. гены, их фрагменты или комбинацию генов.

Общественное мнение к генным манипуляциям с продуктами питания относится неоднозначно. В США был проведен социологический опрос. Людям предлагалось ответить на два вопроса: как вы относитесь к трансгенным продуктам? Станете ли их покупать, если они будут улучшенного качества, но дороже? 48% опрошенных дали отрицательный ответ, 30 – положительный, остальные – неопределенный. Когда же вопрос сформулировали по-другому, а именно: если качество новых продуктов останется неизменным, а цена упадет, американские потребители ответили с точностью до наоборот. 48% опрошенных выразили готовность покупать трансгенную еду, 30 – отказались.

В Швейцарии, например, запрещено использовать в виде продуктов генетически трансформированные овощи и фрукты и выпускать их в окружающую среду, но лабораторные исследования ведутся в закрытых системах, под жестким контролем.

В ФРГ в 1996 г. активисты антигенного движения разорили 14 опытных полей Института им. Макса Планка. В то же время бельгийцы и канадцы сеют устойчивый к гербицидам рапс, из которого делают масло. Французы возделывают невосприимчивый к ядохимикатам табак.

В США разрешено продавать 16 наименований генетически модифицированных растений, 6 из них созрели в лабораториях Монсанто, в т. ч. помидоры. Такие помидоры собирают бурыми и хранят при температуре 12oС. При комнатной температуре овощи за считанные часы становятся кроваво-красными и очень долго сохраняют свой товарный вид. Шесть культур выведены из-под государственного регулирования.В Зеленограде вывели необыкновенно устойчивый трансгенный картофель.

Директор Информационного центра по биотехнологии при Международном совете научных союзов и Российской Академии наук А.Голиков на вопрос об опасности трансгенных продуктов ответил: «Никто еще не показал, что это опасно. Но потенциальный риск исключить нельзя, так как мы не знаем отдаленных результатов, т. е. возможны непредвиденные эффекты. Как бы ни была мала их вероятность, но если она не равна нулю, то рано или поздно это событие произойдет. Поэтому разработана Конвенция о биологическом разнообразии, в которой речь идет о необходимости «безопасной передачи, использования и применения любых живых измененных организмов, являющихся результатом биотехнологии и способных оказать неблагоприятное воздействие на сохранение и устойчивое использование биологического разнообразия».

В СанПин 2.3.2.1078-01 указано: «Для пищевых продуктов из генетически модифицированных источников обязательна информация: «генетически модифицированная продукция», или «продукция, полученная из генетически модифицированных источников», или «продукция содержит компоненты из генетически модифицированных источников» (для продуктов, содержащих более 5% компонентов ГМИ). Пищевые продукты, полученные из ГМИ и не содержащие дезоксирибонуклеиновую кислоту и белок, в дополнительном этикетировании не нуждаются в случае полной эквивалентности пищевой ценности продукта традиционному аналогу».

Прямой перенос генов, отвечающих за полезные признаки, является естественным развитием работ по селекции животных и растений, расширивших возможности селекционеров в части управляемости процесса создания новых сортов и расширения его возможностей, в частности, передачи полезных признаков между нескрещивающимися видами. Во многих случаях использование трансгенных растений сильно повышает урожайность. Есть мнение, что при нынешнем размере населения планеты только генетически модифицированные организмы (ГМО) могут избавить мир от угрозы голода, так как при помощи генной модификации можно увеличивать урожайность и качество пищи. Противники этого мнения считают, что при современном уровне агротехники и механизации сельскохозяйственного производства уже существующие сейчас, полученные классическим путём, сорта растений и породы животных способны сполна обеспечить население планеты высококачественным продовольствием.

Создание генетически модифицированных животных является одним из ключевых направлений развития биотехнологий в животноводстве в мире. Современные подходы направлены на создание трансгенных животных, характеризующихся измененными или принципиально новыми свойствами, расширяющими ассортимент и спектр производимой продукции животноводства в соответствии с потребностями современного рынка. Первое трансгенное животное (мышь) получено с помощью микроинъекции рекомбинантной ДНК в зиготу Дж. Гордоном с соавт. в 1980 г., а первые сельско-хозяйственные трансгенные животные были получены в 1985 г. Г. Бремом. Термин предложен Дж. Гордоном и Ф. Раддлом в 1981 г. В настоящее время в мире получили развитие следующие направления использования трансгенных в животноводстве:

• создание животных – продуцентов биологически активных рекомбинантных белков для медицины, ветеринарии и пищевой промышленности;

• создание животных – моделей заболеваний человека и животных;

• получение трансгенных животных – доноров внутренних органов для трансплантации;

• создание трансгенных животных с измененным качеством животноводческой продукции.

Приоритетность развития данных направлений трансгенеза в животноводстве обусловлена потребностями современного рынка, так как они направлены на удовлетворение растущих потребностей рынка за счет разработки эффективных и конкурентоспособных технологий получения рекомбинантных белков фармакологического, ветеринарного и пищевого назначения;

• обеспечивают создание принципиально новых видов продукции для различных областей медицины (трансплантационной медицины, фармакологии и т.п.).

• способны обеспечивать повышение продуктивности сельскохозяйственных животных и качества производимой продукции животноводства, обеспечивая тем самым продовольственную безопасность страны и повышая качество жизни населения.

Рыночный сегмент генетически модифицированных животных представлен сегодня только продукцией, получаемой от трансгенных животных – продуцентов биологически активных рекомбинантных белков терапевтического и диагностического назначения: разрешение в 2006 году

Европейским Агентством по оценке лекарственных препаратов (EMEA) к использованию антитромбина III человека, производимого с молоком трансгенных животных, открыло новую эру в производстве рекомбинантных белков лекарственного назначения. Сегодня этот продукт остается единственным продуктом, получаемым от трансгенных животных, разрешенных к использованию на человеке.

Развитие данного сегмента рынка обусловлено потребностью в производственных системах, которые способны эффективно производить рекомбинантные белки и/или антитела, мировая потребность в которых составляет 100 кг в год и более (данные FDA).

Основным рыночным фактором роста данного сегмента является то, что трансгенные животные – биореакторы способны обеспечить 10-1000 кратный уровень синтеза рекомбинантных белков с молоком или с белком куриных яиц по сравнению с традиционными культурными клеточными системами, а так же существенно меньшие производственные затраты.

Так, по данным одного из лидеров рынка компании GTC стоимость моноклональных антител, производимых с молоком трансгенных коз, оценивается в 105 долларов США за грамм против 300 - 3000 долларов США за грамм при использовании традиционных культуральных клеточных систем. По данным института животноводства Нойштат (Германия) мировой рынок фармакологических белков, производимых трансгенными животными, к 2017 г составит 18,6 миллиардов долларов. Однако можно отметить усилия американских ученых, работающих с геномом лосося. В рацион человека включен лосось AquAdvantage. AquAdvantage получается из обычного атлантического лосося путем внедрения гена гормона роста от тихоокеанского лосося Чинук. Последний известен в России как чавыча — крупнейший вид тихоокеанской «красной рыбы», которую называют еще «королевский лосось». Особи AquAdvantage стерильны – они не могут воспроизводиться на воле или скрещиваться с океанской популяцией.

FDA (управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США) не нашло отличий в питательных и биологических свойствах ГМО-лосося по сравнению с обычным. Фрагмент ДНК, внедряемый рыбе для ускорения роста, не наносит ей вреда, зато AquAdvantage набирает товарный вес втрое быстрее природного лосося. В итоге, рыба начала расти не только весной и осенью, как раньше, а круглый год. И вместе обычных трех лет достигала размеров, необходимых для продажи, за 16-18 месяцев. Можно подсчитать, насколько это выгоднее для продавцов.

Одновременно FDA объявило о выпуске двух инструкций по маркировке продуктов с ГМО-ингредиентами. Один справочник описывает правила маркировки генно-модифицированных растительных продуктов, второй — целиком посвящен лососю AquAdvantage и возможным продуктам из него, включая консервы. При этом заявка компании AquaBounty на разрешение продавать генномодифицированного лосося ходила по инстанциям много лет. Производитель лосося AquAdvantageкомпания AquaBountyTechnologiesначала разработки вида в 1989 году. В 2003 году фирма подала заявку в FDA на одобрение своего детища как пищевого продукта. В 2012 году американские контролирующие органы-таки признали, что не видят никакого вреда от такой продукции.

Лидером рынка рекомбинантных белков, производимых трансгенными животными, является компания Genzyme Transgenics Corporation, GTC (США), которая в 2006 году вывела на рынок США и Европы первый рекомбинантный продукт, производимый с молоком трансгенных коз, – антитромбин III человека, мировая потребность в котором составляет 50 кг в год. В настоящее время компания производит с молоком трансгенных животных еще около 50 рекомбинантных белков и моноклональных антител терапевтического и диагностического назначения, находящихся на различных стадиях клинических и предклинических испытаний. Прочные позиции на рынке белков, производимых трансгенными животными, занимает компания Pharming Group NV (Голландия). Продукт компании – ингибитор С1, производимый трансгенными животными, находится в фазе III клинических испытаний. Кроме того, эта компания занимается выводом на рынок рекомбинантного лактоферрина человека, производимого с молоком трансгенных коров. Лидерами в разработке рекомбинантных белков, производимых с белком куриных яиц, являются компания AviGenics (Джорджия, США) и Viragen (Флорида, США). Работы по созданию трансгенных сельскохозяйственных животных – продуцентов в России проводятся институтами Российской академии наук в рамках реализации плана фундаментальных и приоритетно – прикладных исследований РАН. Все исследования ограничены рамками лабораторий. Риск поступления трансгенных животных или их продуктов в окружающую среду сегодня практически исключен. Работы в других вышеперечисленных направлениях трансгенеза животных, как в мире, так и в России находятся на стадии исследований. Вывод таких продуктов на рынок по самым оптимистичным прогнозам потребует не менее 5 - 10 лет.