Streszczenie

dopóki zagrożenia dla zdrowia ludzkiego ze strony roślin transgenicznych pozostają raczej potencjalne niż rzeczywiste, a w każdym razie wydają się niższe niż te z tradycyjnej hodowli roślin, ocena zagrożenia nie musi być obszerna. Jednak ze względu na obecny stosunek społeczeństwa do roślin transgenicznych konieczne jest, aby wymagane testy były oparte na logice, na solidnej nauce i zgodnie z najlepszą metodologią naukową. Dotyczy to w szczególności badań alergenności pokarmowej. Obecne badania są w dużej mierze pośrednie i oparte na porównaniach z innymi znanymi alergenami pokarmowymi. Opracowanie bezpośrednich testów, które obejmują interakcję między rzeczywistym transgenicznym białkiem, o którym mowa, a układem odpornościowym, jest niezbędne, jeśli zaufanie do układu regulacyjnego ma zostać przywrócone.

Autor nabył kilka podstawowych informacji dla tego artykułu podczas pracy w Narodowej Radzie badań naukowych/Komitecie Narodowej Akademii Nauk, który opracował raport zatytułowany „genetycznie zmodyfikowane rośliny chronione przed szkodnikami” (NRC, 2000). Chociaż jestem naprawdę wdzięczny za możliwość współpracy z tą wybitną Komisją i za wszystkie interakcje z nią, należy podkreślić, że nie ma żadnego związku, formalnego lub nieformalnego, między tym artykułem a członkami komisji lub jej produktem pracy. Wszelkie opinie, które są tu wyrażone, niezależnie od tego, czy są zbieżne z opiniami wyrażonymi w powyższym raporcie, reprezentują osobistą wiedzę i przekonania autorów.

krótka odpowiedź na pytanie postawione w tytule brzmiałaby, że jest to sprzeczne z filozofią naukową, aby wierzyć, że dalsze badania nie zmniejszą niepewności, ale prawdą jest również, że zaufanie publiczne, w obecnym klimacie, ma niewiele wspólnego z nauką. Przed zbadaniem tych odpowiedzi bardziej szczegółowo, pewne zastrzeżenia dotyczące procesu muszą być określone. Po pierwsze, podczas gdy ocena zagrożeń w najlepszym wydaniu jest stosunkowo naukowa i prosta, ocena ryzyka jest niedokładną procedurą obejmującą założenia, czynniki niepewności i wartości domyślne w obfitości. Tak więc, w najlepszym przypadku, ocena ryzyka zapewnia rozsądne oszacowanie, a w najgorszym ledwie wznosi się ponad poziom numerologii. Ponadto Regulacja potencjalnie toksycznych materiałów nie odbywa się wyłącznie na podstawie oceny ryzyka. Ponadto rozporządzenie obejmuje również proces polityczny, który doprowadził do przyjęcia odpowiednich przepisów, a także opinię publiczną wyrażaną przez grupy interesu publicznego o różnych motywacjach i kształtowaną przez często mniej niż eksperckie media. Ryzyko jest jednak względne,a ten zdecydowanie Bizantyjski proces może stanowić najlepszy możliwy sposób dla społeczeństwa, aby wskazać, ile ryzyka jest skłonne podjąć w danym momencie. Rola toksykologa jest prostsza: analiza istniejących danych w sposób jak najbardziej jednoznaczny, przeprowadzenie najlepszej eksperymentalnej oceny zagrożeń, dążenie do bardziej opartego na nauce procesu oceny ryzyka oraz przedstawienie wyników w sposób jasny i bezstronny.

ocena ryzyka składa się z 4 etapów (Hodgson i Levi, 1997; NRC, 1983): ocena ryzyka, ocena dawki-odpowiedzi, ocena narażenia i charakterystyka ryzyka. Zwykle jest on przeprowadzany w taki sposób, aby dać ocenę ilościową, przeprowadza się go na produkcie, a nie na procesie, który daje początek produktowi, i jest niezbędnym wstępem do dalszych 2 kroków: komunikacji ryzyka i zarządzania ryzykiem.

ponieważ poprawa któregokolwiek z czterech etapów powinna zmniejszyć niepewność i zwiększyć stopień, w jakim ocena jest oparta na nauce, można je indywidualnie rozpatrywać w odniesieniu do obecnego stanu i przyszłych potrzeb. Jednocześnie należy zadać pytanie, Czy produkty genowe, które stanowią zagrożenie dla zdrowia ludzkiego, będą częściej występować w roślinach transgenicznych niż w roślinach wytwarzanych w drodze tradycyjnego krzyżowania genetycznego. Z jednej strony tradycyjne krzyżówki genetyczne obejmują rekombinację dużych części genomów, w tym wielu nieznanych genów, a także genów ważnych dla hodowcy roślin, dając w ten sposób początek wielu nowym kombinacjom genów i potencjalnych produktów genowych. Tradycyjna hodowla roślin prowadzona jest metodą prób i błędów od wieków, być może tysiącleci i ze znacznym rygorem naukowym przez wiek lub dłużej. Rośliny transgeniczne, w przeciwieństwie, zostały wyprodukowane tylko w ciągu ostatnich 2 lub 3 dekad i zazwyczaj różnią się jednym, lub co najwyżej niewielką liczbą genów ze szczepu macierzystego, pozwalając na argument, że są one mniej prawdopodobne, aby dać początek nowym, potencjalnie niebezpiecznym produktom genowym. Temu argumentowi może przeciwstawić się obserwacja, że geny będące przedmiotem zainteresowania roślin transgenicznych mogą pochodzić z dowolnego żywego organizmu, dając początek kombinacjom genów zdolnym do wytwarzania nowych i nieprzewidywalnych produktów o nowych i nieprzewidywalnych skutkach. Prawdą jest jednak, że molekularne techniki produkcji nowych odmian roślin uprawnych są w rzeczywistości tylko nowymi metodami w bardzo starej działalności człowieka.

pomimo faktu, że zagrożenia ze strony roślin transgenicznych są raczej potencjalne niż realne i że zagrożenia związane z nowymi odmianami roślin są przede wszystkim związane z tradycyjnymi nie transgenicznymi metodami hodowli roślin, w obu izbach Kongresu wprowadzono kilka ustaw proponujących zmianę ustawy o żywności, lekach i kosmetykach. Goldman (2000) szczegółowo omawia te proponowane akty, wskazując na problemy zarówno prawne, jak i konstytucyjne. Jej wniosek jest następujący: „Zarówno GEFSA, jak i GEFRKA są niezgodne z podstawowymi zasadami regulacji żywności, a także aktualną wiedzą naukową na temat żywności bioinżynieryjnej. Przepisy dotyczące bezpieczeństwa i etykietowania żywności bioinżynieryjnej lub regulacji każdej nowej technologii powinny opierać się na solidnej nauce.”

w przypadku Starlink corn wydaje się, że zarzut decyzji opartych na rzetelnej nauce padł na głuche uszy. Ta odmiana kukurydzy została zatwierdzona do stosowania w pokarmie zwierzęcym, ale nie ludzkim, na podstawie obecności Cry9C, białka Bacillus thuringiensis (Bt) uznawanego za możliwy ludzki alergen. Decyzja ta opierała się przede wszystkim na stabilności białek, bez bezpośredniej oceny zagrożenia, i zignorowano fakt, że nawet w najgorszych scenariuszach narażenie ludzi byłoby o rząd wielkości mniejsze niż konieczne do uczulenia osób i wywołania reakcji alergicznych po późniejszym narażeniu (Anon, 2000).

biorąc pod uwagę trudności związane z egzekwowaniem takiego ograniczenia, wydaje się nieuniknione, że pojawią się problemy. Jesienią 2000 roku odkryto dowody na wykorzystanie kukurydzy StarLink w skorupach taco i według słów Jocelyn Kaiser (Kaiser, 2000) ” rozpętało się piekło.”Pomimo braku znalezienia strukturalnych podobieństw między białkiem Cry9 a znanymi alergenami pokarmowymi oraz opinii panelu ekspertów powołanego do życia przez EPA, który zaobserwował, że prawdopodobieństwo szkody dla wrażliwych osób w wyniku reakcji alergicznych było niskie, zainicjowano masowe wycofanie, przeprowadzono karne odpalenia, a społeczeństwo zostało poddane alarmującej mieszance informacji, dezinformacji i dezinformacji. Oczywiście, biorąc pod uwagę tę publiczną reakcję, EPA nie będzie już mogła regulować kukurydzy lub innych produktów spożywczych zawierających białka Cry9 na podstawie samej solidnej nauki. Można się tylko zastanawiać, jaka może być nowa podstawa.

rozporządzenie ograniczające stosowanie różnych roślin spożywczych tak wszechobecnych jak kukurydza na paszę dla zwierząt, ale nie dla ludzi, wydaje się, z perspektywy czasu, być katastrofą czekającą na nadejście. Ogrom katastrofy został niedawno wyjaśniony w doskonałym podsumowaniu obecnej sytuacji (Thayer, 2001). Thayer stanowi doskonałe podsumowanie natury kukurydzy Starlink, historii jej wydania i wynikających z niej problemów. Omawiane są procesy sądowe i procesowe, podobnie jak opinie panelu ekspertów EPA na temat możliwości wystąpienia skutków dla zdrowia człowieka, w szczególności alergenności.

ocena zagrożenia

chociaż w przypadku syntetycznych organicznych chemikaliów znaczna część, jeśli nie wszystkie, oceny zagrożenia pochodzi z planowanych eksperymentów z kontrolowanym narażeniem; w przypadku roślin zmodyfikowanych genetycznie i innych często wynika z zapisów incydentów.

drugorzędowe substancje chemiczne roślinne (allelochemikalia) mogą być toksyczne dla ssaków, w tym dla ludzi (Senti i Rizek, 1974), a zmiany w stężeniach takich związków, spowodowane transgenicznymi lub tradycyjnymi modyfikacjami genetycznymi, są postrzegane jako potencjalne zagrożenia. Chociaż nie opisano wystarczająco dużo przypadków, aby umożliwić generalizację, nowe odmiany opracowane przez tradycyjne krzyżowanie wydają się nieco bardziej narażone na toksyczność u ludzi niż odmiany transgeniczne. Na przykład ziemniaki zawierają toksyczne glikoalkaloidy, które w większości odmian znajdują się w stosunkowo nieszkodliwych stężeniach w bulwach (Friedman i McDonald, 1977). Jednak odmiana Lenape, krzyżówka Solanum tuberosum × S. chacoense opracowana tradycyjnymi metodami (Sturckow i Low, 1961) dla odporności na szkodniki, nie została dopuszczona do ogólnego sadzenia z powodu choroby spowodowanej spożyciem bulw o wysokiej zawartości alkaloidów (Zitnack i Johnson, 1970). Inna popularna w Szwecji odmiana ziemniaka (Magnum Bonum)została wycofana z rynku z podobnych powodów (Hellenas et al., 1995).

możliwe jest również połączenie enzymu i substratu w taki sposób, aby wytworzyć nowe i prawdopodobnie toksyczne wtórne chemikalia roślinne. Ponownie w ziemniakach i przez tradycyjne krzyżowanie S. brevidens i S. tuberosum, potomstwo okazało się zawierać demissine, toksyczny alkaloid steroidowy. Najwyraźniej hydrogenaza znaleziona w S. brevidens, która wytwarza tomatydynę z teinaminy, wytwarzała demissine z solanidyny, związku znalezionego w S. tuberosum, ale nie w S. brevidens(Laurila i wsp ., 1996).

nowa odmiana selera, opracowana przez tradycyjne genetyczne krzyżowanie i selekcję pod kątem odporności na Fusarium, była prawie gotowa do użytku komercyjnego, gdy okazało się, że powoduje ciężkie kontaktowe zapalenie skóry u pracowników terenowych. Przyczyną zapalenia skóry i prawdopodobnie oporności na Fusarium była wysoka zawartość liniowych furanokumaryn (Diawara and Trumble, 1997; Trumble et al., 1990).

chociaż głównym problemem transgenicznych roślin wydaje się być możliwość wprowadzania białek alergizujących do roślin spożywczych, wydaje się, że podjęto kilka prób zdefiniowania lub wymagania rygorystycznych protokołów testowania. Potencjalna alergenność zależy w dużej mierze od porównań homologii i stabilności z innymi alergenami pokarmowymi. Białko użyte w tych testach jest często tym, które ulega ekspresji w organizmie, który jest źródłem genu, a nie białkiem wyrażonym w roślinie żywicielskiej; to pomimo faktu, że białko może być modyfikowane przez procesy wtórne (np., glikozylacji) po ekspresji. Tak więc toksyny Bt Cry1Ab i Cry3A (EPA 1995, 1998A) są uważane za niealergiczne, ponieważ nie występują w wysokich stężeniach w żywności, nie są glikozylowane przez roślinę i są podatne na trawienie żołądka. Natomiast Cry9C jest regulowany jako potencjalny alergen pokarmowy, ponieważ nie ulega szybkiemu rozkładowi w płynach żołądkowych i jest stabilny termicznie (EPA, 1998B).

należy uznać, że brak bezpośredniego testowania i regulacji przez analogię jest mieczem obosiecznym. Chociaż alergii pokarmowych można uniknąć, jest również prawdopodobne, że korzystne produkty spożywcze zostaną utracone. Alergenność stanowi dużą trudność w analizie zagrożeń. Podczas gdy najlepiej testy powinny obejmować układ odpornościowy lub obejmować alergiczny punkt końcowy, konieczna jest wcześniejsza ekspozycja na reakcję alergiczną. Warsztaty SOT (Kimber et al., 1999) wyjaśnia niektóre problemy związane z testowaniem alergenności. Po pierwsze, alergia pokarmowa jest stosunkowo powszechne i może nie tylko mieć poważne objawy kliniczne, ale również może być zagrożeniem życia. Jednak alergeny pokarmowe są powszechne w wielu niezmodyfikowanych roślinach spożywczych, więc bez względu na to, jakie testy są opracowywane i stosowane dla transgenicznych roślin spożywczych, konieczne będzie odróżnienie alergii wynikającej z białka transgenicznego od tego wynikającego z białek rośliny żywicielskiej.

testy warstwowe stosowane obecnie przez agencje regulacyjne do badań przesiewowych w kierunku alergenów spożywczych obejmują homologię białek i porównanie stabilności ze znanymi alergenami pokarmowymi oraz testy immunologiczne dla niektórych klas przeciwciał (Kimber et al., 1999). Jednak jak stwierdzono w raporcie NAS/NRC (NRC, 2000):

jednak testy przedstawione na rysunku 2.1* są pośrednie, nie wiążą się z niekorzystnymi skutkami lub w inny sposób są problematyczne dla testowania nowych białek, które wcześniej nie były składnikami żywności. Rzeczywiście, rysunek 2.1 * rozpoczyna się od decyzji opartej na tym, czy białko pochodzi ze źródła, o którym wiadomo, że jest alergizujące. Decyzja ta może być zazwyczaj podjęta wyraźnie, jeśli źródłem jest roślina spożywcza. W przypadku białek transgenicznych, takich jak endotoksyny Bt, dokonanie takiego porównania byłoby skomplikowane. Jeśli zachowawczo wybierzemy decyzję „tak”, niezwykle trudno byłoby ukończyć wszystkie wymienione testy, ponieważ materiały testowe i wcześniej narażone osoby ludzkie nie są łatwo dostępne.

nie należy minimalizować znaczenia alergii pokarmowej i potencjału roślin transgenicznych do wprowadzania alergenów do żywności. Ekspresja białka orzecha brazylijskiego w soi spowodowała, że alergen pokarmowy został wyrażony w powszechnie stosowanej roślinie spożywczej, chociaż odmiana nie została skomercjalizowana (Nordlee et al., 1996). Jest możliwe, z efektów zaobserwowanych u pracowników stosujących spraye Bt, że endotoksyny Bt mogą mieć potencjał do interakcji z ludzkim układem odpornościowym(Bernstein et al., 1999), chociaż, nawet jeśli jest to prawdą, nie można łatwo ustalić związku z roślinami transgenicznymi i alergią pokarmową.

oczywiste jest, że określenie alergenności białek transgenicznych przez analogię do innych alergenów pokarmowych jest niewystarczające i że należy opracować testy, które obejmują interakcję danego białka transgenicznego z układem odpornościowym. Biorąc pod uwagę rozległe niedawne wzrosty naszej wiedzy na temat tego ważnego systemu (Selgrade et al., 2001), rozwój takich testów wydaje się być dobrze w zakresie możliwości środowiska naukowego.

ze względu na obawy dotyczące pokrewieństwa B. thuringiensis z B. cereus, Tayabali i Seligy (2000) badali wpływ preparatów owadobójczych Bt na wiele typów komórek ludzkich. Cytując autorów, ” dane te, w tym niedawne prace epidemiologiczne, wskazują, że produkty BT zawierające zarodniki mają wrodzoną zdolność do lizy komórek ludzkich w wolnych i interaktywnych formach, a także mogą działać jako uczulacze immunologiczne.”Ponadto, mówią, że” aby krytycznie wpłynąć na poziomie całego ciała, wynikiem narażenia musiałaby być niekontrolowana infekcja wynikająca z spożycia zarodników Btk / Bti.”

oczywiste jest, że te szkodliwe efekty nie mogą być związane z pojedynczym białkiem, w tym białkami Bt, które są przedmiotem transferu genów w tworzeniu roślin uprawnych chronionych przez szkodniki. Wyniki te podkreślają jednak potrzebę przeprowadzenia rygorystycznych testów w celu złagodzenia publicznego alarmu spowodowanego źle poinformowanymi próbami komunikowania się o ryzyku.

Toksyczność ostra, podchroniczna i przewlekła są rutynowo przeprowadzane, w przypadku syntetycznych organicznych związków chemicznych, przez karmienie, wdychanie lub badania skórne, chociaż głównie przez pierwsze z nich. Dietetyczne testowanie produktów transgenowych lub roślin wyrażających transgen, stwarza pewne unikalne problemy, ponieważ badany związek będzie sam w sobie składnikiem odżywczym, a maksymalna tolerowana dawka (MTD) prawdopodobnie będzie bardzo wysoka. W takim przypadku mogą wystąpić problemy ze smakiem, a odpowiednie kontrole mogą być niemożliwe do opracowania, ponieważ dieta kontrolna powinna mieć takie same właściwości odżywcze jak dieta eksperymentalna. Zasugerowano, że najlepszą alternatywą byłoby karmienie rośliny transgenicznej żywnością zwierząt gospodarskich, których normalna dieta mogłaby obejmować daną roślinę spożywczą, przy użyciu najbardziej spokrewnionej odmiany roślin jako kontroli. W wielu przypadkach można użyć odmiany użytej do stworzenia rośliny transgenicznej. Chociaż jest to obiecujące podejście, konieczne będzie podjęcie znacznych prac w celu walidacji udomowionych zwierząt jako organizmów testowych, biorąc pod uwagę różnice w strukturze i fizjologii przewodu pokarmowego itp. Inną zaletą stosowania zwierząt udomowionych byłoby to, że MTD nie musi być określana, ponieważ ilość niezbędna do normalnego wzrostu i rozwoju byłaby zarówno oczywistą, jak i logiczną substytutem MTD.

do tej pory nie stwierdzono szkodliwego wpływu na zdrowie ssaków poprzez karmienie skomercjalizowanych roślin transgenicznych. Ewen i Pusztai (1999) twierdzili, że zmiany w przewodzie pokarmowym szczurów były spowodowane karmieniem ich ziemniakami zawierającymi Aglutyninę Galanthus nivalis. Jednak zarówno Royal Society (1999), jak i Kuiper et al., (1999) wskazał na istotne problemy z eksperymentalnym projektowaniem i interpretacją, i okazało się jasne, że wszelkie znalezione różnice, nawet jeśli zostaną następnie potwierdzone, mogą być przypisane raczej różnicom między liniami ziemniaka niż modyfikacjom genetycznym.

ocena reakcji na dawkę, ocena narażenia, charakterystyka ryzyka, Komunikacja ryzyka i zarządzanie ryzykiem

ponieważ nie są dostępne odpowiednie dane dla właściwej oceny reakcji na dawkę i narażenia, nie jest jeszcze możliwe zapewnienie odpowiedniej charakterystyki ryzyka, ponieważ termin ten jest rozumiany przez środowisko naukowe. W przypadku braku jasno określonych toksycznych punktów końcowych nie można uzyskać danych dotyczących dawki i odpowiedzi, a problem z uzyskaniem danych dotyczących narażenia jest zniechęcający. Stosowanie baz danych dotyczących konsumpcji żywności da nieuzasadnione wysokie wartości, jeśli na przykład konsumpcja kukurydzy zostanie zrównana z konsumpcją kukurydzy transgenicznej lub jeśli wszystkie transgeny zostaną uznane za równoważne. Biorąc pod uwagę wirtualną niemożność opracowania solidnej charakterystyki ryzyka przy użyciu tradycyjnych metod, być może konieczne będzie opracowanie nowych paradygmatów ryzyka, aby poradzić sobie z oceną ryzyka dla zdrowia ludzkiego ze strony transgenicznych roślin spożywczych. Komunikat o ryzyku pozostaje w dużej mierze w rękach naukowców, chociaż zarówno nauka, jak i wiadomości chemiczne i inżynierskie dobrze spisały się w tej kontrowersyjnej kwestii, doprowadzając do beznamiętnego zgłaszania.