Генно-модифицированные источники пищевой продукции. Генетически модифицированные источники пищевых продуктов

Существует множество заблуждений относительно опасности использования в пищу генетически модифицированных продуктов. И большинство из этих заблуждений имеет под собой нравственно-этическую и религиозную основу. Долг учёных - разъяснять в доступной для обывателей форме все плюсы и минусы использования генно-модифицированных источников пищевой продукции (далее ГМИ) с целью предотвращения необоснованно отрицательного восприятия достижений генной инженерии и предоставления возможности каждому производить осознанный выбор продуктов питания, необходимых для жизнедеятельности.

Организмы, подвергшиеся генетической трансформации, называются трансгенными. Но не все трансгенные организмы могут стать ГМИ пищевой продукции. Если такие организмы способны к воспроизводству и передаче новой генетической информации, то они являются генно-модифицированными (далее ГМО).

Рассмотрим предпосылки создания ГМО. Увеличение численности населения Земли приводит к потребности в организмах с заданными свойствами: устойчивостью к засухе, холоду, вредителям, проч.; высокой урожайностью; крупными плодами; др. Кроме того, развитие биологической науки и технологий создали условия для реализации этих целей.

Трансгенные растения в зависимости от признаков, контролируемых перенесёнными генами, делятся на:

устойчивые к гербицидам;

устойчивые к насекомым-вредителям;

устойчивые к гербицидам и насекомым вредителям;

устойчивые к вирусам, бактериальной и грибной инфекции;

устойчивые к абиотическим факторам (холоду, жаре, засухе, проч);

растения для пищевой и фармацевтической промышленности;

растения для очистки почв, вод и т.д.

Выведение организмов, обладающих этими свойствами, возможно с использованием традиционной селекции и генной инженерии.

Традиционная селекция растений в течение длительного периода времени отбирает из поколений растений организмы с желаемыми свойствами и путём их скрещивания усиливает проявление этих свойств.

Генная инженерия, используя технику и технологию современной молекулярной биологии, внедряет в гены участки, отвечающие за те или иные свойства, вызывая тем самым проявление этих свойств у новых поколений растений.

При этом генная инженерия использует следующие основные методики трансформации растений:

использование особых ферментов, способных распознавать участки ДНК, расщеплять их на участки и сшивать в другой последовательности. Данная методика была использована на заре развития генной инженерии;

метод биологической баллистики: внедряемые в ДНК гены наносятся на вольфрамовые или золотые частица, а особые биологические пушки выстреливают этими частицами по направлению к хромосомам - молекулам-мишеням. Сегодня это самая распространённая методика.

Любые продовольственное сырьё или продукт питания можно исследовать на предмет выявления присутствия в них ГМИ. "Для обнаружения специфических участков нуклеиновых кислот используются два основных направления: непосредственное выявление искомой молекулы-мишени с использованием меченых гибридизационных систем и детекция молекул-мишеней после предварительного увеличения их количества" Закревский В.В. Безопасность пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище: Практическое руководство по санитарно-эпидемиологическому надзору. - СПб: ГИОРД, 2004. - С. 94..

Какие потенциальные опасности рассматриваются при использовании генно-модифицированных культур? Если допустить бесконтрольное использование трансгенных организмов в хозяйственной деятельности и их распространение природе, то возможны следующие последствия:

нежелательные гены путём свободного скрещивания будут перенесены в дикорастущие виды, и дикорастущие виды станут терпимыми к гербицидам, вирусам и насекомым, проч. (биологическая опасность использования ГМИ);

пищевые растения изменят биологическую и пищевую ценность, будут вызывать мутации, аллергии, станут токсичными для животных и человека (пищевая опасность ГМИ).

С целью снижения или исключения потенциального риска для живой природы и здоровья человека от применения ГМИ пищи необходимо осуществлять:

контроль за генно-инженерной деятельностью, производством, выпуском и реализацией ГМО;

медико-генетическую, технологическую и медико-биологичес-кую оценку ГМИ;

мониторинговые мероприятия.

С целью контроля биобезопасности ГМИ производят следующее. Сначала изучают встроенную в ген конструкцию и сравнивают её с заявленной. Потом выясняют, так ли встроенный ген влияет на свойства растения, как заявлено. Обращают особое внимание на перенос генов бесполым и половым путём. Изучают подверженность трансгенных организмов болезням, а так же, что может произойти, если внедрённые гены попадут в другие культуры путём свободного скрещивания, как изменится восприимчивость последних к болезням и вредителям, как генетический продукт повлияет на другие виды растений и животных.

Экспертизу пищевой продукции из ГМИ осуществляют по следующим направлениям.

Последовательно производят медико-генетическую оценку (изучение заявленного внедрённого гена на молекулярном и клеточном уровне и его влияния на растение, другие растения, животных, человека), технологическую оценку (изучение органолептических, потребительских и технологических свойств продукта из ГМИ) и медико-биологическую оценку. По результатам медико-биологической оценки проходят клинические испытания, выдаётся заключение о качестве и безопасности продукции из ГМИ. Когда первая продукция из нового ГМИ была апробирована, производят гигиенический мониторинг, и, если его результаты положительны, то даётся разрешение на широкое применение ГМИ для пищевых целей.

Медико-биологическая оценка включает:

изучение химического состава,

оценку биологической ценности и усвояемости на лабораторных животных,

токсикологические исследования на лабораторных животных (5-6 мес),

оценка алергенных, мутагенных свойств и воздействия на репродуктивные функции лабораторных животных.

Система безопасного получения, использования, передачи и регистрации ГМО в России представлена на рисунке 4.

Рис.4.

В настоящее время в России прошли полный цикл всех необходимых исследований и разрешены для использования в пищевой промышленности и реализации населению 11 видов пищевой продукции растительного происхождения, полученных с применением трансгенных технологий: 3 линии сои, устойчивые к пестицидам; 3 линии кукурузы, устойчивые к пестицидам; 2 линии кукурузы, устойчивые к вредителям; 2 сорта картофеля, устойчивых к колорадскому жуку, и 1 линия сахарной свеклы, устойчивой к глифосату.

В соответствии с Постановлением главного государственного санитарного врача РФ №149 от 16.09. 2003 г. "О проведении микробиологической и молекулярно-генетической экспертизы генетически модифицированных микроорганизмов, используемых в производстве пищевых продуктов" санитарно-эпидемиологической экспертизе в ГУ НИИ питания РАМН и ГУ НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи РАМН также подлежит следующая продукция, полученная с использованием генетически модифицированных микроорганизмов.

1. Сыры, полученные с использованием дрожжевых затравок, экспрессирующих рекомбинантный химозин.

2. Пиво, полученное с использованием генетически модифицированных дрожжей.

3. Молочная продукция, полученная с использованием "стар-терных" культур.

4. Копченые колбасы, полученные с использованием "стартер-ных" культур.

5. Пищевые продукты, технология приготовления которых предусматривает использование кисломолочных бактерий-продуцентов ферментов.

6. Пробиотики, содержащие генетически модифицированные штаммы.

В странах ЕС пищевая продукция, содержащая ГМИ, снабжена специальными этикетками. В США специальная маркировка не требуется, если продукция и так признана безопасной.

В России на упаковку наносится информация: Генетически модифицированная продукция "____________", полученная из генетически модифицированных источников "___________", содержит компоненты, полученные из генетически модифицированных источников.

Обязательной маркировке подлежат следующие продукты из ГМИ:

из сои - концентрат белковый соевый, соевая мука, соевое молоко и т.д.;

из кукурузы - кукурузная мука, попкорн, кукуруза консервированная и т.д.;

из картофеля - картофель для непосредственного употребления в пищу, пюре картофельное сухое, картофельные чипсы и т.д.;

из томатов - томатная паста, пюре, кетчупы и т.д.;

из сахарной свёклы - меласса, пищевые волокна.

Стремление на протяжении человеческой истории к повышению пищевой ценности и безопасности пищи, обеспечению доступности продовольствия реализовывалось через совершенствование селекции растений и сельскохозяйственных животных, выращивания, уборки и хранения сельскохозяйственной продукции, а также способов переработки и хранения готовых пищевых продуктов. Применяемые подходы к улучшению качества и доступности пищевых продуктов привели к изменению генетики и физиологии организмов, используемых для производства продовольствия. Путем селекционного выведения растений и животных или отбора лучших штаммов микроорганизмов (бактерий, грибов) или путем целенаправленного введения мутаций, дающих желаемые свойства источников продовольствия, была коренным образом изменена организация генома этих организмов. Традиционные программы селекции сельскохозяйственных культур позволили добиться высоких результатов в умножении и усилении положительных свойств родственных растений. Однако продолжать повышение урожайности такими методами в настоящее время стало невозможно. Другой огромной проблемой является непредсказуемый и неконтролируемый характер болезней сельскохозяйственных культур.

Начавшееся сравнительно недавно использование в производстве пищевых продуктов методов, которые объединяются общим термином «генетическая модификация», или получение пищи из генетически модифицированных источников, привлекает к себе повышенное внимание и даже предвзятое отношение общественности. Методы генетической модификации позволяют изменить организацию генетического материала целенаправленно, быстро и уверенно, как это было невозможно при традиционных методах селекции. Однако цели генетической модификации и традиционных методов селекции одни и те же.

Таким образом, генетическая модификация - это лишь одна из современных технологий производства пищевых продуктов. В настоящее время для пищевых целей рассматриваются только растительные генетически модифицированные источники пищи. Для производства пищевых продуктов никакие животные генетической модификации пока не подвергаются. Однако, понимая интенсивность исследований и быстроту получения научных данных, данное заявление может оказаться устаревшим сразу после выхода в свет этой книги.

Термин «генетическая модификация» используется для обозначения процесса, посредством которого можно изменить организацию генетического материала, используя для этого метод рекомбинантных ДНК. Этот процесс включает использование лабораторных методов введения, изменения или вырезания участков ДНК, содержащих один или более генов. Отличие генетической модификации от обычных методов скрещивания заключается в возможности манипулировать отдельными генами и переносить гены между разными видами растений, животных и микроорганизмов, которые не поддаются скрещиванию.

Первые трансгенные растения были выведены в 1984 г. К 2000 г. генетической модификации подверглись около 100 видов растений. Однако сельскохозяйственное значение имеют в настоящее время лишь 8-10 культур. Несколько видов растений модифицированы с целью изменения состава и пищевой ценности, однако в настоящее время такие культуры не разрешены к сельскохозяйственному производству и получению пищевых продуктов. Большинство генетически модифицированных культур первого поколения (выращиваемые в производственных объемах) представляют собой культуры, модифицированные с целью только повышения урожайности, облегчения процесса уборки и переработки, лучшей сохранности или комбинации этих качеств. Это достигается путем придания устойчивости к болезням, вызываемым вирусами, бактериями, грибами, устойчивости к насекомым или к действию гербицидов. Немаловажным стимулом к созданию генетически модифицированных культур является снижение вынужденного применения инсектицидов и других пестицидов с широким спектром действия.

Для выведения растений, защищенных путем генетической модификации от вредных насекомых, применяется несколько методов. Наиболее распространен метод включения и экспрессии генов, полученных из почвенной бактерии Bacillus thuringientis(Bt) . Эти бактерии вырабатывают во время спорообразования кристаллы белка (дельта-эндотоксин), обладающего инсектицидным действием. Препараты из спор бактерий или выделенного белка на протяжении многих лет используются в качестве инсектицидов. В сельскохозяйственных культурах, генетически модифицированных с целью экспрессии токсинов В1, защита от насекомых осуществляется с помощью того же механизма. Токсины вырабатываются в неактивной форме, которая активируется кишечными протеиназами насекомого. Токсин прикрепляется к рецепторам в кишке и повреждает ее.

Генетически модифицированные источники продовольствия

У млекопитающих, в том числе и у человека, таких рецепторов нет. Поэтому токсины В1 обладают избирательной токсичностью для насекомых и нетоксичны для млекопитающих.

Другие гены-инсектициды, которые используются при выведении генетически модифицированных культур, кодируют растительные лектины, ингибиторы пищеварительных ферментов организмов-вредителей (протеаз и амилаз), или участвуют в биосинтезе вторичных метаболитов растений.

Генетически модифицированные растения, устойчивые к гербицидам, были получены путем введения в растения гена, выделенного из одного из почвенных микроорганизмов.

Для повышения вирусоустойчивости генетическая модификация позволяет применить другой подход - «иммунизацию». Созданы генетически модифицированные вирусоустойчивые культуры, у которых растения с экспрессией генов, кодирующих определенные вирусные белки, приобретают иммунитет к последующей инфекции патогенным вирусом.

Большинство выведенных в настоящее время методами генетической модификации сельскохозяйственных культур обладает более высокими сельскохозяйственными характеристиками. В перспективе развития технологии генетической модификации - создание пищевых продуктов с заданной или улучшенной пищевой ценностью. Пока пищевые продукты с измененной пищевой ценностью, созданные методами генетической модификации, на рынке отсутствуют. Однако экспериментальные образцы уже существуют и их приход в питание человека весьма вероятен. На это ориентируют уже имеющиеся примеры получения новых сортов сельскохозяйственных растений с измененными пищевыми свойствами методами традиционной селекции: рапса с низким уровнем эруковой кислоты, подсолнечника с высоким содержанием линолевой кислоты.

Биологические особенности и безопасность генетически модифицированных источников пищи

Пищевые продукты, получаемые из видов, выведенных традиционными методами селекции, употребляются в пищу сотни лет, и продолжают появляться новые виды. Сорта, обладающие по сути такими же свойствами, выводятся и методами генетической модификации путем переноса одного или нескольких генов. Принято считать, что обычные методы выведения новых сортов культур более безопасны, чем технология генной модификации.

Анализ путей и механизмов, посредством которых в пищу могут попадать или в ней образоваться потенциально опасные для здоровья факторы, показывает, что пищевые продукты, полученные методами генетической модификации, по своей природе не представляют какого-то уникального риска. Изменения изначально присущих пищевых характеристик, показателей токсичности, аллергенности пищевых продуктов могут произойти вследствие изменений в экспрессии генов независимо от того, вызваны они традиционными методами селекции или же методами генетической модификации. Тем менее, в настоящее время в странах ЕС продукты, полученные методами генетической модификации, подвергаются более жесткой оценке и пристальному изучению, чем продукты, полученные другими способами. Это происходит не потому, что такие продукты создают больший риск, а лишь в качестве меры предосторожности, пока не будет приобретен опыт использования этой технологии.

Генетически модифицированные (трансгенные) продукты питания представляют особый интерес. В рассуждениях, как специалистов, так и простых потребителей о безопасности продуктов питания часто упоминаются и тяжелые металлы, и нитраты, и пестициды и ряд других ксенобиотиков, причем даже неспециалисты представляют их опасность и мнение об их негативном влиянии на организм едино. Когда же речь заходит о генетически модифицированных продуктах, даже мнения людей, профессионально изучающих данный вопрос, оказываются диаметрально противоположными.

Опрос Всероссийского центра изучения общественного мнения (ВЦИОМ) показал: 68% россиян не готовы потреблять продукты, изготовленные с использованием генно-модифицированных организмов (ГМО). Между тем 31% респондентов не знают о них вообще ничего, свыше 45% что-то слышали о генно-модифицированных продуктах, и только 22% знают о них достаточно много.

Что же это за продукты? Как и когда они появились? Зачем они нужны и нужны ли вообще? Опасны ли генетически модифицированные продукты для здоровья и какие продукты на нашем столе могут оказаться модифицированными? Это далеко не все вопросы, возникающие у человека, заботящегося о своем здоровье, и уж совем на немногие из них он может ответить. Исходя из вышесказанного, представляется полезным и даже необходимым подробнее рассмотреть вопрос о генетически модифицированных продуктах: истории и причинах их появления, методах их создания и исследования и, конечно, опасности для организма.

За ХХ в. численность населения Земли увеличилась с 1,5 до 6 млрд. человек. Предполагается, что к 2020 г. она вырастет до 8 млрд. При этом производство сельскохозяйственной продукции за последние 40 лет выросло в среднем в 2,5 раза, и дальнейший его рост традиционными методами представляется маловероятным.

Решение проблемы увеличения производства продуктов питания старым методом уже невозможно. Традиционные сельскохозяйственные технологии исчерпали себя: в последние 20 лет человечеством потеряно свыше 15% плодородного почвенного слоя, а большая часть пригодных к возделыванию почв уже вовлечена в хозяйственный оборот.

Создание в 1983 г. первого трансгенного растения, а затем и, проведенные в 1986 г. первые успешные полевые испытания, открыли широкие перспективы использования генной инженерии в сельском хозяйстве для изменения агротехнических характеристик культур с целью увеличения их урожайности, а также улучшения пищевой и кормовой ценности продукции. Вследствие этого с каждым годом появляется все больше генетически модифицированных организмов (ГМО), которые используют в качестве продуктов питания (картофель, кукуруза, помидоры, рыба и др.) или включают ГМ-компоненты (например, крахмал, соевая мука, томатная паста и др.).

В настоящее время 18 стран выращивают трансгенную продукцию: США, Канада, Мексика, Гондурас, Колумбия, Аргентина, Уругвай, Бразилия, ЮАР, Индия, Австралия, Индонезия, Филиппины, Китай, Германия, Румыния и др. И если в 1996 г. под трансгенные растения в мире было засеяно 1,7 млн. га, то уже в 2005 г. - 90 млн га. В нашей стране пока запрещено в промышленных масштабах выращивать генетически модифицированную сельскохозяйственную продукцию. В России запланировано выращивать в 2008-2010 гг. три сорта картофеля, кукурузу, сою, сахарную свеклу, рапс. В других странах таких растений около 100, а разработаны и проходят полевые испытания еще более 700. В России 77 видов пищевых продуктов, поступающих в продажу, - трансгенные, хотя официально разрешено использовать в питании только 14 генетически модифицированных растений. Они используются при изготовлении колбас, майонезов, кондитерских изделий и других продуктов питания.

Против генетически модифицированных источников существуют различные мнения.

Первое, замена одних генов на другие в живых организмах нарушает систему гомеостаза - ослабляет их жизненные силы. Считается, что конечным результатом может быть создание лишь курьезных домашних животных и растений, не жизнеспособных в природе, т.е. трансгенные виды могут не дать потомства или же обладать свойствами, которые приведут к гибели этих животных или растений. А те полезные свойства, ради которых и разрабатывались эти культуры, через несколько поколений практически исчезнут.

Второе, биологическая наука не дает ответа на вопрос: насколько высока возможность генно-инженерных культур стать инвазивными (инвазия - нашествие), вытесняющими традиционные сорта сельхозрастений. Спустя десятилетия последние могут исчезнуть на Земле, поскольку урожайность трансгенных выше на 10-20% и они провоцируют возникновение инфекционных заболеваний у обычных растений - ржавчина или головня хлебных злаков, поражение грибком картофеля. Кроме того, ученые, перенося ген с одного организма на другой в надежде, что с ним перейдет некое полезное свойство, не учитывают, что переходят и вредные свойства.

Третье, в результате все более масштабного производства трансгенных растений, происходит сужение генетической базы семеноводства и монополизация четырьмя-пятью транснациональными компаниями производства и рынка всего мирового семенного фонда.

Четвертое, многие ученые сходятся на том, что трансгенные растения могут наносить вред здоровью человека.

И так, чтоже это за продукты, как их получают и чем они опасны.

Генетически модифицированный организм (ГМО) - организм или несколько организмов, любое неклеточное, одноклеточное или многоклеточное образование, способные к воспроизводству или передаче наследственного генетического материала, отличные от природных организмов, полученные с применением методов генной инженерии и содержащие генно-инженерный материал, в том числе гены, их фрагменты или комбинации генов.

Генетически модифицированные источники пищи (ГМИ) - пищевые продукты или компоненты пищевых продуктов, полученные из генетически модифицированных организмов, и используемые человеком в пищу в натуральном или переработанном виде.

Получение генетически модифицированных организмов. Получение генетически модифицированных организмов связано со «встраиванием» целевого гена в ДНК других растений или животных (производят транспортировку гена, т.е. трансгенизацию) с целью изучения свойств или параметров последних.

Несовершенство «встраивания» гена в геном другого организма является одной из причин опасности ГМО. В настоящее время наиболее распространенными являются два способа введения гена (рис. 3.1): агробактериальный и биобаллистический. При применении первого способа используют плазмиды (кольцевые ДНК) почвенных бактерий (Agrobacterium tumefaciens иAgrobacterium rhizogenes ), с помощью которых и «встраивают» нужный ген в геном клетки (приложение). При биобаллистическом способе в специальной вакуумной камере производят «обстрел» растительных клеток микроскопическими вольфрамовыми или золотыми частицами с нанесенными на них генами и нуклеотидными последовательностями, управляющими этими генами (прямой ввод гена в геном клетки-хозяина). При обоих способах «встраивания» гена производят селекцию трансформированных клеток и регенерацию трансгенных растений. Наиболее распространенным является агробактериальный способ введения целевого гена. Оба способа «встраивания» гена являются несовершенными и не дают полной гарантии безопасности тех организмов, которые создаются с их помощью. При биобаллистическом способе достаточно высока вероятность «встраивания» сразу многих копий ДНК-векторов, «обрывков» ДНК и других сбоев. При этом могут появляться растения с неизвестными свойствами. Другой способ, агробактериальный, является еще более опасным и непредсказуемым, чем первый. Сторонники ГМО уверенны, что ГМ-вставки полностью распадаются в желудочно-кишечном тракте человека. Они утверждают, что присутствие в пищевых продуктах и кормах рекомбинантной ДНК само по себе не представляет опасности для здоровья человека и животных, по сравнению с традиционными продуктами, так как любая ДНК состоит из нуклеотидных оснований, а генетическая модификация оставляет неизменной их химическую структуру и не увеличивает общего содержания генетического материала. Человек ежедневно потребляет с пищей ДНК и РНК в количестве от 0,1 до 1,0 г в зависимости от вида потребляемых продуктов и степени их технологической обработки. Кроме того, показано, что процент рекомбинантной ДНК в геноме генетически модифицированных сельскохозяйственных культур весьма незначителен. Так, в генетически модифицированных линиях кукурузы, устойчивых к вредителям, процент рекомбинантной ДНК составляет 0,00022, в генетически модифицированных линиях сои, устойчивых к пестицидам - 0,00018, генетически модифицированных сортах картофеля, устойчивых к вредителям, - 0,00075. Технологическая обработка пищи значительно снижает содержание ДНК в продуктах. В высоко рафинированных продуктах, таких как сахар-песок, произведенный из сахарной свеклы, или масло из бобов сои ДНК содержится в следовых количествах или отсутствует. Опасения у специалистов вызывает возможный перенос генов устойчивости к антибиотикам, которые используются при создании трансгенных растений, в геном бактерий желудочно-кишечного тракта. Однако основной объем поступающей с пищей ДНК подвергается разрушению в пищеварительном тракте и, следовательно, маловероятно сохранение целого гена с соответствующей регуляторной последовательностью. Кроме того, перенос рекомбинантной ДНК в геном бактерий практически невозможен, из-за необходимости последовательного прохождения определенных этапов: проникновение ДНК сквозь клеточную стенку и мембрану микроорганизма и возможность выживания при работе механизма уничтожения чужеродной ДНК у бактерий; встраивание в ДНК микроорганизма и стабильное интегрирование на определенном участке, экспрессия гена в микроорганизме. Однако поедание организмов друг другом может лежать в основе горизонтального переноса, поскольку показано, что ДНК переваривается не до конца и отдельные молекулы могут попадать из кишечника в клетку и в ядро, а затем интегрироваться в хромосому. Что же касается колечек плазмид, то «кольцевая» форма ДНК делает ее более устойчивой к разрушению. Так, плазмиды и ГМ-вставки были обнаружены в разных органах животных и человека, использующих в пищу ГМО: в крови и микрофлоре кишечника мышей; в крови, селезенке, печени, мозге, сердце и коже внутриутробных плодов и новорожденных мышат при добавлении в корм беременных самок мышей ДНК бактериофаг М-13 или плазмид, содержащих ген зеленого флуоресцентного белка; в слюне и микрофлоре кишечника человека.

В последнее время появился принципиально новый способ изменения пищевого сырья - генетическое модифицирование.

В результате вмешательства человека в генетический аппарат микроорганизмов, сельскохозяйственных культур и пород животных стало возможным повысить устойчивость сельскохозяйственных культур и животных к болезням, вредителям и неблагоприятным факторам окружающей среды, увеличить выход продукции, получить качественно новое пищевое сырье с заданными свойствами (органолептические показатели, пищевая ценность, устойчивость в процессе хранения и др.).

Генетически модифицированные источники пищи (ГМИ) – это используемые человеком в пищу в натуральном или переработанном виде пищевые продукты (компоненты), полученные из генетически модифицированных организмов.

Генетически модифицированный организм - организм или несколько организмов, любые неклеточные, одноклеточные или многоклеточные образования, способные к воспроизводству или передаче наследственного генетического материала, отличные от природных организмов, полученные с применением методов генной инженерии и содержащие генно-инженерный материал, в том числе гены,их фрагменты или комбинацию генов.

Трансгенные организмы - организмы, подвергшиеся генетической трансформации.

Для создания трансгенных организмов разработаны методики, позволяющие вырезать из молекул ДНК необходимые фрагменты, модифицироватьих соответствующим образом, реконструировать в одно целое и клонировать - размножать в большом количестве копий.

Первый шаг к созданию генетически модифицированных продуктов был сделан американскими инженерами, которые в 1994 г., после 10 лет испытаний, выпустили на рынок США партию томатов, необычайно устойчивых при хранении. В 1996 г. производители генетически модифицированных продуктов впервые продали семена в Европу. В 1999 г. в России была зарегистрирована первая генетически модифицированная соя линии 40-3-2 (“Monsanto Co” США).

В настоящее время генетически модифицированные растения рассматриваются в качестве биореакторов , предназначенных для получения белков с заданным аминокислотным составом, масел – с жирно-кислотным составом, а также углеводов, ферментов, пищевых добавок и др. (Рогов И. А., 2000). Так, в Техасе создали темно-бордовую морковь с высоким содержанием b-каротина, антоцианов, антиоксидантов, а также морковь, богатую ликопином; в Швейцарии вывелисорт риса с высоким содержанием железа и витамина А и др. В настоящее время клонированы гены запасных белков сои, гороха, фасоли, кукурузы, картофеля.

Важное значение приобретают новые технологии получения трансгенных сельскохозяйственных животных и птиц . Возможность использования специфичности и направленности интегрированных генов позволяет повысить продуктивность, оптимизировать отдельные части и ткани туш (тушек), улучшить консистенцию, вкусовые и ароматические свойства мяса,. изменить структуру и цвет мышечной ткани, степень и характер жирности, рН, жесткость, влагоудерживающую способность, а также повысить его технологичность и промышленную пригодность, что особенно важно в условиях дефицита мясного сырья.

Производство сельскохозяйственных культур и продуктов питания с применением методов генной инженерии - один из наиболее быстро развивающихся сегментов мирового сельскохозяйственного рынка.

В международном научном сообществе существует четкое понимание того, что в связи с ростом народонаселения Земли, которое по прогнозам должно достичь к 2050 г. 9-11 млрд. человек, возникает необходимость удвоения или даже утроения мирового производства сельскохозяйственной продукции, что невозможно без применения трансгенных организмов.

Только в 2000 г. оборот мирового рынка пищевой продукции с использованием генных технологий составил около 20 млрд. долл., а за последние несколько лет более чем в 20 раз возросли посевные площади под трансгенными растениями (соя; кукуруза, картофель, томаты, сахарная свекла) и составили свыше 25 млн. гектаров. Эта, тенденция прогрессивно возрастает во многих странах: США, Аргентине, Китае, Канаде, ЮАР, Мексике, Франции, Испании, Португалии и др.

В настоящее время в США производится более 150 наименований генетически модифицированных источников. Согласно данным американским биотехнологов в ближайшие 5-10 лет все продукты питания в США будут содержать генетически измененный материал.

Однако во всем мире не утихают споры о безопасности генетически модифицированных источников пищи. Академик РАСХН И.А. Рогов (2000) указывает на непредсказуемость поведения генетически модифицированных белков в модельных системах и готовых продуктах. Но до настоящего времени не проведены детальные исследования в отношении безопасности этой продукции для организма человека. Накопление экспериментального материала потребует десятилетий, именно поэтому в литературе нет достаточных сведений о том, сколько можно человеку употреблять такого рода пищи ежедневно; какой удельный вес она должна занимать в рационе; как она влияет на генетический код человека и главное - нет объективной информации о ее безвредности.

Имеются отдельные данные (Braun K.S., 2000), что генетически модифицированные продукты могут содержать токсины, вредные гормональные вещества (rBGH) и представлять угрозу для здоровья человека. Аналитические и экспериментальные исследования указывают также на возможные аллергенные, токсические и антиалиментарные проявления, причиной которых служит рекомбинантная ДНК и возможность на ее основе экспрессии новых, не присущих данному виду продукции белков. Именно новые белки могут самостоятельно проявлять или индуцировать аллергенные свойства и токсичность ГМИ. Еще одним нежелательным эффектом ГМИ является возможность трансформации переносимого генетического материала.

Регулирование производства генетически модифицированных источников в США находится под жестким контролем государства.

В странах - членах ЕС с сентября 1998 г принята обязательная маркировка ГМИ на этикетках продуктов, а в апреле 1999 г. принят мораторий на распространение новых генетически модифицированных культур ввиду того, что их безвредность для здоровья человека окончательно не доказана.

В России, учитывая возрастающие объемы производства и поставки продукции, полученной из генетически модифицированных источников, на основании федерального Закона «О санитарно-эпидемиологическом благополучии здоровья населения» Главным государственным санитарным врачом РФ было принято письмо от2 2.05.2000 г. «Требования к маркировке пищевой продукции, полученной с использованием генетически модифицированных источников», постановления: № 14 от 08.11.2000 г. «О порядке санитарно-эпидемиологической экспертизы пищевых продуктов, полученных из генетически модифицированных источников», № 149 от 16.09.2003 г. «О проведении микробиологической и молекулярно-генетической экспертизы генетически модифицированных микроорганизмов, используемых в производстве пищевых продуктов».

В список продуктов, полученных из генетически модифицированных источников, содержащих белок или ДНК , и подлежащих обязательной маркировке входят: соя, кукуруза, картофель, томаты, сахарная свекла и продукты их переработки, а также отдельные пищевые добавки и БАД.

В примерный перечень продукции, полученной с использованием генетически модифицированных микроорганизмов, подлежащей санитарно-эпидемиологической экспертизе, входят: пищевые продукты, полученные с использованием кисломолочных бактерий – продуцентов ферментов; молочная продукция и копченые колбасы, полученные с использованием «стартерных» культур; пиво и сыры, полученные с использованием модифицированных дрожжей; пробиотики, содержащие генетически модифицированные штаммы.

Генетически модифицированные источники пищи (ГМИ пищи) - это пищевые продукты (компоненты), используемые человеком в пишу в натуральном или переработанном виде, полученные из генетически модифицированных сырья и/или организмов. Они относятся к группе наиболее значимых новых пищевых продук­тов, произведенных с использованием современных биотехноло­гических приемов.

Традиционные биотехнологические способы производства пи­щевых продуктов известны очень давно. К ним относятся хлебопе­чение, сыроварение, виноделие, пивоварение. Современная био­технология основана на приемах генной инженерии, позволяющих получать конечные продукты с очень точными заданными свой­ствами, в то время как обычная селекция, связанная со сцеплен­ным переносом генов, не позволяет добиться таких результатов.

Технология создания ГМИ растений включает несколько эта­пов:

Получение целевых генов, отвечающих за проявление задан­ного признака;

Создание вектора, содержащего целевой ген и факторы его функционирования;

Трансформацию клеток растения;

Регенерацию целого растения из трансформированной клетки.

Целевые гены, например, обеспечивающие устойчивость, под­бираются среди различных объектов биосферы (в частности, бак­терий) путем целенаправленного поиска с использованием ген­ных библиотек.

Создание вектора - это процесс конструирования носителя целевого гена, осуществляемого, как правило, на основе плазмид, обеспечивающих в дальнейшем оптимальную вставку в ге­ном растения. В вектор кроме целевого гена вводят также промо­тор и терминатор транскрипции и маркерные гены. Промотор и терминатор транскрипции используются для достижения необхо­димого уровня экспрессии целевого гена. В качестве инициатора транскрипции чаще всего в настоящее время применяется промо­тор 35S вируса мозаики цветной капусты, а в качестве терминато­ра - NOS из Agrobacterium tumefaciens.

Для трансформации клеток растения - процесса переноса скон­струированного вектора, используются две основные технологии: агробактериальная и баллистическая. Первая основана на природ­ной способности бактерий семейства Agrobacterium обмениваться генетическим материалом с растениями. Баллистическая техноло­гия связана с микробомбардировкой растительных клеток метал­лическими (золотыми, вольфрамовыми) частицами, связанными с ДНК (целевым геном), при которой происходит механическое встраивание генетического материала в геном растительной клет­ки. Подтверждение встраивания целевого гена осуществляется с помощью маркерных генов, представленных генами устойчиво­сти к антибиотикам. Современные технологии предусматривают элиминацию маркерных генов на этапе получения ГМИ растения из трансформированной клетки.

Придание растениям устойчивости к гербицидам осуществля­ется путем введения генов, экспрессирующих белки-ферменты (аналоги которых являются мишенями пестицидов), не чувстви­тельные к данному Классу гербицидов, например к глифосату (раундапу), хлорсульфуроновым и имидазолиновым гербицидам либо обеспечивающих ускоренную деградацию пестицидов в растени­ях, например глюфосината аммония, далапона.

Устойчивость к насекомым, в частности к колорадскому жуку, определяется инсектицидным действием экспрессирующихся белков-энтомотоксинов, специфически связывающихся с рецепто­рами кишечного эпителия, что приводит к нарушению локально­го осмотического равновесия, набуханию и лизису клеток и гибе­ли насекомого. Целевой ген устойчивости к колорадскому жуку был выделен из почвенных бактерий Bacillus thuringiensis (Bt). Дан­ный энтомотоксин безвреден для теплокровных животных и чело­века, других насекомых. Препараты на его основе более полувека широко используются в развитых странах в качестве инсектици­дов.

С помощью генно-инженерной технологии уже сейчас получа­ют ферменты, аминокислоты, витамины, пищевые белки, созда­ют новые сорта растений и пород животных, технологические штаммы микроорганизмов. Генетически модифицированные источники пищи растительного происхождения в настоящее время являются основными ГМИ, активно производимыми в мире. За восемь лет с 1996 по 2003 г. общая площадь, засеянная ГМИ куль­турами, возросла в 40 раз (с 1,7 млн га в 1996 г. до 67,7 млн га в 2003 г.). Первым генетически модифицированным пищевым про­дуктом, поступившим в широкую продажу в 1994 г. в США, был томат, устойчивый при хранении благодаря замедлению деграда­ции пектина. С того времени разработаны и выращиваются боль­шое количество ГМИ пищи так называемого первого поколения - обеспечивающие высокую урожайность за счет устойчивости к вредителям и пестицидам. Следующие поколения ГМИ будут со­здаваться в целях улучшения вкусовых свойств, пищевой ценно­сти продукции (высокое содержание витаминов и микроэлемен­тов, оптимальный жирнокислотный и аминокислотный составы и т.п.), повышения устойчивости к климатическим факторам, про­длению сроков хранения, повышения эффективности фотосин­теза и утилизации азота.

В настоящее время подавляющее число (99 %) всех ГМИ куль­тур выращиваются в шести странах: США (63 %), Аргентине (21 %), Канаде (6 %), Бразилии (4 %), Китае (4 %) и Южной Африке (1 %). Оставшийся 1 % производится в других странах Европы (Испа­нии, Германии, Румынии, Болгарии), Юго-Восточной Азии (Ин­дии, Индонезии, Филиппинах), Южной Америке (Уругвае, Ко­лумбии, Гондурасе), Австралии, Мексике.

В сельскохозяйственном производстве наиболее широко исполь­зуются ГМИ культуры, устойчивые к гербицидам, - 73% общей площади возделывания, устойчивые к насекомым-вредителям - 18%, обладающие обоими признаками - 8%. Среди основных ГМИ растений ведущие позиции занимают: соя - 61 %, кукуруза - 23 % и рапс - 5%. На долю ГМИ картофеля, томатов, кабачков и других культур приходится менее 1 %. Наряду с повышением уро­жайности важным преимуществом ГМИ растений с точки зрения медицины является: более низкое содержание в них остаточных количеств инсектицидов и меньшее накопление микотоксинов (в результате снижения степени поражения насекомыми).

Вместе с тем существуют потенциальные опасности (медико-биологические риски) использования ГМИ пищи, связанные с возможными плеотропными (множественными непредсказуемы­ми) эффектами встроенного гена; аллергическими эффектами нетипичного белка; токсическими эффектами нетипичного бел­ка; отдаленными последствиями.

В Российской Федерации создана и функционирует законода­тельная и нормативно-методическая база, регулирующая произ­водство, ввоз из-за рубежа и оборот пищевой продукции, полу­ченной из ГМИ. Основными задачами в этой области являются: обеспечение безопасности продуктов питания, производимых из

генетически измененных материалов; защита экологической сис­темы от проникновения чужеродных биологических организмов; прогнозирование генетических аспектов биологической безопас­ности; создание системы государственного контроля оборота ге­нетически модифицированных материалов. Порядок проведения санитарно-эпидемиологической экспертизы пищевых продуктов, полученных из ГМИ, для их государственной регистрации вклю­чает в себя медико-биологическую, медико-генетическую и тех­нологическую оценки. Экспертиза осуществляется уполномочен­ным федеральным органом с привлечением ведущих научных уч­реждений в соответствующей области.

Медико-биологическая оценка пищевых продуктов, получен­ных из ГМИ, проводится в НИИ питания РАМН (и других веду­щих НИИ медицинского профиля) и включает исследования:

1) композиционной эквивалентности (химического состава, органолептических свойств) ГМИ продуктов их видовым аналогам;

2) морфологических, гематологических и биохимических па­раметров;

3) аллергенных свойств;

4) влияния на иммунный статус;

5) влияния на репродуктивную функцию;

6) нейротоксичности;

7) генотоксичности;

8) мутагенности;

9) канцерогенности;

10) чувствительных биомаркеров (активность ферментов 1-й и 2-й фаз метаболизма ксенобиотиков, активность ферментов си­стемы антиоксидантной защиты и процессов перекисного окис­ления липидов).

Технологическая оценка направлена на изучение физико-хи­мических параметров, имеющих существенное значение в пище­вом производстве, например возможности применения традици­онных способов переработки продовольственного сырья, получе­ния привычных пищевых форм и достижения обычных потреби­тельских характеристик. Так, например, для ГМИ картофеля оце­нивается возможность приготовления картофельных чипсов, пюре, полуфабрикатов и т. п.

Отдельное внимание привлекают вопросы экологической без­опасности ГМИ. С этих позиций оценивается возможность гори­зонтального переноса целевого гена: с ГМИ культуры на анало­гичную природную форму или сорное растение, плазмидный пе­ренос в кишечном микробиоценозе. С экологических позиций внедрение ГМИ в природные биосистемы не должно привести к снижению видового разнообразия, возникновению новых устой­чивых к пестицидам видов растений и насекомых, развитию антибиотикоустойчивых штаммов микроорганизмов, обладающих патогенным потенциалом. В соответствии с международно при­знанными подходами по оценке новых источников пищи (ВОЗ, директивы ЕС) пищевые продукты, полученные из ГМИ, иден­тичные по показателям пищевой ценности и безопасности своим традиционным аналогам, считаются безопасными и разрешены для коммерческого использования.

На начало 2005 г. в Российской Федерации прошли полный цикл всех необходимых исследований, зарегистрированы в уста­новленном порядке и разрешены Минздравсоцразвития России для ввоза в страну, использования в пищевой промышленности и реализации населению без ограничений 13 видов продовольствен­ного сырья из ГМИ, обладающих устойчивостью к пестицидам или вредителям: три линии сои, шесть линий кукурузы, два сорта картофеля, одна линия сахарной свеклы и одна линия риса. Все они используются как непосредственно для питания, так и при производстве сотен наименований пищевых продуктов: хлеба и хлебобулочных изделий, мучных кондитерских изделий, колбас, мясных полуфабрикатов, кулинарных изделий, мясорастительных и рыборастительных консервов, продуктов детского питания, пищевых концентратов, супов и каш быстрого приготовления, шоколада и других сладких кондитерских изделий, жевательной резинки.

Кроме того, существует широкий ассортимент продовольствен­ного сырья, имеющего генетически модифицированные аналоги, разрешенные для реализации на мировом продовольственном рын­ке, но не заявляемые для регистрации в Российской Федерации, которые потенциально могут попасть на внутренний рынок и под­лежат контролю на наличие ГМИ. С этой целью в Российской Феде­рации установлен порядок и организация контроля за пищевой про­дукцией, полученной с использованием сырья растительного про­исхождения, имеющего генетически модифицированные аналоги. Контроль осуществляется в порядке текущего надзора при поста­новке продукции на производство, ее производстве и обороте.

Государственный санитарно-эпидемиологический надзор за пищевыми продуктами, полученными из сырья растительного происхождения, имеющего генетически модифицированные ана­логи, проводится территориальными органами и учреждениями, уполномоченными его осуществлять, в порядке текущей экспер­тизы: документов и образцов продукции. По результатам экспер­тизы пищевой продукции выдается санитарно-эпидемиологиче­ское заключение установленного образца. При обнаружении ГМИ пищи, зарегистрированного в федеральном реестре, выдается положительное заключение. При обнаружении незарегистрирован­ного ГМИ выдается отрицательное заключение, на основании которого данная продукция не подлежит ввозу, производству и обороту на территории Российской Федерации.

Стандартизованные лабораторные исследования, применяемые в качестве идентификационных на наличие ГМИ, включают:

Скрининговые исследования (определение наличия факта ге­нетической модификации - генов промоторов, терминаторов, маркеров) - методом ПЦР;

Идентификацию трансформационного события (наличия це­левого гена) - методом ПЦР и с применением биологического микрочипа;

Количественный анализ рекомбинатной ДНК и экспрессированного белка - методом ПЦР (в режиме реального времени) и методом количественного иммуноферментного анализа.

В целях реализации прав потребителей на получение полной и достоверной информации о технологии производства пищевых продуктов, полученных из ГМИ, введена обязательная маркировка данного вида продукции: на этикетках (ярлыках) или листках-вкладышах упакованных пищевых продуктов (в том числе не со­держащих дезоксирибонуклеиновую кислоту и белок), обязатель­на информация на русском языке: «генетически модифицирован­ная продукция» или «продукция, полученная из генетически мо­дифицированных источников», или «продукция содержит компо­ненты из генетически модифицированных источников» (для пи­щевых продуктов, содержащих более 0,9 % компонентов ГМИ).

Система оценки безопасности пищевой продукции из ГМИ, принятая в Российской Федерации, предполагает проведение пост­регистрационного мониторинга за оборотом этой продукции. На стадии разработки или внедрения находятся такие ГМИ пищи, как ячмень, подсолнечник, арахис, топинамбур, батат, маниок, баклажаны, капуста (различные кочанные сорта, цветная, брок­коли), морковь, репа, свекла, огурцы, салат-латук, цикорий, лук репчатый, лук порей, чеснок, горох, перец сладкий, маслины (оливки), яблоки, груши, айва, вишня, абрикосы, черешня, пер­сики, слива, нектарины, терн, лимоны, апельсины, мандарины, грейпфруты, лаймы, хурма, виноград, киви, ананас, финики, инжир, авокадо, манго, чай, кофе.

При производстве пищевых продуктов, имеющих генетически модифицированные аналоги, в программы производственного кон­троля должен включаться контроль за ГМИ. Кроме ГМИ растений разрабатываются для использования в пищевом производстве с тех­нологическими целями ГММ, которые нашли широкое примене­ние в крахмалопаточной и хлебопекарной промышленности, про­изводстве сыров, алкогольных напитков (пива, этилового спирта) и БАД к пище. В указанных пищевых производствах ГММ использу­ют в качестве заквасок, бактериальных концентратов, стартерных культур для ферментированных продуктов и продуктов брожения, ферментных препаратов, пищевых добавок (консервант Е234 - ни­зин), витаминные препараты (рибофлавин, β-каротин).

В Российской Федерации проводятся санитарно-эпидемиоло­гическая, микробиологическая и молекулярно-генетическая экс­пертизы пищевой продукции, полученной с использованием ГММ в порядке, аналогичном подобной экспертизе для ГМИ растений.

Рассматриваются возможности использования генной инже­нерии при производстве сельскохозяйственной продукции жи­вотного происхождения, например, для увеличения валового выхода животноводческой продукции за счет генного потенци­рования роста в результате интенсивной выработки гормона ро­ста. В обозримом будущем при условии доказанной безопасности технологий генетической модификации количество ГМИ пищи будет неуклонно возрастать, что позволит поддерживать продук­тивность сельского хозяйства на приемлемом уровне и создаст научно-практическую основу для развития индустрии искусст­венной пищи.