Genetické inžinierstvo ohrozuje živobytie budúcich generácií. Prečo nové genové techniky potrebujú prísnu reguláciu

Z hľadiska ochrany zdravia a životného prostredia je technický potenciál nových techník genetického inžinierstva (najmä technológia CRISPR/Cas) alarmujúci. Toto tvrdia dokonca aj vynálezcovia tejto technológie. Napríklad Jennifer Doudna, ktorá podala mnoho patentov na technológiu CRISPR, píše:

„Vzhľadom na to, aké radikálne sú dôsledky úpravy génov pre živočíšny druh a našu planétu, otvorenie komunikačných liniek medzi vedou a verejnosťou nebolo nikdy dôležitejšie ako je teraz.“ (Doudna & Sternberg „Crack in Creation“, 2017).

Preto tu uvedené príklady sa zameriavajú na ilustráciu rizík spojených s novou technológiou genetického inžinierstva (nazývanou tiež „nové genómové techniky“). Ak organizmy s modifikovaným genómom nebudú prísne regulované, ich uvoľnenie má potenciál ohroziť biodiverzitu a naše živobytie (pozri správu Genetic engineering endangers the protection of species).

Mnoho zainteresovaných strán sa otvorene snaží vyhnúť akejkoľvek otvorenej diskusii o týchto rizikách. Je to často kvôli ich ekonomickým záujmom o výskum, vývoj a marketing produktov s modifikovaným genómom. Našim cieľom je upozorniť na možné vplyvy na ľudí, prírodu a životné prostredie na základe dostupných vedeckých informácií.

Nové techniky umožňujú zásadné zmeny v genóme, a to aj bez vloženia iných génov. V mnohých prípadoch sú výsledkom zmeny biologických vlastností, napr. zmenené zloženie rastlín, ktoré presahujú zmeny dosiahnuteľné predchádzajúcimi konvenčnými metódami šľachtenia.

Na rozdiel od častých tvrdení, nové genové techniky nemožno postaviť na rovnakú úroveň ako konvenčné šľachtiteľské metódy alebo prirodzene sa vyskytujúce mutácie. Génové nožnice, ako napríklad CRISPR/Cas, sú biotechnologické mutagény, ktoré sa dajú použiť na obídenie prirodzených mechanizmov génovej regulácie a dedičnosti. Sprístupňujú genóm pre zmeny novým a oveľa zásadnejším spôsobom. Výsledné genetické zmeny sa zvyčajne významne líšia od genetických zmien „spontánnych“ alebo „náhodných“ mutácií.

Okrem toho v mnohých prípadoch nové techniky genetického inžinierstva spôsobujú aj špecifické nezámerné a nežiaduce účinky. Príkladom je neúmyselné vloženie cúdzích génov a zmeny v genóme na nesprávnom mieste.

Tieto nové techniky sa navyše často používajú v kombinácii so „starými“ metódami genetického inžinierstva, napríklad s „génovým delom“. Používajú sa na vloženie „génových nožníc“ do genómu cieľového organizmu, čo spôsobuje množstvo možných rizík.

Okrem toho to predstavuje veľké výzvy pri hodnotení environmentálnych rizík, napr. zmeny v zložení rastlín, ktoré môžu mať vplyv na potravinový reťazec alebo na interakciu a komunikáciu s prostredím. Ďalším významným rizikom sú geneticky modifikované organizmy, ktoré môžu pretrvávať a množiť sa v prostredí.

Naše príklady ukazujú, že pred rozhodnutím o bezpečnosti GMO musia byť detailne preskúmané ich genetické a biologické vlastnosti prípad od prípadu, berúc do úvahy konkrétne použité techniky. Aj nepatrné zásahy do genetického zloženia môžu mať obrovské účinky.

V našich (myslené od TESTBIOTECH) videách a brožúre „Čo je (ne) genetické inžinierstvo?“ vysvetľujeme základné rozdiely medzi konvenčným šľachtením a „starým“ a „novým“ genetickým inžinierstvom v šľachtení rastlín.

„Octomilky Monarch“ – Malý zásah s nesmiernymi následkami 

Drobné zmeny v jednotlivých bázových pároch génu môžu spôsobiť, že octomilky sa stanú rezistentné na toxíny produkované špecifickými rastlinami. Vďaka tomu môžu absorbovať jed a stať sa toxickými pre svojich predátorov. 

Ak sú geneticky modifikované organizmy schopné prežiť a rozmnožovať sa v životnom prostredí, niektorým z nich sa podarí rozšíriť ako „mimozemšťania“ do prirodzených populácií. Tento proces nemusí byť okamžite známy alebo navonok zrejmý. Keď sa problém prejaví, môže byť už neskoro. Genetické inžinierstvo tak môže ohroziť ochranu prírodných druhov.

Príklad: gén octomiliek (Drosophila melanogaster) bol manipulovaný pomocou génových nožníc CRISPR / Cas, aby bol podobný génu nájdenému u motýľov monarch (Danaus plexippus). Celkovou zmenou iba štyroch základných párov sa tak octomilky stali odolnými voči toxínom produkovanými určitými rastlinami. Vďaka tomu môžu octomilky absorbovať toxíny a stať sa jedovatými pre predátorov. Hromadné uvoľnenie takýchto múch by mohlo mať vážne následky na potravinový reťazec a ekosystémy.

Tento príklad ukazuje, že malé zmeny v jednom géne môžu mať významný vplyv na prírodu, aj keď do genómu nie sú vložené žiadne cudzie gény.

Ak tieto organizmy nebudú striktne regulované zákonom o genetickom inžinierstve, môžu nepozorovane uniknúť do životného prostredia; takto sa genetické inžinierstvo stáva hrozbou pre ochranu druhov.

Rok vydania: 2020

Ďalšie informácie: Karageorgi et al. (2019) Genome editing retraces the evolution of toxin resistance in the monarch butterfly, Nature

Bezrohý geneticky upravený dobytok – chyby génových nožníc objavené až po rokoch 

Dobytok bol geneticky upravený pomocou génových nožníc, aby sa zabránilo rastu rohov. O niekoľko rokov neskôr vedci našli kompletné sekvencie DNA, ktoré udeľujú dobytku rezistenciu na antibiotiká.

Použitie génových nožníc nie je také bezproblémové, ako sa často navrhuje. Časť problému: génové nožnice musia byť pred samotnou aktiváciou vložené do bunky. V prvom kroku sa DNA pre génové nožnice zvyčajne zavádza do buniek rastlín a zvierat často pomocou ďalších pomocných látok, ako sú napríklad gény z baktérií. Výsledkom tohto procesu je často neúmyselné vloženie cudzích génov do genómov upravovaných rastlín a živočíchov. Možných následkov je veľa, napr. v organizmoch môžu vznikať nebezpečné a problematické látky. Genetické chyby môžu spôsobiť náchylnosť rastlín a zvierat na choroby.

Chyby, ktoré vzniknú pri použití génových nožníc, možno ľahko prehliadnuť, ak sa nezohľadní skutočná zložitosť postupov. To je prípad dobytka, ktorý bol geneticky modifikovaný v rokoch 2015/2016 tak, aby bol bez rohov. Až v roku 2019 vedci zistili, že genetický materiál baktérií použitých pri tomto procese bol tiež zavedený do genetického materiálu hovädzieho dobytka. Okrem iného v genóme dobytka našli kompletné fragmenty DNA schopné generovať rezistenciu na antibiotiká. Ak sa geneticky upravený dobytok použije na chov podľa plánu, nežiaduce gény sa môžu rýchlo šíriť prostredníctvom stád dojníc.

Tento príklad ukazuje, že prv ako sa metódy genetického inžinierstva použíjú na poľnohospodárskych rastlinách alebo zvieratách, musia sa podrobne preskúmať všetky výsledné organizmy. Inak možno ľahko prehliadnuť neúmyselné zmeny v genóme. Využitie genetického inžinierstva nesmie viesť k rozšíreniu chorôb zvierat alebo k ohrozeniu našich zdrojov potravy.

Publikované: 2020

Ďalšie informácie: Norris et al. (2020) Template plasmid integration in germline genome-edited cattle, Nature Biotechnology

Geneticky úpravený ľaničník ohrozuje pôvodné, regionálne odrody 

Génové nožnice CRISPR / Cas sa použili na zmenu 18 miest v genóme ľaničníka. V USA sú tieto rastliny už deregulované, aj keď sú schopné pretrvávať a množiť sa vo voľnom prostredí a môžu sa tiež krížiť s prirodzenými populáciami.

Niektoré z týchto geneticky modifikovaných rastlín majú potenciál šíriť sa do poľnohospodárstva bez GMO, ako aj do životného prostredia a do prírodných populácií. V Európe sú to napr. repka a ľaničník. To by mohlo ohroziť zachovanie pôvodných druhov a regionálnych odrôd.

Mnoho vedcov v USA a EÚ sa zaujíma o geneticky upravený ľaničník (Camelina sativa). Jedným z cieľov je výroba agropaliva. Niektoré rastliny, v ktorých sa pomocou genových nožníc CRISPR / Cas zmenilo 18 miest v genóme, už boli na kultiváciu uvoľnené. Tieto rastliny vykazujú vzory genetických zmien a zmenenú kvalitu oleja, ktoré by nebolo možné alebo aspoň veľmi ťažké dosiahnuť pri konvenčnom šľachtení, aj keď sa génovou manipuláciou nevložili žiadne ďalšie gény.

Ľaničník je jednou z najstarších kultúrnych rastlín v Európe. Rastliny môžu prežiť a množiť sa v prostredí, ako aj preniknúť do prirodzených divorastúcich populácií. Odborníci varujú, že z pestovania geneticky modifikovaných rastlín môžu vyplývať riziká z dôvodu ich zmenenej kvality oleja a potenciálneho nekontrolovaného šírenia: napríklad kyseliny olejové tvorené v geneticky modifikovaných rastlinách môžu zmeniť rast a rýchlosť reprodukcie divých zvierat, ktoré sa nimi živia.

Problémy môžu tiež nastať, ak sa olejnaté semená náhodne dostanú do potravy a krmiva. V roku 2018 bol geneticky modifikovaný ľaničník bezpodmienečne uvoľnený na pestovanie v USA. Je zrejmé, že americké zákony zatiaľ nie sú dostatočné na to, aby zabránili šíreniu geneticky upravených organizmov: geneticky upravená tráva a repka sa už v niektorých oblastiach USA nekontrolovateľne množia.

Tento príklad ukazuje, že je potrebná zákonom požadovaná analýza na získanie presných informácií o genetických zmenách. Iba potom je možné rastliny podľa potreby identifikovať a zabrániť ich nekontrolovanému rozšíreniu.

V opačnom prípade by mohlo do životného prostredia uniknúť veľké množstvo organizmov, ktorých genetická výbava nie je prispôsobená ekosystémom. Mohli by ohroziť zachovanie nášho životného prostredia a tiež neúmyselne skončiť v našich potravín.

Rok vydania: 2020

Ďalšie informácie: Testbiotech (2019) Am I Regulated?

Geneticky upravené „super-svalnaté prasatá“ – ašpirácia na výrobu priemyselných potravín, nočná mora pre ošípané 

Na výrobu zvierat so zvýšeným rastom svalov na produkciu väčšieho množstva mäsa sa používajú nové metódy genetického inžinierstva. To, čo znie ako splnený sen o priemyselnej výrobe potravín, je nočná mora pre zvieratá.

Nové techniky genetického inžinierstva ako génové nožnice CRISPR / Cas sa používajú na vytvorenie napr. hospodárskych zvierat so zvýšeným rastom svalov. Používanie génových nožnícníc je však často problematické u zvierat, ako sú hovädzí dobytok a ošípané: jednotlivé bunky sa často odstránia z kože, potom sa geneticky upravia pomocou CRISPR / Cas a potom sa prevedú na embryonálne bunky pomocou klonovacích procesov, aké sa používajú napríklad pre Dolly ovca. Výsledkom sú nielen problémy so zmenenými génmi, ale aj s reguláciou génov, ktorá je klonovaním obzvlášť narušená. Mnoho zvierat sa narodí chorých a zomrú krátko po narodení.

Jeden konkrétny projekt, ktorý vedci uskutočňujú, je použitie techník genetického inžinierstva na produkciu takzvaných „zvierat s dvojitým svalstvom“. V rôznych pokusoch s ošípanými, kravami, ovcami a kozami sa uskutočnili pokusy o vypnutie génu pre myostatín (MSTN), ktorý riadi rast svalov. Vo výsledku by sa svalové bunky mali množiť neprirodzenou rýchlosťou.

To však môže spôsobiť značné problémy so zdravím zvierat: experimenty v Číne ukazujú, že iba osem prasiatok z 900 embryí prežilo s požadovanými zmenami v genóme. Mnohé tiež zomreli v prvých mesiacoch. Mladé prasiatka trpeli zdravotnými problémami, ako napríklad zosilneným jazykom. Po mnohých ďalších pokusoch sa narodili zdanlivo zdravé exempláre. Vypovedať o ich skutočnom zdraví je však ťažké, pretože boli predčasne usmrtené pre ďalší výskum.

Tento príklad ukazuje, že úprava genómu u hospodárskych zvierat nie je v žiadnom prípade bez vedľajších účinkov a je často spojená s utrpením zvierat. Riziko môže predstavovať aj konzumácia potravy pochádzajúcej z týchto zvierat.

Rok vydania: 2020

Ďalšie informácie: Wang K., et al. (2016) Efficient Generation of Orthologous Point Mutations in Pigs

Geneticky upravené huby – bezpečnosť je len fantázia 

V USA boli huby vytvorené pomocou nových metód genetického inžinierstva bez hlbšieho posudzovania povolené na trh v USA. Dôvod: gény boli „iba“ odstránené a pridané neboli žiadne.

Používanie CRISPR / Cas často nevyhnutne vedie k typickým vzorcom genetických zmien. Špecifická genetická informácia je často prítomná v genóme rastlín a tiež v jedlých hubách niekoľkokrát. Génové nožnice vystrihnú všetky miesta, kde sú zodpovedajúce génové sekvencie. Výsledkom je, že tieto rastliny vykazujú určitý vzorec genetickej modifikácie, ktorú by bolo často ťažké alebo nemožné dosiahnuť konvenčným šľachtením, aj keď nie sú vložené žiadne ďalšie gény. Výsledné nové kombinácie génov sú spojené s novými biologickými vlastnosťami a novými rizikami.

V USA boli jedlé huby vytvorené pomocou nových techník genetického inžinierstva CRISPR / Cas, aby sa zabránilo hnednutiu po prerezaní; huby mali mať dlhšie skladovanie a trvanlivosť. To sa dosiahlo zničením štruktúry určitého génu prítomného, korý je v hube prítomný v niekoľkých kópiách. Používanie CRISPR znamenalo, že sa huba zmenila na viacerých miestach súčasne. Takýto vzor genetickej zmeny by sa neobjavil spontánne.

Zodpovedný americký úrad APHIS schválil huby v apríli 2016. Podľa ich názoru bolo dostatočné, že vývojári huby povedali, že nebola vložená žiadna cudzia DNA. Na zistenie, či sa nezmenili ďalšie látky v hubách, neboli potrebné žiadne ďalšie skúmania. Neboli predložené ani žiadne údaje o nežiaducich zmenách v genóme. Výsledkom je, že neexistuje vedecká publikácia o tom, ako presne sa zámerne alebo neúmyselne zmenili vlastnosti týchto húb.

Tento príklad ukazuje: bez zákonom predpísaného postupu autorizácie nie je dostatok údajov na vyhodnotenie rizík konzumácie geneticky upravených organizmov.

Je obtiažne vyvinúť spoľahlivé metódy identifikácie týchto potravín, pokiaľ nie sú k dispozícii potrebné údaje. Overovacie metódy pritom vo všeobecnosti nepredstavujú problém.

Rok vydania: 2020

Ďalšie informácie: Waltz, E. (2016) Gene-edited CRISPR mushroom escapes US regulation (Nature)

Génové pohony – zásah do „zárodočnej línie“ prirodzenej rozmanitosti

Génové pohony sú určené najmä na zmenu voľne žijúcich druhov, pričom použitie sa zámerne neobmedzuje na pole alebo laboratórium. V súčasnosti prebiehajú diskusie o tom, či by sa tieto metódy mali používať u hmyzu, voľne žijúcich druhov zvierat alebo druhov burinných rastlín.

Nové techniky genetického inžinierstva možno tiež použiť na zmenu prirodzených populácií. Boli vyvinuté takzvané „génové pohony“ na zmenu, zdecimovanie alebo dokonca vyhladenie prírodných populácií, napr. škodcov. Podstatnou vlastnosťou génového pohonu je to, že dokáže obísť pravidlá prirodzeného dedičstva. Dodatočne vložené gény sa môžu v populácii šíriť rýchlejšie, ako by tomu bolo prirodzene. Génové nožnice CRISPR / Cas sú jedným z hlavných nástrojov používaných na tento účel: genetický materiál génových nožnic je pevne zakotvený v genóme modifikovaného organizmu a kopíruje sa znova a znova v nasledujúcich generáciách. Všetci potomkovia budú niesť tento gén, zatiaľ čo v prírodných podmienkach by to bola v priemere iba polovica potomkov v každej generácii.

Táto technológia je určená pre použitie napríklad na octomilky považované za škodcov v poľnohospodárstve, komáre, ktoré môžu prenášať choroby, a škodlivých hlodavcov. Môže sa tiež použiť na boj proti inváznym druhom alebo rastlinám, ktoré sa považujú za burinu. Problém: po vypustení je ťažké experiment zastaviť. Aj keby došlo k poškodeniu ľudí a životného prostredia, často by neexistovala účinná metóda odstraňovania geneticky upravených organizmov zo životného prostredia. Dlhodobé následky nie je možné spoľahlivo odhadnúť.

Technická charakteristika geneticky upravených organizmov alebo dokonca laboratórne experimenty nie sú dostatočné na odhad všetkých relevantných rizík, ktoré môžu nastať v budúcich generáciách a pri interakcii s životným prostredím. Z hľadiska zásady predbežnej opatrnosti preto nemožno povoliť nekontrolovateľné úniky.

Tento príklad ukazuje, že uvoľňovanie geneticky upravených organizmov, ktorých šírenie nie je možné kontrolovať, nesmie byť povolené.

Nie je možné nijako spoľahlivo odhadnúť dlhodobé následky ich prepustenia. Ak kontrola zlyhá, môžu sa vážne poškodiť ekosystémy a urýchliť vyhynutie druhov. Riziko je tiež značné pre ľudí, keby sa mali prenášať napríklad nové choroby.

Rok vydania: 2020

Ďalšie informácie: Gantz V.M. & Bier E. (2015) The mutagenic chain reaction: A method for converting heterozygous to homozygous mutations

Then et al. (2020) Spatiotemporal Controllability and Environmental Risk Assessment of Genetically Engineered Gene Drive Organisms from the Perspective of European Union Genetically Modified Organism Regulation

Geneticky upravené stromy – koniec lesov, ako ich poznáme?

Lesné stromy, ako sú topole, sa tiež geneticky upravujú. Problém: Nie je možné zaviesť spoľahlivé hodnotenie rizika, pretože lesné stromy majú rôzne a zložité interakcie s prostredím.

Mali by sme použiť techniky genetického inžinierstva, aby sme sa vyhli vyhynutiu niektorých druhov stromov? V USA prenosom génov z pšenice sa gaštany údajne stali odolnými voči niektorým plesňovým chorobám. V súčasnosti sa v USA vedie debata o tom, či by sa tieto geneticky upravené stromy mali teraz uvoľňovať na výsadbu bez ďalších požiadaviek.

Mnoho odborníkov varuje, že stromy môžu žiť niekoľko sto rokov a v tomto období prechádzajú rôznymi štádiami rastu, kvitnutia, tvorby semien a starnutia. V dôsledku toho sa môžu vyskytnúť účinky, ktoré neboli pozorované v prvých niekoľkých rokoch. Počas svojej životnosti budú stromy tiež vystavené rôznym zmenám vo svojom prostredí, napríklad klimatickým zmenám. Výsledný stres môže zmeniť ich génovú reguláciu a biologické vlastnosti.

Lesné stromy interagujú so svojím prostredím mnohými spôsobmi, napr. prostredníctvom koreňových húb, hmyzu, divých zvierat a iných druhov rastlín. Stromy v priebehu svojho života produkujú obrovské množstvo peľu a semien, ktoré sa dajú vo vetre transportovať niekoľko kilometrov. Umelo modifikovaný genetický materiál sa môže šíriť prostredníctvom peľu, semien a v prípade topoľov aj prostredníctvom výhonkov rastúcich v prostredí. Ak sa geneticky upravené stromy rozšíria do prirodzených populácií, je veľmi ťažké predpovedať dôsledky.

Stručne povedané, časové obdobia, ktoré by bolo potrebné zohľadniť pri hodnotení rizika, sú príliš dlhé a možné interakcie príliš zložité. Nie je v žiadnom prípade nepravdepodobné, že stromy alebo ich potomkovia vyvinú vlastnosti v reakcii na rôzne stresové faktory, ktoré sa pôvodne u prvej generácie geneticky upravených stromov nepozorovali. To môže oslabiť prirodzené populácie stromov a narušiť alebo dokonca zničiť súvisiace ekosystémy.

Vedci v Číne, USA a Švédsku používajú CRISPR na genetické inžinierstvo lesných stromov. Prvá žiadosť na uvoľnenie topolov s takouto génovou manipuláciou bola vo Švédsku v roku 2016. Tieto stromy vykazujú celú sériu zmien v ich genóme: je ovplyvnené kvitnutie, rast, tvorba konárov, listov a koreňov. Cieľom vedcov je vytvoriť stromy s výrazne odlišnými vzormi rastu a vzhľadom. Ekonomické ciele v tejto oblasti zahŕňajú zrýchlený rast a zmenenú kvalitu dreva pre použitie v drevárskom a papierenskom priemysle.

Tento príklad ukazuje, že uvoľnenie geneticky modifikovaných stromov ohrozuje ekosystém lesov, najmä ak sa môžu šíriť v prostredí a ich modifikované gény sa dostanú k prirodzeným populáciám. Z hľadiska zásady predbežnej opatrnosti nie je možné povoliť nekontrolovateľné úniky geneticky upravených stromov.

Rok vydania: 2020

Ďalšie informácie: Testbiotech report „Genetically engineered organisms are a threat to nature conservation“

Geneticky upravená pšenica – špecifické vzorce genetickej modifikácie 

Genóm pšenice je obrovský. Použitie génových nožníc CRISPR / Cas na genóme pšenice preto vytvára špecifické vzorce genetických modifikácií, ktoré sú často jedinečné a nemožno ich dosiahnuť bežným šľachtením.

Pred použitím nových metód, ako sú génové nožnice CRISPR / Cas, sa na zavedenie génových nožníc do genetického materiálu cieľového organizmu často používajú staršie metódy genetického inžinierstva. To môže vyvolať konkrétne nežiaduce zmeny. Okrem toho je vzor genetickej modifikácie spôsobenej novými metódami často jedinečný a nedá sa dosiahnuť konvenčným chovom. To platí aj pre prípady, keď do genómu nie sú vložené žiadne ďalšie gény.

Vedci pracujúci pre americkú spoločnosť Calyxt sa zamerali na skupinu gluténových proteínov (gliadínov) v pšenici, o ktorých sa predpokladá, že spôsobujú zápalové ochorenia čriev (celiakia). Tieto gény sa vyskytujú v rámci veľkej rodiny génov, ktoré sú prítomné v takzvaných génových klastroch (t.j. vo viacerých kópiách) na rôznych miestach v genóme.

Doteraz konvenčné šľachtenie nedokázalo znížiť veľký počet génov a kópií génov. Vedcom sa pomocou génových nožníc CRISPR / Cas podarilo prvýkrát v roku 2018 vypnúť veľké množstvo týchto génov: 35 z 45 génov produkujúcich gliadíny bolo „vypnutých“. Výsledkom je jedinečný model genetickej modifikácie pšenice.

Môže to však tiež spustiť nechcené biologické vlastnosti, napr. zmeny v zložení rastlín. Z tohto dôvodu musia byť tieto rastliny podrobne preskúmané, aby sa určili riziká, aj keď na dosiahnutie tejto novej kombinácie génov neboli vložené žiadne ďalšie gény.

Modifikácia rastlín prebehla v niekoľkých etápách: najskôr sa vyprodukovali pomocou starších metód genetického inžinierstva transgénne rastliny pšenice (pomocou tzv. génového dela). Dôvod: do rastliny sa najskôr musí zabudovať bielkovina (enzým) pre génové nožnice. Na tento účel musí byť do genómu rastlín vložený bakteriálny gén na tvorbu tohto enzýmu.

Až v druhom kroku sa nová metóda genetického inžinierstva (t.j. úprava genómu) použije na „ostrihnutie“ príslušných génov tak, aby stratili svoju funkciu. Tento dvojstupňový proces je typický pre aplikácie génových nožníc, ktoré sa musia vždy zaviesť do buniek pred tým, ako začnú byť aktívne. Takéto postupy sa uplatnili na takmer všetky rastliny s upraveným genómom, ktoré sú doteraz registrované alebo schválené na kultiváciu v USA.

Jeden dôsledok: v rastlinách sa nachádzajú aj zložky transgénov (vrátane tých z baktérií), ktoré sa vedci pokúšajú odstrániť v neskoršom štádiu šľachtenia. Okrem toho „shotgun metóda“ bežne používaná v staršom genetickom inžinierstve často spúšťa celý rad ďalších nežiaducich zmien v genóme. Môžu sa neúmyselne objaviť nové látky, ktoré je ťažké nájsť.

Tento príklad ukazuje:

(1) Rastliny, ktoré sú zmenené pomocou nových techník genetického inžinierstva, musia byť starostlivo preskúmané na prítomnosť nežiaducich zmien. Musia byť zahrnuté všetky fázy príslušného procesu.

(2) Rastliny s upraveným genómom navyše často vykazujú kombinácie génov a vlastnosti, ktoré sa dajú pri bežnom šľachtení nedajú dosiahnúť, alebo veľmi len veľmi ťažko. Je potrebné starostlivo preskúmať riziká pre ľudí a životné prostredie.

Rok vydania: 2020

Ďalšie informácie: Sanchez-Leon et al. (2018) Low-gluten, nontransgenic wheat engineered with CRISPR/Cas9. Plant Biotechnology Journal

Geneticky upravené koraly – geneticky upravené na prispôsobenie sa klimatickým zmenám 

Oficiálnym cieľom genetickej úpravy koralov využitím CRISPR je zdanlivo posilniť ich adaptabilitu na zmenu klímy a zvýšené teploty. Koraly sú však zložité organizmy a závislé na symbióze mikroorganizmov.

Môže genetické inžinierstvo pomôcť pri klimatických zmenách s vymieraním druhov? Toto je bežné tvrdenie. Koraly, respektíve mikroorganizmy žijúce v symbióze s nimi, by sa mali meniť s CRISPR / Cas9, aby sa posilnila ich adaptabilita na zmenu podnebia a zvýšené teploty.

Koraly sú však komplexné organizmy, ktoré sa spoliehajú na symbiózu s mikroorganizmami, ktoré produkujú látky potrebné na ich prežitie. Predpokladá sa, že táto symbióza hrá dôležitú úlohu aj pri bielení koralov. Počiatočné nápady, ako používať nové techniky genetického inžinierstva a génové nožnice CRISPR / Cas na ochranu koralov pred poškodením vyvolaným teplom, sú už predložené.

Existujú tiež rôzne mechanizmy, pomocou ktorých sa koraly môžu prírodným spôsobom adaptovať na zmenu podnebia, ale zďaleka im úplne nechápeme. Zároveň nie je známe, ako by sa interakcie medzi koralmi a ich symbiontmi zmenili zásahmi genetického inžinierstva. Okrem toho existuje tiež problém, že geneticky upravené organizmy nemožno po uvoľnení z koralových útesov odstrániť. Intervencie genetického inžinierstva v takýchto zložitých systémoch môžu mať za následok značné dlhodobé narušenie interakcií medzi koralmi a ich symbiontmi.

Tento príklad ukazuje: neopatrné použitie genetického inžinierstva ohrozuje ochranu druhov. Existuje značné riziko, že dôjde k destabilizácii ekosystémov a urýchleniu straty druhov.

Rok vydania: 2020

Ďalšie informácie: Testbiotech report „Genetically engineered organisms are a threat to nature conservation“

Turbo buriny – prehliadnuté riziko nekontrolovaného šírenia 

Väčšina v súčasnosti pestovaných geneticky upravených rastlín má oveľa vyšší potenciál pre nekontrolované šírenie v životnom prostredí, ako sa očakávalo. Už viac ako 20 rokov je toto riziko „prehliadané“.

Často sa tvrdí, že používanie geneticky upravených rastlín doteraz dokázalo bezpečnosť tejto technológie. To však nie je pravda. Mnohé z rizík neboli podrobne preskúmané. A aj keď sa neprejavili všetky obavy, existuje dostatok príkladov toho, čo sa zvrtlo a dlho sa prehliadalo.

Jeden z týchto príkladov mal značné následky na životné prostredie a poľnohospodárstvo: geneticky modifikované plodiny rezistentné na glyfosát sa pestujú komerčne už viac ako 20 rokov a sú celosvetovo najbežnejšie používaným geneticky upraveným osivom. Do genómov týchto plodín bol vložený cudzí gén na tvorbu ďalšieho enzýmu. Tento gén sa tiež prirodzene vyskytuje v rastlinách, ale nie je dostatočný v prírodnej forme na ich ochranu pred herbicídom. Okrem toho bola väčšina geneticky upravených rastlín pestovaných v Argentíne, Brazílii a USA (sója, kukurica, bavlna, cukrová repa a repka olejná) upravená tak, aby obsahovali určité ďalšie varianty týchto enzýmov EPSPS (5-enolpyruvylshikimate-3-fosfát (EPSP) syntáza).

Podľa výsledkov výskumu publikovaných v roku 2018 čínskymi vedcami, ktorí skúmali typ žeruchy obyčajnej, ktorá sa často používa ako modelová rastlina, zvyšujú tieto enzýmy tvorené v týchto rastlinách nielen odolnosť rastlín voči glyfosátu, ale tiež ovplyvňujú metabolizmus rastlín, ktorý riadi rast a plodnosť . To môže viesť k tomu, že potomok rastlín vytvorí viac semien a bude odolnejší voči stresom okolia. Ako možnú príčinu pozorovaných účinkov vedci uvádzajú interakcie s prírodným rastlinným hormónom auxínom. Tento rastlinný hormón reguluje rast, plodnosť a prispôsobenie sa stresu v prostredí.

Toto zistenie vyvracia predchádzajúce predpoklady hodnotenia rizika týkajúceho sa možného nekontrolovaného šírenia: ak sa rastliny geneticky upravené krížia s prirodzenými populáciami, potomstvo má jasnú výhodu v prežití a môže sa šíriť oveľa rýchlejšie, ako sa doteraz myslelo.

Nové štúdie ukazujú, že toto environmentálne riziko závisí od samotného dodatočne vloženého génu (a dodatočne vytvoreného enzýmu) – a nie, ako sa predtým predpokladalo, iba od použitia glyfosátu. Stresové podmienky, ako je teplo a sucho, môžu účinok ešte zosilniť.

Dôkazy o neočakávane vysokom potenciáli rozšírenia týchto transgénnych rastlín už boli preukázané v predchádzajúcich štúdiách. Napriek tomu Európsky úrad pre bezpečnosť potravín EFSA a biotechnologický priemysel vždy tvrdili, že ďalší enzým EPSPS by rastlinkám nepriniesol prínos pre prežitie, keby neboli dodatočne ošetrené glyfosátom.

Nový výskum z Číny však ukazuje, že gény, ktoré sú dodatočne zabudované do rastlín, môžu zvýšiť riziko ich šírenia v životnom prostredí, aj keď sa nepoužíva žiadny glyfosát. Výsledkom by mohlo byť, že sa geneticky upravené rastliny stanú z dlhodobého hľadiska inváznymi a nahradia prirodzené druhy.

Pre poľnohospodárstvo sú dôležité ďalšie aspekty. Niektoré druhy burín sa úspešne adaptujú na použitie glyfosátu: môžu zvyšovať aktivitu príslušných génových segmentov a prirodzeným spôsobom zvyšovať účinok enzýmov EPSPS. Potomstvo buriny je potom tiež chránené pred použitím herbicídu.

Nové výsledky výskumu naznačujú, že tieto buriny môžu tiež dosiahnuť vyššiu biologickú zdatnosť. Rozsiahla kultivácia geneticky upravených rastlín môže preto viesť k tomu, že prostredníctvom týchto adaptačných mechanizmov sa vytvorí čoraz viac burín. V krajinách, kde sa pestujú geneticky upravené rastliny rezistentné na glyfosát, sa buriny rezistentné na herbicídy skutočne šíria oveľa rýchlejšie, ako sa pôvodne očakávalo.

Tento príklad ukazuje: Ak dôjde k uvoľneniu geneticky upravených organizmov, poškodenie životného prostredia môže zostať nezistené po dlhú dobu. Súčasné hodnotenie rizika nie je dostatočné na zaistenie bezpečnosti rastlín.

Rok vydania: 2020

Ďalšie informácie: Fang, J. Et al. (2018) Overexpressing Exogenous […] (EPSPS) […] Front. Plant S

Text bol poskytnutý na preklad od inštitútu Testbiotech (originálna verzia textu).