Abstract

Solange die Risiken für die menschliche Gesundheit durch transgene Pflanzen eher potentiell als tatsächlich sind und in jedem Fall geringer erscheinen als die Risiken aus der traditionellen Pflanzenzüchtung, muss die Gefährdungsbeurteilung nicht umfassend sein. Angesichts der derzeitigen Einstellung der Öffentlichkeit zu transgenen Pflanzen ist es jedoch erforderlich, dass die erforderlichen Tests auf Logik, fundierten wissenschaftlichen Erkenntnissen und der besten wissenschaftlichen Methodik beruhen. Dies ist insbesondere bei Tests auf Lebensmittelallergenität der Fall. Aktuelle Tests sind weitgehend indirekt und basieren auf Vergleichen mit anderen bekannten Lebensmittelallergenen. Die Entwicklung von direkten Tests, die eine Interaktion zwischen dem eigentlichen transgenen Protein und dem Immunsystem beinhalten, ist unerlässlich, wenn das Vertrauen in das Regulationssystem wiederhergestellt werden soll.Der Autor erwarb einige der Hintergrundinformationen für diesen Artikel, während er im National Research Council / National Academy of Science Committee tätig war, das den Bericht mit dem Titel „Genetically Modified Pest-Protected Plants“ (NRC, 2000) erstellte. Ich bin zwar wirklich dankbar für die Gelegenheit, mit diesem angesehenen Ausschuss zusammengearbeitet zu haben, und für alle Interaktionen mit ihnen, Es muss jedoch betont werden, dass es keine formelle oder informelle Verbindung zwischen diesem Artikel und den Ausschussmitgliedern oder seinem Arbeitsergebnis gibt. Alle hier geäußerten Meinungen, unabhängig davon, ob sie mit den im obigen Bericht geäußerten Meinungen übereinstimmen oder nicht, repräsentieren das persönliche Wissen und die Überzeugungen der Autoren.

Eine kurze Antwort auf die im Titel gestellte Frage wäre, dass es der wissenschaftlichen Philosophie widerspricht zu glauben, dass weitere Forschung die Unsicherheit nicht verringern wird, aber es ist auch wahr, dass das Vertrauen der Öffentlichkeit im gegenwärtigen Klima wenig oder gar nichts mit Wissenschaft zu tun hat. Bevor diese Antworten genauer untersucht werden, müssen bestimmte Einschränkungen des Prozesses festgelegt werden. Erstens, während die Gefährdungsbeurteilung im besten Fall relativ wissenschaftlich und unkompliziert ist, ist die Risikobewertung ein ungenaues Verfahren, das Annahmen, Unsicherheitsfaktoren und Standardwerte in Hülle und Fülle beinhaltet. Somit, im besten Fall, Die Risikobewertung liefert eine vernünftige Schätzung; Im schlimmsten Fall steigt es kaum über das Niveau der Numerologie. Darüber hinaus erfolgt die Regulierung potenziell toxischer Materialien nicht ausschließlich auf der Grundlage der Risikobewertung. Darüber hinaus umfasst die Regulierung auch den politischen Prozess, der zu den einschlägigen Rechtsvorschriften geführt hat, sowie die öffentliche Meinung, die von öffentlichen Interessengruppen mit einer Vielzahl von Motivationen zum Ausdruck gebracht und von einem oft nicht fachkundigen Medium geprägt wurde. Das Risiko ist jedoch relativ, und dieser ausgesprochen byzantinische Prozess kann für die Gesellschaft den bestmöglichen Weg darstellen, um anzugeben, wie viel Risiko sie zu einem bestimmten Zeitpunkt eingehen möchte. Die Rolle des Toxikologen ist einfacher: die vorhandenen Daten so eindeutig wie möglich zu analysieren, die beste experimentelle Gefährdungsbeurteilung durchzuführen, einen wissenschaftlich fundierteren Risikobewertungsprozess anzustreben und die Ergebnisse klar und unvoreingenommen darzustellen.Die Risikobewertung besteht im Allgemeinen aus 4 Schritten (Hodgson und Levi, 1997; NRC, 1983): Gefährdungsbeurteilung, Dosis-Wirkungs-Bewertung, Expositionsbewertung und Risikocharakterisierung. Es wird normalerweise durchgeführt, um eine quantitative Bewertung zu geben, es wird am Produkt und nicht am Prozess durchgeführt, aus dem das Produkt hervorgeht, und es ist eine wesentliche Vorstufe zu 2 weiteren Schritten: Risikokommunikation und Risikomanagement.

Da die Verbesserung eines der 4 Schritte die Unsicherheit verringern und das Ausmaß erhöhen soll, in dem die Bewertung wissenschaftlich fundiert ist, können sie individuell hinsichtlich des aktuellen Status und zukünftiger Bedürfnisse angesprochen werden. Gleichzeitig sollte die Frage gestellt werden, ob Genprodukte, die eine Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellen, in transgenen Pflanzen häufiger vorkommen als in Pflanzen, die durch traditionelle genetische Kreuzung hergestellt werden. Einerseits beinhalten traditionelle genetische Kreuzungen die Rekombination großer Teile von Genomen, darunter viele unbekannte Gene sowie Gene, die für den Pflanzenzüchter von Bedeutung sind, wodurch viele neue Kombinationen von Genen und potenziellen Genprodukten entstehen. Die traditionelle Pflanzenzüchtung wird seit Jahrhunderten, möglicherweise Jahrtausenden, auf Versuch-und-Irrtum-Basis und seit einem Jahrhundert oder länger mit beträchtlicher wissenschaftlicher Strenge durchgeführt. Transgene Pflanzen hingegen wurden erst in den letzten 2 oder 3 Jahrzehnten produziert und unterscheiden sich in der Regel um ein oder höchstens eine kleine Anzahl von Genen vom Elternstamm, was das Argument zulässt, dass sie weniger wahrscheinlich neue, potenziell gefährliche Genprodukte hervorbringen. Diesem Argument kann durch die Beobachtung entgegengewirkt werden, dass die Gene, die in transgenen Pflanzen von Interesse sind, aus jedem lebenden Organismus stammen können, wodurch Genkombinationen entstehen, die neue und unvorhersehbare Produkte mit neuen und unvorhersehbaren Wirkungen erzeugen können. Es ist jedoch wahr, dass molekulare Techniken zur Herstellung neuer Sorten von Kulturpflanzen in der Tat nur neue Methoden in einer sehr alten menschlichen Tätigkeit sind.Trotz der Tatsache, dass die Gefahren von transgenen Pflanzen eher potentiell als real sind und dass die mit neuen Pflanzensorten verbundenen Gefahren hauptsächlich mit traditionellen nicht-transgenen Methoden der Pflanzenzüchtung in Verbindung gebracht wurden, wurden mehrere Gesetzesvorlagen zur Änderung des Food, Drug, and Cosmetic Act in beide Häuser des Kongresses eingeführt. Goldman (2000) diskutiert diese vorgeschlagenen Rechtsakte ausführlich und weist sowohl auf rechtliche als auch auf verfassungsrechtliche Probleme hin. Ihre Schlussfolgerung lautet wie folgt: „Sowohl die GEFSA als auch die GEFRKA widersprechen den Grundprinzipien der Lebensmittelregulierung sowie den aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnissen über biotechnologisch hergestellte Lebensmittel. Gesetze, die sich mit der Sicherheit und Kennzeichnung von biotechnologisch hergestellten Lebensmitteln oder der Regulierung neuer Technologien befassen, sollten auf fundierten wissenschaftlichen Erkenntnissen beruhen.“

Das Plädoyer für wissenschaftlich fundierte Entscheidungen scheint im Fall von Starlink Corn auf taube Ohren gestoßen zu sein. Diese Maissorte wurde für die Verwendung in tierischen, aber nicht menschlichen Lebensmitteln zugelassen, basierend auf dem Vorhandensein von Cry9C, einem Bacillus thuringiensis (Bt) -Protein, das als mögliches menschliches Allergen angesehen wird. Diese Entscheidung beruhte in erster Linie auf der Proteinstabilität, ohne direkte Gefährdungsbeurteilung, und die Tatsache wurde ignoriert, dass selbst im schlimmsten Fall die Exposition des Menschen um Größenordnungen geringer wäre als die zur Sensibilisierung des Einzelnen erforderliche und bei einer späteren Exposition zu allergischen Reaktionen führen würde (Anon, 2000).

Angesichts der Schwierigkeiten, die mit der Überwachung einer solchen Einschränkung verbunden sind, scheint es unvermeidlich, dass Probleme auftreten. Im Herbst 2000 wurden Beweise für die Verwendung von StarLink-Mais in Taco-Schalen entdeckt und mit den Worten von Jocelyn Kaiser (Kaiser, 2000) „brach die Hölle los.“ Trotz des Scheiterns, strukturelle Ähnlichkeiten zwischen dem Cry9-Protein und bekannten Nahrungsmittelallergenen zu finden, und der Meinung eines von der EPA ernannten Expertengremiums, das feststellte, dass die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung empfindlicher Menschen durch allergische Reaktionen gering war, wurde ein massiver Rückruf eingeleitet, Strafentlassungen wurden durchgeführt, und die Öffentlichkeit wurde einer alarmierenden Mischung aus Informationen, Fehlinformationen und Desinformation ausgesetzt. Angesichts dieser öffentlichen Reaktion wird es der EPA eindeutig nicht mehr möglich sein, Mais oder andere Lebensmittel, die Cry9-Proteine enthalten, allein auf der Grundlage fundierter wissenschaftlicher Erkenntnisse zu regulieren. Man kann sich nur fragen, was die neue Basis sein könnte.

Eine Verordnung, die die Verwendung einer Vielzahl von Nahrungspflanzen, die so allgegenwärtig wie Mais sind, für Tierfutter, aber nicht für menschliche Nahrung einschränkt, scheint im Nachhinein eine Katastrophe zu sein, die darauf wartet, geschehen zu können. Das Ausmaß der Katastrophe wurde kürzlich in einer hervorragenden Zusammenfassung der aktuellen Situation deutlich gemacht (Thayer, 2001). Thayer bietet eine hervorragende Zusammenfassung der Natur von Starlink Corn, der Geschichte seiner Veröffentlichung und der daraus resultierenden Probleme. Die Klagen und die Prozessparteien werden diskutiert, ebenso wie die Meinungen eines EPA-Expertengremiums über die Möglichkeit von Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, insbesondere Allergenität.

Gefährdungsbeurteilung

Obwohl bei synthetischen organischen Chemikalien ein Großteil, wenn nicht sogar der gesamte Teil der Gefährdungsbeurteilung aus geplanten Experimenten mit kontrollierter Exposition stammt, handelt es sich bei gentechnisch veränderten und anderen Pflanzen häufig um Aufzeichnungen von Vorfällen.Sekundäre Pflanzenchemikalien (Allelochemikalien) können für Säugetiere, einschließlich Menschen, toxisch sein (Senti und Rizek, 1974), und Änderungen der Konzentrationen solcher Verbindungen, ob durch transgene oder traditionelle genetische Veränderungen, werden als potenzielle Gefahren angesehen. Obwohl nicht genügend Fälle beschrieben wurden, um Verallgemeinerungen zu ermöglichen, scheinen neue Sorten, die durch traditionelle Kreuzung entwickelt wurden, etwas wahrscheinlicher Humantoxizität zu zeigen als transgene Sorten. Zum Beispiel enthalten Kartoffeln giftige Glykoalkaloide, die in den meisten Sorten in relativ harmlosen Konzentrationen in der Knolle vorkommen (Friedman und McDonald, 1977). Die Lenape-Sorte, eine Solanum tuberosum × S. chacoense-Kreuzung, die nach traditionellen Methoden (Sturckow und Low, 1961) für die Schädlingsresistenz entwickelt wurde, wurde jedoch aufgrund von Krankheiten, die durch die Einnahme von Knollen mit hohem Alkaloidgehalt verursacht wurden, nicht für die allgemeine Bepflanzung freigegeben (Zitnack und Johnson, 1970). Eine andere in Schweden beliebte Kartoffelsorte (Magnum Bonum) wurde aus ähnlichen Gründen vom Markt genommen (Hellenas et al., 1995).

Es ist auch möglich, Enzym und Substrat so zusammenzubringen, dass neue und möglicherweise toxische sekundäre Pflanzenchemikalien entstehen. Auch bei Kartoffeln und durch traditionelle Kreuzung von S. brevidens und S. tuberosum wurde festgestellt, dass die Nachkommen Demissin enthielten, ein giftiges steroidales Alkaloid. Offenbar produzierte eine Hydrogenase, die in S. brevidens gefunden wurde und Tomatidin aus Teinamin produziert, Demissin aus Solanidin, einer Verbindung, die in S. tuberosum, aber nicht in S. brevidens gefunden wurde (Laurila et al., 1996).Eine neue Selleriesorte, die durch traditionelle genetische Kreuzung und Selektion auf Resistenz gegen Fusarium entwickelt wurde, war fast bereit für den kommerziellen Einsatz, als sich herausstellte, dass sie bei Feldarbeitern schwere Kontaktdermatitis verursachte. Ursache der Dermatitis und wahrscheinlich der Fusariumresistenz war der hohe Gehalt an linearen Furanocoumarinen (Diawara und Trumble, 1997; Trumble et al., 1990).Obwohl das Hauptanliegen bei transgenen Pflanzen die Möglichkeit zu sein scheint, allergene Proteine in Nahrungspflanzen einzuführen, scheinen nur wenige Versuche unternommen worden zu sein, strenge Testprotokolle zu definieren oder zu erfordern. Die potenzielle Allergenität wird weitgehend durch Homologie- und Stabilitätsvergleiche mit anderen Lebensmittelallergenen bestimmt. Das in diesen Tests verwendete Protein ist häufig dasjenige, das in dem Organismus exprimiert wird, der die Quelle des Gens ist, und nicht das Protein, das in der Wirtspflanze exprimiert wird; dies trotz der Tatsache, dass das Protein durch sekundäre Prozesse modifiziert werden kann (z., Glykosylierung) nach Expression. So werden die Bt-Toxine Cry1Ab und Cry3A (EPA 1995, 1998a) als nicht allergen angesehen, da sie nicht in hohen Konzentrationen in Lebensmitteln vorhanden sind, von der Pflanze nicht glykosyliert werden und anfällig für Magenverdauung sind. Im Gegensatz dazu wird Cry9C als potenzielles Nahrungsmittelallergen reguliert, da es in Magenflüssigkeiten nicht schnell abgebaut wird und hitzestabil ist (EPA, 1998b).

Es sollte anerkannt werden, dass das Fehlen einer direkten Prüfung und Regulierung durch Analogie ein zweischneidiges Schwert ist. Während Nahrungsmittelallergien vermieden werden können, ist es auch wahrscheinlich, dass nützliche Lebensmittel verloren gehen. Allergenität stellt eine große Schwierigkeit in der Gefahrenanalyse dar. Während die Tests idealerweise das Immunsystem oder einen allergischen Endpunkt einbeziehen sollten, ist für eine allergische Reaktion eine vorherige Exposition erforderlich. Ein SOT-Workshop (Kimber et al., 1999) klärt einige der Fragen im Zusammenhang mit Allergenitätstests. Erstens ist eine Nahrungsmittelallergie relativ häufig und kann nicht nur schwerwiegende klinische Manifestationen haben, sondern auch lebensbedrohlich sein. Nahrungsmittelallergene sind jedoch in vielen unmodifizierten Nahrungspflanzen üblich, so dass es unabhängig davon, welche Tests für transgene Nahrungspflanzen entwickelt und verwendet werden, unerlässlich sein wird, Allergien, die aus dem transgenen Protein resultieren, von denen zu unterscheiden, die aus den Proteinen der Wirtspflanze resultieren.Zu den abgestuften Tests, die derzeit von Aufsichtsbehörden für das Screening auf Lebensmittelallergene verwendet werden, gehören Proteinhomologie- und Stabilitätsvergleiche mit bekannten Lebensmittelallergenen sowie Immunoassays für bestimmte Antikörperklassen (Kimber et al., 1999). Wie jedoch im NAS / NRC-Bericht (NRC, 2000) angegeben:

Die Tests in Abbildung 2.1 * sind jedoch entweder indirekt, haben keine nachteiligen Auswirkungen oder sind anderweitig problematisch für die Prüfung neuer Proteine, die bisher nicht Bestandteil der Lebensmittelversorgung waren. Tatsächlich beginnt Abbildung 2.1 * mit einer Entscheidung darüber, ob das Protein aus einer Quelle stammt, von der bekannt ist, dass sie allergen ist. Diese Entscheidung kann in der Regel eindeutig getroffen werden, wenn die Quelle eine Nahrungspflanze ist. Für transgene Proteine wie Bt-Endotoxine wäre ein solcher Vergleich kompliziert. Wenn wir konservativ die „Ja“ -Entscheidung treffen, wäre es äußerst schwierig, alle aufgeführten Tests abzuschließen, da Testmaterialien und zuvor exponierte menschliche Probanden nicht ohne weiteres verfügbar sind.

Die Bedeutung von Nahrungsmittelallergien und das Potenzial transgener Pflanzen, Nahrungsmittelallergene in die Lebensmittelversorgung zu bringen, sollten nicht minimiert werden. Die Expression eines Paranussproteins in Sojabohnen führte dazu, dass ein Lebensmittelallergen in einer weit verbreiteten Nahrungspflanze exprimiert wurde, obwohl die Sorte nicht kommerzialisiert wurde (Nordlee et al., 1996). Aufgrund von Effekten, die bei Arbeitern beobachtet wurden, die Bt-Sprays verwenden, ist es möglich, dass Bt-Endotoxine das Potenzial haben, mit dem menschlichen Immunsystem zu interagieren (Bernstein et al., 1999), obwohl, selbst wenn dies zutrifft, der Zusammenhang zwischen transgenen Pflanzen und Nahrungsmittelallergien nicht ohne weiteres festgestellt werden kann.Es ist klar, dass die Bestimmung der Allergenität transgener Proteine in Analogie zu anderen Nahrungsmittelallergenen unzureichend ist und dass Tests entwickelt werden müssen, die die Wechselwirkung des betreffenden transgenen Proteins mit dem Immunsystem beinhalten. Angesichts der umfangreichen jüngsten Zunahme unseres Wissens über dieses wichtige System (Selma et al., 2001), die Entwicklung solcher Tests scheint im Rahmen der Möglichkeiten der wissenschaftlichen Gemeinschaft zu liegen.Aufgrund von Bedenken hinsichtlich der Verwandtschaft von B. thuringiensis mit B. cereus testeten Tayabali und Seligy (2000) die Wirkung von Bt-Insektizidpräparaten auf eine Reihe menschlicher Zelltypen. Um die Autoren zu zitieren: „Diese Daten, einschließlich der jüngsten epidemiologischen Arbeiten, zeigen, dass sporenhaltige Bt-Produkte eine inhärente Fähigkeit haben, menschliche Zellen in freier und interaktiver Form zu lysieren und auch als Immunsensibilisatoren wirken können.“ Weiter sagen sie, dass „um auf der ganzen Körperebene kritisch zu beeinflussen, das Expositionsergebnis eine unkontrollierte Infektion sein müsste, die durch die Aufnahme von Btk / Bti-Sporen entsteht.“Es ist klar, dass diese schädlichen Wirkungen nicht auf ein einzelnes Protein bezogen werden können, einschließlich der Bt-Proteine, die Gegenstand des Gentransfers bei der Schaffung von schädlingsgeschützten Kulturpflanzen sind. Diese Ergebnisse betonen jedoch die Notwendigkeit strenger Tests, um den öffentlichen Alarm zu zerstreuen, der durch schlecht informierte Versuche der Risikokommunikation verursacht wird.Akute, subchronische und chronische Toxizität werden bei synthetischen organischen Chemikalien routinemäßig durch Fütterungs-, Inhalations- oder Hautuntersuchungen durchgeführt, wenn auch überwiegend durch die erste. Diätetische Tests von transgenen Produkten oder Pflanzen, die Transgene exprimieren, stellen einige einzigartige Probleme dar, da die zu testende Verbindung selbst ein Nährstoff ist und die maximal tolerierte Dosis (MTD) wahrscheinlich sehr hoch ist. Wenn dies der Fall ist, kann es zu Geschmacksproblemen kommen, und geeignete Kontrollen können unmöglich sein, da die Kontrolldiät die gleichen ernährungsphysiologischen Eigenschaften wie die Versuchsdiät haben sollte. Es wurde vorgeschlagen, dass die beste Alternative darin besteht, die transgene Pflanze an Futtertiere zu verfüttern, deren normale Ernährung die betreffende Nahrungspflanze umfassen könnte, wobei die am engsten verwandte Pflanzensorte als Kontrolle verwendet wird. In vielen Fällen könnte die bei der Erzeugung der transgenen Pflanze verwendete Sorte verwendet werden. Obwohl dies ein vielversprechender Ansatz ist, sind erhebliche Arbeiten erforderlich, um domestizierte Tiere als Testorganismen zu validieren, wobei Unterschiede in der Struktur und Physiologie des Verdauungstrakts usw. berücksichtigt werden. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von domestizierten Tieren wäre, dass eine MTD nicht bestimmt werden muss, da die für normales Wachstum und Entwicklung notwendige Menge sowohl offensichtlich als auch ein logischer Ersatz für eine MTD wäre.

Bisher wurden keine schädlichen Auswirkungen auf die Gesundheit von Säugetieren durch die Fütterung kommerzialisierter transgener Kulturen festgestellt. Ewen und Pusztai (1999) behaupteten, dass Veränderungen im Magen-Darm-Trakt der Ratte durch die Fütterung von Kartoffeln mit Galanthus nivalis-Agglutinin verursacht wurden. Sowohl die Royal Society (1999) als auch Kuiper et al., (1999) wies auf erhebliche Probleme mit dem experimentellen Design und der Interpretation hin, und es schien klar, dass alle gefundenen Unterschiede, selbst wenn sie anschließend validiert wurden, eher auf Variationen zwischen Kartoffellinien als auf genetische Veränderungen zurückzuführen sind.

Dosis-Wirkungs-Bewertung, Expositionsbewertung, Risikocharakterisierung, Risikokommunikation und Risikomanagement

Da für eine angemessene Dosis-Wirkungs- und Expositionsbewertung keine ausreichenden Daten verfügbar sind, ist es noch nicht möglich, eine angemessene Risikocharakterisierung bereitzustellen, wie dieser Begriff von der wissenschaftlichen Gemeinschaft verstanden wird. In Ermangelung klar definierter toxischer Endpunkte können keine Dosis-Wirkungs-Daten erhalten werden, und das Problem, Expositionsdaten zu erhalten, ist entmutigend. Die Verwendung von Lebensmittelverbrauchsdatenbanken ergibt unangemessen hohe Werte, wenn beispielsweise der Maiskonsum mit dem transgenen Maiskonsum gleichgesetzt wird oder wenn alle Transgene als gleichwertig angesehen werden. Da es praktisch unmöglich ist, mit herkömmlichen Methoden eine fundierte Risikocharakterisierung zu entwickeln, müssen möglicherweise neue Risikoparadigmen entwickelt werden, um die Bewertung von Risiken für die menschliche Gesundheit durch transgene Nahrungspflanzen zu bewältigen. Die Risikokommunikation wurde weitgehend in den Händen von Nichtwissenschaftlern belassen, obwohl sowohl wissenschaftliche als auch chemische und technische Nachrichten eine gute Leistung erbracht haben, um leidenschaftslose Berichterstattung zu diesem umstrittenen Thema zu bringen.