Медико-биологические критерии оценки качества и безопасности генетически модифицированных источников пищи

Широкое использование продуктов или компонентов пищи, полученных из ГМИ, требует оценки их качества и безопасности (рис. 4.3).

В настоящее время беспокойство по поводу влияния новых продуктов на здоровье населения в одних странах носит более выраженный характер, чем в других, что обусловлено спецификой внутренней политики разных государств. В США, как это показано выше, разрешена для широкого использования целая группа продуктов. В странах ЕС существует разрешение на ввоз и продажу только некоторых генетически модифицированных продуктов — соевых бобов, томатов, картофеля и маиса.

В Российской академии сельскохозяйственных наук (РАСХН) разработаны технологии получения ряда генетически модифицированных сельскохозяйственных культур. В связи с необходимостью проведения оценки качества и безопасности продуктов, полученных из генетически модифицированных источников, в Инс-

Рис. 4.3. Возможные незаданные эффекты выражения генов титуте питания РАМН разработаны соответствующие методические подходы и медико-биологические критерии оценки их качества и безопасности.

Ключевым моментом является детальное изучение химического состава новой пищевой продукции, которое должно включать как показатели пищевой ценности, так и санитарно-химические показатели безопасности. Поскольку продукты, полученные из новых нетрадиционных источников или с использованием новых технологий, могут содержать неизвестные компоненты, возникает необходимость проведения токсикологических исследований на лабораторных животных — с включением в их рацион нового продукта в максимально возможном количестве, с изучением интегральных показателей состояния животных, биохимических показателей крови, мочи и внутренних органов, гематологических показателей периферической крови, морфологических исследований органов, а также с изучением иммунного статуса организма. При проведении таких экспериментов необходимо соблюдение сбалансированности рационов или использование, кроме опытной, двух контрольных групп животных: первой группе дают обычный для данного вида животных рацион, второй — рацион, содержащий продукт, полученный традиционным способом, аналогичный тестируемому и в том же количестве.

При необходимости проводят специальные исследования:

• • изучение аллергенных свойств;
• • выявление возможных мутагенных и канцерогенных эффектов;
• • оценка возможных отдаленных последствий, включая эмб-риотоксическое, гонадотоксическое и тератогенное.

Завершающий этап — испытания новой продукции на добровольцах.

На основании результатов всех проведенных исследований может рассматриваться вопрос о регистрации и разрешении широкого применения нового продукта или компонента пищи.

Во всех странах регистрация ГМ И преследует одну цель — достоверно оценить безопасность и полноценность новых аналогов традиционных продуктов. Начиная с 1991 г., ученые приступили к разработке специальных рекомендаций для всесторонней и надежной оценки новой пищи. На первом этапе проводится анализ композиционной эквивалентности, т. е. сравниваются молекулярные и фенотипические характеристики ГМИ и их традиционных аналогов, определяется содержание ключевых нутриентов, анти-алиментарных, токсических веществ и аллергенов (характерных для данного вида продовольствия или определяемых свойствами переносимых генов).

Если при изучении композиционной эквивалентности не обнаруживают отличий ГМИ от традиционных продуктов, то ГМИ причисляют к первому классу безопасности, т. е. считают его полностью безвредным для здоровья потребителей. При наличии каких-либо отличий (второй класс безопасности) или полного несоответствия (третий класс) сравниваемых продуктов (компонентов) переходят к следующим этапам оценки, предусматривающим изучение пищевых и токсикологических характеристик ГМИ.

Ряд исследователей считают, что методика сравнения композиционной эквивалентности и анализируемые характеристики не гарантируют надежности данных безопасности ГМИ, так как сложно (или даже невозможно) выявить незаданное действие рекомбинантных генов или кодируемых ими белков лишь аналитическими методами, без специальных лабораторных исследований. Мы полагаем, что для оценки безопасности любого нового ГМИ необходимо проведение полного комплекса исследований, знание которых подтверждено теоретически и экспериментально.

В последние годы особое внимание исследователей привлекает проблема идентификации ГМИ среди новых продуктов, полученных с использованием методов генной биотехнологии. Что же должен содержать пищевой продукт или компонент, чтобы было основание причислить его к ГМИ и подвергнуть соответствующим испытаниям на безопасность? Ряд экспертов предлагают ориентироваться на содержание в новом продукте рекомбинантной ДНК и (или) детерминированного ею белка. При отсутствии ДНК или протеина в силу особенностей композиционного состава либо разрушения этих веществ в технологическом процессе, а также при малых их количествах в конечном продукте, сравнимых с погрешностью используемых методик, предлагается не подвергать ГМИ оценке на безопасность. К таким (не содержащим ДНК и белок) продуктам относят пищевые и ароматические добавки, рафинированные масла, модифицированные крахмалы, мальтодекстрин, сиропы глюкозы, декстрозы, изоглюкозы и др. Очевидно, что для оценки качества именно этих продуктов может быть рекомендована методика композиционной эквивалентности.

Аналитические и экспериментальные исследования указывают на возможные нежелательные последствия генно-инженерной биотехнологии: аллергенные, токсические и антиалиментарные проявления, а также влияние на технологические и внешние потребительские свойства готового продукта на основе ГМИ. Первопричина таких последствий — рекомбинантная ДНК и возможность на ее основе экспрессии новых, не присущих данному виду растениеводческой продукции белков. Именно новые белки могут самостоятельно проявлять или индуцировать аллергенные свойства и токсичность ГМИ. Однако подавляющее большинство новых ГМИ не обладают аллергенностью и токсичностью.

Нежелательным эффектом ГМИ является возможность трансформации переносимого генетического материала. При этом могут отмечаться проявления нескольких генетических элементов: генов-промоторов, сигнальных пептидных генов, структурных генов и терминаторов, которые комплексно используются в генно-инженерной практике.

Нет единого мнения о целесообразности и безопасности применения так называемых маркерных генов. По замыслу биотехнологов, они необходимы для точной идентификации переносимого структурного гена и представляют собой бактериальные гены резистентности к известным антибиотикам (канамицин, стрептомицин). Большинство авторов едины в оценке безопасности маркерных генов для человека и считают, что их количества, высвобождаемые в желудочно-кишечном тракте, ничтожно малы (0,33-1 пг) по сравнению с общей массой разнообразных эукариотических ДНК (200-500 мг) в кишечнике, и в силу этого они не способны отрицательно повлиять на здоровье человека. Установлено, что маркерные гены не обладают прямой токсичностью, не участвуют в горизонтальном переносе генетического материала, не оказывают многочисленных побочных эффектов, а кодируемый ими белок не проявляет аллергенных и токсических свойств и не влияет на клеточные обменные процессы.

С 1 июля 1999 г. введен в действие особый порядок медикобиологической оценки и регистрации пищевой продукции, полученной из ГМИ, предусматривающий обязательную государственную регистрацию пищевых продуктов и продовольственного сырья, а также компонентов для их производства, полученных из ГМИ. Отдельные направления экспертизы распределяются между ведущими научными учреждениями страны.

Предусматриваются три направления оценки ГМИ: медико-биологическая, медико-генетическая и технологическая экспертизы (рис. 4.4). Предлагаемая методика комплексной оценки безопасности ГМИ испытана на генетически модифицированной сое линии 40-3-2 («Monsanto Со», США).

Объем и программа экспериментов по оценке безопасности ГМИ определяются результатами экспертизы сопроводительных документов, включающих разрешение на торговый оборот и использование в питании населения в стране-производителе, официальные данные об отсутствии отрицательного воздействия на здоровье человека и окружающую среду, результаты исследований химического состава.

Соя линии 40-3-2 содержит ген, определяющий ее устойчивость (раунд-ап — round-up) к гербициду глифосату, связанную со стабильностью ключевого фермента белкового метаболизма у растений — 5-енолпирувилшикимат-З-фосфатсинтазы (ЕС 2.5.1.19), ингибируемого глифосатом. Для получения заданного эффекта в геном сои методом генной инженерии с использованием вектора (плазмиды PV-GMGTO4) был введен ген из Agrobacterium СР4, кодирующий синтез гербицидоустойчивого фермента.

Генетически модифицированная соя линии 40-3-2 фирмы «Monsanto Со» зарегистрирована в установленном порядке в США, Канаде и странах Европейского союза (1994-1996 гг.) и разрешена для использования в питании населения без ограничений.

По данным литературы, генетически модифицированный фермент 5-енолпирувилшикимат-З-фосфатсинтаза содержится в соевых ГМИ в очень низких концентрациях (от 0,019 до 0,040 % в пересчете на сухую массу продукта). В экспериментах in vitro (в пробирке) и in vivo (на животных) показано, что данный фермент легко разрушается при нагревании и не сохраняется в нативном виде в желудочно-кишечном тракте млекопитающих. В экспериментах на рыбах, птицах, молочном скоте, цыплятах-бройлерах, мышах и

ИММУНОМОДУЛИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА

ВЛИЯНИЕ НА РЕПРОДУКТИВНУЮ ФУНКЦИЮ (ГОНАДОТОКСИЧЕСКОЕ, ЭМБРИОТОКСИЧЕСКОЕ И ТЕРАТОГЕННОЕ ДЕЙСТВИЯ)

КЛИНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ О КАЧЕСТВЕ И БЕЗОПАСНОСТИ

О

РАЗРЕШЕНИЕ НА ШИРОКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ПИЩЕВЫХ ЦЕЛЕЙ

О

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ

Рис. 4.4. Схема комплексной оценки пищевой продукции, полученной из ГМИ крысах показана обычная переносимость животными кормов, полученных из генетически модифицированной сои, устойчивой к глифосату; наблюдается отсутствие острой токсичности и аллергенных свойств.

Для комплексной оценки использовались соевые бобы — генетически модифицированные и выращенные с применением традиционной технологии (в качестве контроля), а также полученные из них белковые концентраты (фирма «ADM», США). Представленные белковые концентраты как из генетически модифицированной сои, так и из сои традиционной технологии содержат 70 % белка, 1 % жира, 20 % клетчатки.

Медико-генетическая оценка, проведенная в Центре «Биоинженерия» РАН, установила, что 99,9 % семян соевых бобов изучаемой линии содержат в геноме ген устойчивости к глифосату, в соответствии с заявленной генетической конструкцией. Технологическая экспертиза в Московском государственном университете прикладной биотехнологии Министерства общего и профессионального образования РФ показала, что генетически модифицированные соевые бобы линии 40-3-2 и полученный из них белковый концентрат не отличаются по органолептическим и функционально-технологическим свойствам (растворимости, эмульсионной стабильности, критической концентрации гелеобразования, водосвязывающей и жироудерживающей способности) от аналогичных традиционных продуктов.

Соевые бобы линии 40-3-2 и концентрат из них идентичны традиционной сое по содержанию белка и аминокислот, углеводов и жиров, витаминов и минеральных веществ. Между новыми и традиционными соевыми продуктами не выявлено достоверных различий по биологической ценности (коэффициент эффективности белка) и усвояемости белка.

Метод композиционной эквивалентности необходимо использовать в качестве первого этапа оценки безопасности ГМИ независимо от полученных результатов сравнения. Разработана технология оценки безопасности ГМИ, которая включает в качестве важнейшего анализируемого компонента неспецифические характеристики основных обменных и защитно-адаптационных клеточных механизмов, а также устанавливает сроки экспериментального наблюдения за животными не 90 дней, а не менее 5-6 мес.

В число основных метаболических показателей, требующих обязательного изучения в рамках гигиенической экспертизы, необходимо включать: активность ряда ферментов, позволяющих оценить общее органоспецифическое действие ГМИ; общую и неседи-ментируемую активность ферментов лизосом, отражающих состояние структур мембран клетки; активность ферментов микросомального окисления и других ферментов метаболизма ксенобиотиков и антиоксидантной ферментной системы, определяющих функциоНОРМАТИВНАЯ И МЕТОДИЧЕСКАЯ БАЗА ПО ОЦЕНКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

МЕДИКО- МЕДИКО-

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ

ОЦЕНКА ОЦЕНКА ^W

О

ГОСУДАРСТВЕННАЯ РЕГИСТРАЦИЯ

О ШИРОКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

О

ГИГИЕНИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ

Рис. 4.5. Технология оценки пищевой продукции, полученной из ГМИ

нальное состояние основных клеточных защитно-адаптационных механизмов.

Необходимость использования при оценке ГМИ параметров, отражающих характер адаптации организма к внешним условиям, обусловлена высокой неспецифической чувствительностью анализируемых систем к любому ксенобиотическому воздействию. При этом индукция ферментов может служить критерием воздействия на организм средового фактора (его роль в данном случае играет ГМИ). Отсутствие достоверной динамики изученных систем может рассматриваться как косвенное подтверждение полной эквивалентности генетически модифицированной пищи ее традиционному аналогу.

Исследования подтвердили полную идентичность генетически модифицированной сои линии 40-3-2, устойчивой к глифосату, традиционной сое — по пищевой и биологической ценности, усвояемости, показателям безопасности. Не выявлено каких-либо отклонений в токсикологическом эксперименте на лабораторных животных, не обнаружено аллергенного, иммуномодулирующего, мутагенного действия, индукции защитно-адаптационных систем и отдаленных последствий. У добровольцев, использовавших в рационе сою, не обнаружено явлений непереносимости, аллергических реакций и отклонений клинико-биохимических показателей.

Проведенные исследования позволили предложить эти методические подходы для оценки безопасности новых ГМИ. На рис. 4.5 дана схема технологии такой оценки.