Cât de toxice sunt organismele modificate genetic? (II)

Rezistenţa la erbicide este determinată fie de amplificarea producţiei în plantă a enzimei asupra căreia acţionează erbicidul, fie de apariţia unei enzime mutante, rezistente la acţiunea erbicidului, fie pur şi simplu de sinteza unor noi enzime, capabile să metabolizeze erbicidul (enzime de detoxifiere). Glifosatul acţionează asupra enzimei 5-enol-piruvilshikmat-3-fosfat-sintetaza (EPSPS), implicată în căile metabolice ale biosintezei aminoacizilor aromatici esenţiali.

Apariţia rezistenţei la glifosat a fost posibilă în urma transferului genei pentru EPSPS de la petunie (caz în care s-a obţinut creşterea rezistenţei la glifosat, ca urmare a creşterii activităţii enzimatice a EPSPS în plantele transgenice), respectiv în urma transferului unor gene bacteriene mutante, care permit sintetizarea unei forme a EPSPS rezistente la acţiunea erbicidului.

O altă direcţie de evoluţie a mecanismelor de control a rezistenţei la erbicide, este cea a transferului la plante, a unor gene codificatoare pentru enzime de detoxifiere. Au fost obţinute astfel, plante de tutun, tomate, cartof, bumbac şi lucernă, rezistente la următoarele erbicide: Bromoxinil (având ca enzimă de detoxifiere nitrilaza), Fosfinotricin (acetil-transferaza), Atrazin (glutation-S-transferaza).

Rezistenţa la viroze are ca fundament, transferul la plantele sensibile, a genelor care codifică proteina virală (capsida) şi obţinerea ARN antisens.

În cazul tomatelor cu coacere modificată, manipulările genetice au urmărit reducerea nivelului exprimării genelor pentru poligalacturonază, enzimă implicată în procesul de coacere. Acest lucru a fost realizat pe baza introducerii în plante a unei clone antisens, a genei pentru poligalacturonază. Plantele obţinute astfel, sunt capabile să sintetizeze un ARNm antisens, care hibridizează specific ARNm, pentru enzima endogenă. Se formează astfel, hibrizi dublu catenari de ARNm, care blochează traducerea mesajului genetic pentru poligalacturonază.

Plantele transgenice rezistente la unele insecte, au fost obţinute ca urmare a transferului unor gene plasmidiale, provenind de la bacteria Bacillus thuringiensis. Aceasta este o bacterie gram pozitivă, care la sporulare formează o formaţiune proteică numită “cristal parasporal”, “cristal proteic” sau B.t.- delta endotoxină. Cristalul proteic se prezintă sub mai multe forme: bipiramidal, cubic, sferic sau neregulat. În cadrul grupului Bacillus thuringiensis, există trei tipuri de cristale proteice, denumite patotipuri (A, B şi C). Patotipurile, sunt la rândul lor constituite din mai multe clase proteice. Astfel, clasa Cry I/patotip A, patogenă pentru lepidoptere, clasa Cry II/patotip A+B, patogenă pentru lepidoptere şi diptere, clasa Cry III/patotip C, patogenă pentru coleoptere, clasa Cry IV/patotip B, patogenă pentru diptere (v. cap. Pesticide biotehnologice produse de bacterii).

Orice modificare genetică pune organismul în faţa unei provocări noi. În cazul plantelor utilizate în alimentaţie, această nouă provocare trebuie evaluată din perspectiva riscurilor pe care noul produs genetic la presupune. Dacă în cazul aditivilor alimentari există suficiente cunoştinţe în legătură cu doza zilnică acceptată, fără a exista un răspuns toxic din partea organismului, în cazul organismelor modificate genetic, această cantitate critică de produs este dificil de evaluat. Conform conceptului geneticii clasice, o genă este echivalentă cu o proteină. Prin urmare, orice modificare genetică crează, cel putin teoretic, o proteină nouă, faţă de care reacţia sistemului imunitar este greu de anticipat, constituind astfel un risc.

Evaluarea noilor proteine sau substanţe neproteice din organismele modificate genetic, se face plecând de la un concept numit “substantial equivalence” (echivalenţă). Echivalenţa estimează potenţialul toxigen al unei noi substanţe, pe baza asemănării ei structurale, conformaţionale, funcţionale etc., cu un toxic cunoscut. Echivalenţa face apel la logica similitudinilor, considerând că pe măsură ce numărul similitudinilor dintre două substanţe creşte, creşte şi riscul ca aceste două substanţe să producă în organism o reacţie similară.

Asupra diverşilor componenţi proteici, exprimaţi în plantele modificate genetic, au fost făcute numeroase studii de toxicitate în special pe şoareci incluzând: analiza toxicitatăţii orale acute (prin administrarea digestivă a proteinei), analiza toxicităţii intravenoase (prin aplicarea proteinei într-o singură doză), studiul legării proteinelor la celulele epiteliului intestinal al mamiferelor, studiul potenţialului hemolitic, analiza digestibilităţii proteinei in vitro, analiza răspunsului imun, compararea secvenţelor proteinei cu cea a unor alergeni sau toxici cunoscuţi, studii de senzitivare prin administrare orală sau intraperitoneală etc.

Dintre compuşii proteici analizaţi astfel, menţionăm:

– acetolactat sintetaza din Arabidopsis thaliana;

– aciltioesteraza din Umbellularia celifornica;

– 1-aminociclopropan-1-acid carboxilic deaminaza din Pseudomonas chloraphis;

– β – glucuronidaza din Escherichia coli K12;

– bromoxinil nitrilaza din Klebsiella pneumoniae var ozaenae;

– proteina capsidală din virusul mozaicului castravetelui, virusul Y al cartofului etc;

– endotoxinele Cry1Ab şi Cry1Ac din Bacillus thuriengiensis var kurstaki;

– endotoxina Cry1F din Bacillus thuriengiensis var aizawai;

– endotoxina Cry3A din Bacillus thuriengiensis var tenebrionis;

– endotoxina Cry9C din Bacillus thuriengiensis var tolworthi;

– enzima 5-enolpiruvilshikmat-3-fosfat-sintetaza din Agrobacterium sp. CP4;

– enzima 5-enolpiruvilshikmat-3-fosfat-sintetaza din Zea mays;

– glifosat oxidoreductaza din Ochromobactrum anthropii LBAA;

– neomicin fosfotransferaza II din Escherichia coli Tn5;

– fosfilotricin acetiltransferaza din Streptomyces viridochromogenes şi Steptomyces hygroscopicus etc.

Aceste studii au arătat că în cazul produselor biotehnologice pe bază de Bacillus thuringiensis, nu există efecte toxice adverse, atunci când acestea au fost folosite în hrana şoarecilor. Studiile au arătat că la nivelul intestinului mamiferelor nu există receptori specifici pentru cristalele proteice bacteriene şi că acestea sunt eliminate din organism. De asemenea, preparatele pe bază de B.t. au manifestat toxicitate redusă, la inhalare, aplicare pe piele şi la contactul cu ochii rozătoarelor. Injectarea şoarecilor cu preparate pe bază de B.t., nu a determinat moartea acestora la doze mici şi medii, însă au putut fi puse în evidenţă inflamări ale ficatului şi diminuări temporare ale activităţii acstuia. Nu au fost puse în evidenţă îmbolnăviri specifice la femelele rozătoarelor hrănite timp de 2 ani cu hrană conţinând toxine bacteriene. Studiile realizate pe subiecţi umani nu au pus în evidenţă reacţii toxigene. Totuşi, în cazul porumbului transgenic, la care a fost exprimată gena pentru endotoxina Cry9C din Bacillus thuriengiensis var tolworthi, există o serie de suspiciuni privind potenţialul ei alergenic. Endotoxina proteică a fost modificată la restul de arginină din poziţia 164, prin înlocuirea acestuia cu un rest de lizină, astfel încât a crescut rezistenţa proteinei la atacul serinproteazelor (Harry A. Kuiper, Gijs A.Kleter, Hub P. J. M. Noteborn, Esther J. Kok, 2001, Assessment of the food safety issues related to genetically modified foods, The plant Journal, 27 (6), 503 – 528).

În plus, endotoxina astfel modificată, prezintă o serie de similitudini cu o serie de alergeni cunoscuţi, anume:

– greutatea moleculară (68 kDa);

– rezistenţa la degradarea proteolitică gastrică;

– posibilitatea să fie o glicoproteină;

– inducerea unui răspuns imunitar puternic (IgE) prin ingerare sau injectare peritoneală la şoareci, în contrast cu endotoxina Cry1Ab5;

– poate fi găsită intactă în fluxul sanguin al şoarecilor după ingerare.

Pe de altă parte, proteina Cry9C nu prezintă omologie a secvenţei de aminoacizi cu alergeni cunoscuţi sau cu proteine toxice.

Un succes deosebit al ingineriei genetice a fost reprezentat de diminuarea cantităţii de acid erucic din seminţele de rapiţă. Pentru acest lucru a fost nevoie de transferul unor gene de la Brassica napus şi Brassica Campestris. Acidul erucic, CH3(CH2)7CH=CH(CH)11COOH provoca la animalele de experienţă o serie de leziuni cardiace grave. Iniţial, conţinutul în acid erucic al plantelor de rapiţă a fost redus până la 5 % (raportat la conţinutul total în acizi graşi), însă în prezent, se consideră că rapiţa cu un conţinut scăzut de acid erucic trebuie să conţină acest acid în proporţie de maxim 2 %. Studiile efectuate pe uleiurile obţinute din plante de rapiţă modificate genetic, au arătat că principalii acizi graşi din compoziţia acestora sunt: acidul palmitic (2 – 6 %), acidul oleic (50 – 66 %), acidul linoleic (18 – 30 %) şi acidul linolenic (6 – 14 %).

Această distribuţie a acizilor graşi nu prezintă diferenţe semnificative în raport cu compoziţia în acizi graşi ai unor uleiuri comestibile provenite din alte surse, precum: soia, porumb, alune, floarea soarelui, masline etc. Studiile toxicologice efectuatate asupra şoarecilor, porcilor, câinilor şi maimuţelor, au arătată că numărul leziunilor miocardice la animalele hrănite cu uleiuri provenite din rapiţă modificată genetic, nu diferă semnificativ faţă de cele hrănite cu uleiuri provenite din alte surse. De asemenea, aceste studii au arătat că efectele toxice grave, se manifestă la animalele de experienţă, numai atunci când acestea sunt expuse la doze care transced doza anticipată de expunere a omului la uleiuri provenite din rapiţă modificată genetic.

În cazul tomatelor modificate genetic, studiile toxicologice au evidenţiat efectele transferului de gene asupra concentraţiei de α – tomatină din fruct. α – Tomatina este un glicozid toxic natural al tomatelor, care se găseşte în principal în frunzele verzi şi în fructele necoapte. Din aceste organe, tomatina a fost izolată şi hidrolizată. S-au obţinut două molecule de glucoză, o moleculă de galactoză, una de xiloză, precum şi un aglicon reprezentat de tomatidină (C. D. Nenitescu, 1974, Chimie organică, vol. II, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti).

Tomatidina

Nivelul de α – tomatină descreşte în fructul de tomate pe măsură ce acesta se maturează, de la 0,87 mg/g de fruct proaspăt la 0,45 mg/g în fructele galbene, respectiv la 0,36 mg/g în fructele roşii. Această cantitate scade rapid, după ruperea fructului copt de pe plantă. Metabolizarea tomatinei are loc în fruct, aceasta nefiind mobilă în plantă. Tomatina, spre deosebire de solanina din cartof, determină numai o inactivare minoră a acetilcolinesterazei, însă efectul său toxic este comparabil cu cel al solaninei.. Tomatina administrată digestiv la hamsteri, a determinat, apariţia unor modificări majore la nivelul mucoasei gastrice şi intestinale a acestora, similare celor produse de doze echimolare de solanină.

O serie de solanacee sălbatice, capabile de încrucişări cu plantele de cultură, conţin gene de rezistenţă la insecte. Dintre acestea, Lycopersicon hirsutum glabratum, prezintă o cantitate de 3,39 mg de tomatină / gramul de fruct proaspăt, adică de aproape patru ori mai mare decât în fructele plantelor de cultură.

Cu toate considerentele expuse mai sus, studiile efectuate până în prezent nu au putut determina efecte toxice la plantele transgenice de tomate, nici în cazul transgenelor pentru rezistenţă virală, nici în cazul plantelor rezistente la glifosat şi nici în cazul transgenelor cu coacere întârziată.

Un alt transfer genetic suspectat de implicaţii toxice şi alergenice, a fost realizat la soia. După cum se ştie, majoritatea plantelor leguminoase prezintă un deficit în aminoacizi cu sulf. Pentru a satisface necesităţile nutriţionale ale animalelor şi oamenilor s-a pus la punct o strategie genetică de modificare a balanţei aminoacizilor esenţiali din soia. Acest lucru a fost realizat prin transferul genei pentru 2S-albumină, o proteină ce conţine metionină într-un procent de 18 % şi alţi aminoacizi cu sulf în proporţie de 8 %, de la o specie de nuc brazilian (Bertholletia excelsa).

Nucile braziliene prezentau însă un istoric consistent privind reacţii anafilactice la o serie de indivizi sensibili. Prin urmare, în momentul în care s-a luat decizia transferului, a fost necesar să fie luat în calcul potenţialul alergenic al soiei modificate genetic. S-a colectat ser de la pacienţii alergici la nucile braziliene şi s-au făcut teste imunologice pentru a determina abilitatea proteinelor din soia transgenică, netransgenică şi a 2S-albuminei de a se lega de IgE. Rezultatele au demonstrat că potenţialul alergenic a nucilor braziliene se transmite, fără să-şi piardă reactivitatea, la soia modificată genetic, aceasta devenind alergenică pentru pacienţii sensibili la nucile braziliene.

Potenţialul alergenic al 2S-albuminei a fost studiat şi pe şoareci. Rezultatele obţinute nu au fost clare, nefiind identificat un complex 2S-albumina – IgE. Acest rezultat a fost pus însă pe seama toleranţei animalelor de experienţă la antigeni orali, consecinţă a depărtării filogenetice a acestora de om. Datorită riscurilor alergenice implicate, linia transgenică de soia nu a ajuns niciodată pe piaţă.

Tot la soia, a fost transferată şi gena pentru rezistenţă la glifosat, genă provenită din Agrobacterium sp. CP4 (CP4 EPSPS). Studiile efectuate în acest caz au urmărit evidenţierea unor posibile omologii ale secvenţelor de aminoacizi ale proteinei implicate, cu secvenţa de aminoacizi a unor alergeni cunoscuţi, precum şi digestibilitatea proteinei, masa, gradul de legare cu glucide sau gradul de glicozilare etc.

CP4 EPSPS nu a prezentat omologie semnificativă a secvenţei de aminoacizi cu nici una dintre proteinele alergenice cunoscute. Deşi criteriul de masă moleculară (46,4 kDa) se potriveşte cu cel a majorităţii alergenilor alimentari cunoscuţi (care au între 10 şi 70 kDa), proteina nu prezintă alte caracteristici similare alergenilor cunoscuţi. Mai mult, s-a constatat că aceasta este termolabilă şi digestibilă la nivelul sucurilor gastrice şi intestinale. După izolare şi purificare, s-a constatat că CP4 EPSPS nu este glicozilată, ceea ce este în contrast cu majoritatea proteinelor alergenice. Totodată, spre deosebire de majoritatea produselor alergenice, în care proteinele implicate sunt prezente în cantităţi mari, proteina CP4 EPSPS, este exprimată într-o cantitate foarte mică, de 0,08 % din proteina totală.

O altă direcţie a cercetărilor, a urmărit dacă transferul genei pentru rezistenţă la glifosat afectează sau nu cantitativ şi calitativ alţi alergeni endogeni din soia. Studiul a fost posibil prin prepararea unui extract proteic din flori de soia, derivate de la soia transgenică şi compararea reactivităţii serice a acestuia cu reactivitatea serică a altor 3 preparate, obţinute din cultivarii de soia nemodificate. Testele efectuate pe ser, care conţinea anticorpi IgE specifici pentru soia, de la 5 pacienţi alergici au arătat următoarele:

– cantităţile şi prezenţa proteinelor alergenice endogene a fost comparabilă în toate probele, ceea ce pledează pentru concluzia că transferul genetic nu a afectat în nici un fel reactivitatea alergenilor endogeni;

– nu există nici un motiv pentru ca transferul genei CP4 EPSPS să poată fi considerat un risc alergenic semnificativ.

După mai mulţi ani de aplicare practică, pe scară largă nu au fost înregistrate evenimente alergice deosebite la soia glifosat tolerantă.

Problema riscurilor toxicologice şi/sau alergice, s-a pus la majoritatea plantelor modificate genetic. Până în acest moment nu există nici o concluzie clară privind riscurile toxice sau alergenice ale transferului de gene, problema rămânând extrem de controversată. Orice transfer de gene la plantele comestibile crează un nou aliment. Impactul acestuia asupra siguranţei alimentare a populaţiei depinde de o serie de factori eterogeni, între care structura genetică şi comportamentul alimentar, nu sunt deloc de neglijat. Spre exemplu, alergiile la orez sunt foarte rare în lumea occidentală, dar sunt foarte comune în lumea asiatică. De asemenea, introducerea fructelor de kiwi în alimentaţia europenilor a determinat apariţia unor alergii la acestea, alergii necunoscute anterior.

Dovezile strânse până în acest moment sugerează că, atât ameliorarea convenţională cât şi ingineria genetică, pot altera alergenicitatea hranei într-un sens sau altul. Testele clasice pentru evidenţierea alergenilor sunt eficiente şi pentru identificarea alergenilor din plantele modificate genetic.

O problemă semnificativă studiată de specialişti este aceea a controlului alergenicităţii hranei, deoarece deşi produsele obţinute prin ameliorare convenţională prezintă aceleaşi riscuri alergice ca şi produsele transgenice, doar acestea din urmă sunt supuse în mod obligatoriu unor teste specifice, înainte de punerea lor pe piaţă.

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s