Abstract

Fintanto che i rischi per la salute umana derivanti dalle piante transgeniche rimangono potenziali piuttosto che reali e, in ogni caso, appaiono inferiori a quelli derivanti dall’allevamento tradizionale delle piante, la valutazione dei pericoli non deve essere estesa. Tuttavia, in considerazione degli attuali atteggiamenti del pubblico nei confronti delle piante transgeniche, è necessario che i test richiesti siano basati sulla logica, sulla scienza sana e in conformità con la migliore metodologia scientifica. Ciò è particolarmente vero per i test di allergenicità alimentare. I test attuali sono in gran parte indiretti e basati su confronti con altri allergeni alimentari noti. Lo sviluppo di test diretti che implicano l’interazione tra l’effettiva proteina transgenica in questione e il sistema immunitario è essenziale se si vuole ripristinare la fiducia nel sistema normativo.

L’autore ha acquisito alcune delle informazioni di base per questo articolo mentre faceva parte del comitato del Consiglio nazionale delle ricerche/Accademia Nazionale delle Scienze che ha prodotto il rapporto intitolato “Piante protette da parassiti geneticamente modificati” (NRC, 2000). Mentre sono veramente grato per l’opportunità di aver servito con questo distinto comitato, e per tutte le interazioni con loro, va sottolineato che non vi è alcuna connessione, formale o informale, tra questo articolo e sia i membri del comitato o il suo prodotto di lavoro. Tutte le opinioni espresse qui, indipendentemente dal fatto che coincidano o meno con le opinioni espresse nella relazione di cui sopra, rappresentano le conoscenze e le convinzioni personali degli autori.

Una breve risposta alla domanda posta nel titolo sarebbe che è antitetico alla filosofia scientifica credere che ulteriori ricerche non ridurranno l’incertezza, ma è anche vero che la fiducia del pubblico, nel clima attuale, ha poco o nulla a che fare con la scienza. Prima di esplorare queste risposte in modo più dettagliato, devono essere disposti alcuni avvertimenti sul processo. In primo luogo, mentre la valutazione del rischio al suo meglio è relativamente scientifica e semplice, la valutazione del rischio è una procedura inesatta che coinvolge ipotesi, fattori di incertezza e valori di default in profusione. Pertanto, nel migliore dei casi, la valutazione del rischio fornisce una stima ragionevole; nel peggiore dei casi non supera il livello della numerologia. Inoltre, la regolazione dei materiali potenzialmente tossici non viene effettuata esclusivamente sulla base della valutazione del rischio. Inoltre, la regolamentazione include anche il processo politico che ha portato alla legislazione pertinente e l’opinione pubblica espressa da gruppi di interesse pubblico con una varietà di motivazioni e modellata da un media spesso meno esperto. Tuttavia, il rischio è relativo e questo processo decisamente bizantino può rappresentare il miglior modo possibile per la società di indicare quanto rischio è disposto a correre in un determinato momento. Il ruolo del tossicologo è più semplice: analizzare i dati esistenti nel modo più inequivocabile possibile, effettuare la migliore valutazione sperimentale del pericolo, adoperarsi per un processo di valutazione del rischio più basato sulla scienza e presentare i risultati in modo chiaro e imparziale.

La valutazione del rischio è generalmente costituita da 4 passaggi (Hodgson e Levi, 1997; NRC, 1983): valutazione del pericolo, valutazione dose-risposta, valutazione dell’esposizione e caratterizzazione del rischio. Di solito è condotta in modo da dare una valutazione quantitativa, viene effettuata sul prodotto piuttosto che sul processo che dà origine al prodotto, ed è un preliminare essenziale a 2 ulteriori passaggi: comunicazione del rischio e gestione del rischio.

Poiché il miglioramento di una qualsiasi delle 4 fasi dovrebbe ridurre l’incertezza e aumentare la misura in cui la valutazione è basata sulla scienza, possono essere affrontate individualmente per quanto riguarda lo stato attuale e le esigenze future. Allo stesso tempo, si dovrebbe chiedere se i prodotti genetici che rappresentano una minaccia per la salute umana si verificheranno più spesso nelle piante transgeniche che nelle piante prodotte dall’incrocio genetico tradizionale. Da un lato, le croci genetiche tradizionali comportano la ricombinazione di grandi parti di genomi, tra cui molti geni sconosciuti e geni importanti per l’allevatore di piante, dando così origine a molte nuove combinazioni di geni e potenziali prodotti genici. L’allevamento tradizionale delle piante è stato effettuato su base sperimentale per secoli, forse millenni, e con notevole rigore scientifico per un secolo o più. Le piante transgeniche, al contrario, sono state prodotte solo negli ultimi 2 o 3 decenni e di solito differiscono per uno, o al massimo un piccolo numero, di geni dal ceppo genitore, consentendo l’argomento che hanno meno probabilità di dare origine a nuovi prodotti genici potenzialmente pericolosi. Questo argomento può essere contrastato dall’osservazione che i geni di interesse per le piante transgeniche possono essere tratti da qualsiasi organismo vivente, dando origine a combinazioni geniche in grado di produrre prodotti nuovi e imprevedibili con effetti nuovi e imprevedibili. È vero, tuttavia, che le tecniche molecolari per la produzione di nuove varietà di piante da coltura sono, in realtà, solo nuove metodologie in un’attività umana molto antica.

Nonostante il fatto che i pericoli derivanti dalle piante transgeniche siano potenziali piuttosto che reali e che i pericoli associati alle nuove varietà vegetali siano stati principalmente associati ai metodi tradizionali non transgenici di allevamento delle piante, diverse proposte di legge che propongono di modificare la Food, Drug, and Cosmetic Act sono state introdotte in entrambe le camere del Congresso. Goldman (2000) discute questi atti proposti in dettaglio, sottolineando problemi sia legali che costituzionali. La sua conclusione è la seguente: “Sia il GEFSA che il GEFRKA sono incoerenti con i principi di base della regolamentazione alimentare, così come le attuali conoscenze scientifiche sugli alimenti bioingegnerizzati. Le leggi riguardanti la sicurezza e l’etichettatura degli alimenti bioingegnerizzati, o la regolamentazione di qualsiasi nuova tecnologia, dovrebbero basarsi su una solida scienza.”

Nel caso di Starlink corn, la richiesta di decisioni basate su una solida scienza sembra essere caduta nel vuoto. Questa varietà di mais è stata approvata per l’uso in alimenti animali, ma non umani, in base alla presenza di Cry9C, una proteina Bacillus thuringiensis (Bt) ritenuta un possibile allergene umano. Questa decisione si basava principalmente sulla stabilità delle proteine, senza alcuna valutazione diretta del pericolo, e si ignorava il fatto che anche negli scenari peggiori, l’esposizione umana sarebbe stata di ordini di grandezza inferiori a quella necessaria per sensibilizzare gli individui e portare a reazioni allergiche all’esposizione successiva (Anon, 2000).

Date le difficoltà legate alla sorveglianza di tale restrizione, sembrerebbe inevitabile che sorgano problemi. Nell’autunno del 2000 è stata scoperta la prova dell’uso del mais StarLink nei gusci di taco e, nelle parole di Jocelyn Kaiser (Kaiser, 2000), “tutto l’inferno si è scatenato.”Nonostante l’incapacità di trovare somiglianze strutturali tra la proteina Cry9 e gli allergeni alimentari noti e l’opinione di un gruppo di esperti nominato dall’EPA, che ha osservato che la probabilità di danni alle persone sensibili attraverso reazioni allergiche era bassa, è stato avviato un richiamo massiccio, sono stati effettuati licenziamenti punitivi e il pubblico è stato sottoposto a una miscela allarmante di informazioni, disinformazione e disinformazione. Chiaramente, data questa reazione pubblica, non sarà più possibile per l’EPA regolare il mais o altri prodotti alimentari contenenti proteine Cry9 sulla base della sola scienza sana. Ci si può solo chiedere quale potrebbe essere la nuova base.

Un regolamento che limita l’uso di una varietà di una pianta alimentare onnipresente come il mais per l’alimentazione animale ma non per l’alimentazione umana sembrerebbe, in retrospettiva, essere stato un disastro in attesa di accadere. L’enormità del disastro è stata recentemente chiarita in un eccellente riassunto della situazione attuale (Thayer, 2001). Thayer fornisce un eccellente riassunto della natura del mais Starlink, della storia del suo rilascio e dei problemi risultanti. Le cause e le parti in causa sono discusse, così come le opinioni di un gruppo di esperti EPA sulla possibilità di effetti sulla salute umana, in particolare l’allergenicità.

Valutazione dei pericoli

Anche se, nel caso di sostanze chimiche organiche sintetiche, gran parte, se non tutta, della valutazione dei pericoli deriva da esperimenti pianificati con esposizioni controllate; nel caso di piante geneticamente modificate e di altre piante è spesso da registrazioni di incidenti.

I prodotti chimici vegetali secondari (allelochimici) possono essere tossici per i mammiferi, inclusi gli esseri umani (Sensi e Rizek, 1974) e i cambiamenti nelle concentrazioni di tali composti, causati da modificazioni genetiche transgeniche o tradizionali, sono visti come potenziali pericoli. Sebbene non siano stati descritti casi sufficienti per consentire generalizzazioni, le nuove varietà sviluppate dall’incrocio tradizionale sembrano un po ‘ più propense a mostrare tossicità umana rispetto alle varietà transgeniche. Ad esempio, le patate contengono glicoalcaloidi tossici che, nella maggior parte delle varietà, sono a concentrazioni relativamente innocue nel tubero (Friedman e McDonald, 1977). Tuttavia, la varietà Lenape, una croce Solanum tuberosum × S. chacoense sviluppata con metodi tradizionali (Sturckow e Low, 1961) per la resistenza ai parassiti, non è stata rilasciata per la semina generale a causa di malattie causate dall’ingestione di tuberi ad alto contenuto di alcaloidi (Zitnack e Johnson, 1970). Un’altra varietà di patate (Magnum Bonum) popolare in Svezia è stata ritirata dal mercato per motivi simili (Hellenas et al., 1995).

È anche possibile riunire enzima e substrato in modo tale da produrre nuovi e possibilmente tossici prodotti chimici vegetali secondari. Sempre nella patata, e dall’incrocio tradizionale di S. brevidens e S. tuberosum, la progenie è stata trovata per contenere demissina, un alcaloide steroideo tossico. Apparentemente, un’idrogenasi trovata in S. brevidens che produce tomatidina da teinamina, ha prodotto demissina da solanidina, un composto trovato in S. tuberosum ma non in S. brevidens (Laurila et al., 1996).

Una nuova varietà di sedano, sviluppata attraverso l’incrocio genetico tradizionale e la selezione per la resistenza al Fusarium era quasi pronta per l’uso commerciale quando divenne evidente che causava gravi dermatiti da contatto nei lavoratori sul campo. La causa della dermatite, e probabilmente la resistenza al Fusarium, era l’alto contenuto di furanocumarine lineari (Diawara e Trumble, 1997; Trumble et al., 1990).

Sebbene la preoccupazione principale per le piante transgeniche sembri essere la possibilità di introdurre proteine allergeniche nelle piante alimentari, pochi tentativi sembrano essere stati fatti per definire o richiedere protocolli di test rigorosi. La potenziale allergenicità è determinata in gran parte da confronti di omologia e stabilità con altri allergeni alimentari. La proteina utilizzata in questi test è spesso quella espressa nell’organismo che è la fonte del gene, e non la proteina espressa nella pianta ospite; questo nonostante il fatto che la proteina possa essere modificata da processi secondari (es., glicosilazione) dopo l’espressione. Pertanto le tossine Bt Cry1Ab e Cry3A (EPA 1995, 1998a) sono ritenute non allergeniche per il fatto che non sono presenti in alte concentrazioni negli alimenti, non sono glicosilate dalla pianta e sono suscettibili alla digestione gastrica. Al contrario, Cry9C è regolato come un potenziale allergene alimentare perché non si degrada rapidamente nei fluidi gastrici ed è stabile al calore (EPA, 1998b).

Va riconosciuto che la mancanza di test diretti e di regolamentazione per analogia è un’arma a doppio taglio. Mentre le allergie alimentari possono essere evitate, è anche probabile che i prodotti alimentari benefici andranno persi. L’allergenicità rappresenta una grande difficoltà nell’analisi dei rischi. Mentre idealmente i test dovrebbero coinvolgere il sistema immunitario o coinvolgere un endpoint allergico, è necessaria una precedente esposizione per una reazione allergica. Un laboratorio SOT (Kimber et al., 1999) chiarisce alcuni dei problemi che circondano i test di allergenicità. In primo luogo, l’allergia alimentare è relativamente comune e non solo può avere gravi manifestazioni cliniche, ma può anche essere pericolosa per la vita. Tuttavia, gli allergeni alimentari sono comuni in molte piante alimentari non modificate in modo che, indipendentemente dai test sviluppati e utilizzati per le piante alimentari transgeniche, sarà essenziale differenziare l’allergia derivante dalla proteina transgenica da quella risultante dalle proteine della pianta ospite.

I test a più livelli attualmente utilizzati dalle agenzie di regolamentazione per lo screening degli allergeni alimentari includono l’omologia delle proteine e i confronti di stabilità con allergeni alimentari noti e i test immunologici per alcune classi di anticorpi (Kimber et al., 1999). Tuttavia, come indicato nel rapporto NAS / NRC (NRC, 2000):

Tuttavia, i test nella figura 2.1* sono indiretti, non comportano effetti avversi o sono altrimenti problematici per la sperimentazione di nuove proteine che non sono state precedentemente componenti dell’approvvigionamento alimentare. In effetti, la figura 2.1 * inizia con una decisione basata sul fatto che la proteina deriva o meno da una fonte che è nota per essere allergenica. Questa decisione di solito può essere presa chiaramente se la fonte è una pianta alimentare. Per le proteine transgeniche come le endotossine Bt, fare un tale confronto sarebbe complicato. Se scegliamo in modo conservativo la decisione “sì”, sarebbe estremamente difficile completare tutti i test elencati perché i materiali di prova e i soggetti umani precedentemente esposti non sono prontamente disponibili.

L’importanza dell’allergia alimentare e il potenziale delle piante transgeniche di portare allergeni alimentari nell’approvvigionamento alimentare non dovrebbero essere ridotti al minimo. L’espressione di una proteina di noce del Brasile nella soia ha provocato un allergene alimentare espresso in una pianta alimentare ampiamente utilizzata, sebbene la varietà non sia stata commercializzata (Nordlee et al., 1996). È possibile, dagli effetti osservati nei lavoratori che utilizzano spray Bt, che le endotossine Bt possano avere il potenziale per interagire con il sistema immunitario umano (Bernstein et al., 1999) anche se, anche se è vero, la relazione con le piante transgeniche e l’allergia alimentare non può essere facilmente accertata.

È chiaro che la determinazione dell’allergenicità delle proteine transgeniche per analogia con altri allergeni alimentari è inadeguata e che devono essere sviluppati test che implichino l’interazione della proteina transgenica in questione con il sistema immunitario. Dati gli ampi recenti aumenti nella nostra conoscenza di questo importante sistema (Selgrade et al., 2001), lo sviluppo di tali test sembrerebbe essere ben all’interno delle capacità della comunità scientifica.

A causa delle preoccupazioni sulla parentela di B. thuringiensis con B. cereus, Tayabali e Seligy (2000) hanno testato l’effetto dei preparati insetticidi Bt su un certo numero di tipi di cellule umane. Per citare gli autori, ” Questi dati, incluso il recente lavoro epidemiologico, indicano che i prodotti Bt contenenti spore hanno una capacità intrinseca di lisare le cellule umane in forme libere e interattive e possono anche agire come sensibilizzatori immunitari.”Inoltre, dicono che” Per avere un impatto critico a livello di tutto il corpo, il risultato dell’esposizione dovrebbe essere un’infezione incontrollata derivante dall’assunzione di spore Btk/Bti.”

È chiaro che questi effetti deleteri non possono essere correlati a una singola proteina, comprese le proteine Bt che sono oggetto di trasferimento genico nella creazione di piante coltivate protette da parassiti. Questi risultati, tuttavia, sottolineano la necessità di test rigorosi al fine di placare l’allarme pubblico causato da tentativi mal informati di comunicazione a rischio.

La tossicità acuta, subcronica e cronica viene eseguita di routine, nel caso di sostanze chimiche organiche sintetiche, mediante alimentazione, inalazione o studi dermici, sebbene prevalentemente dal primo di questi. Test dietetici di prodotti transgene, o piante che esprimono transgeni, presenta alcuni problemi unici, dal momento che il composto da testare sarà di per sé un nutriente e la dose massima tollerata (MTD) è probabile che sia molto alta. Stando così le cose, ci possono essere problemi di appetibilità e controlli appropriati possono essere impossibili da escogitare, in quanto la dieta di controllo dovrebbe avere le stesse proprietà nutrizionali della dieta sperimentale. È stato suggerito che la migliore alternativa sarebbe quella di alimentare la pianta transgenica per foraggiare il bestiame la cui dieta normale potrebbe includere la pianta alimentare in questione, utilizzando la varietà vegetale più strettamente correlata come controllo. In molti casi potrebbe essere utilizzata la varietà utilizzata nella creazione della pianta transgenica. Sebbene questo sia un approccio promettente, sarà necessario un lavoro considerevole per convalidare gli animali domestici come organismi di prova, tenendo conto delle differenze nella struttura e nella fisiologia del tratto digestivo,ecc. Un altro vantaggio dell’uso di animali domestici sarebbe che non è necessario determinare un MTD, in quanto la quantità necessaria per la normale crescita e lo sviluppo sarebbe ovvia e un logico sostituto di un MTD.

Ad oggi, non sono stati trovati effetti dannosi sulla salute dei mammiferi alimentando colture transgeniche commercializzate. Ewen e Pusztai (1999) hanno affermato che i cambiamenti nel tratto gastrointestinale del ratto sono stati causati dall’alimentazione di patate contenenti l’agglutinina Galanthus nivalis. Tuttavia, sia la Royal Society (1999) che Kuiper et al., (1999) ha sottolineato problemi significativi con la progettazione sperimentale e l’interpretazione, ed è apparso chiaro che tutte le differenze riscontrate, anche se successivamente convalidate, potrebbero essere attribuite a variazioni tra linee di patate piuttosto che alla modificazione genetica.

Valutazione dose-risposta, valutazione dell’esposizione, caratterizzazione del rischio, Comunicazione e gestione del rischio

Poiché non sono disponibili dati adeguati per un’adeguata valutazione dose-risposta ed esposizione, non è ancora possibile fornire un’adeguata caratterizzazione del rischio, come tale termine è inteso dalla comunità scientifica. In assenza di endpoint tossici chiaramente definiti, non è possibile ottenere dati dose-risposta e il problema di ottenere dati sull’esposizione è scoraggiante. L’uso di database sul consumo di alimenti darà valori irragionevolmente alti se, ad esempio, il consumo di mais è equiparato al consumo di mais transgenico o se tutti i transgeni sono considerati equivalenti. Data l’impossibilità virtuale di sviluppare una solida caratterizzazione del rischio utilizzando metodi tradizionali, potrebbe essere necessario sviluppare nuovi paradigmi di rischio per affrontare la valutazione dei rischi per la salute umana derivanti da piante alimentari transgeniche. La comunicazione del rischio è stata lasciata in gran parte nelle mani di non scienziati, sebbene sia la scienza che le notizie chimiche e ingegneristiche abbiano funzionato bene nella causa di portare rapporti spassionati a questo problema controverso.