Красимира Захариева: Оценка на съществуващите насоки за тяхната адекватност и оценка на риска за околната среда на микроорганизмите, получени чрез синтетичнa биология
Синтетичната биология (SynBio) е плод на генното инженерство и биологията, която има за цел да развие нови биологични системи и да придаде нови функции на жизнеспособните клетки.
Синтетичната биология позволява радикални промени в генома на всички видове живи организми, някои от неговите поддръжници дори искат да създадат изкуствен живот. През последните години са разработени нови методи на генно инженерство, които по същество се основават на следните технически приложения:
• Изкуствен ДНК синтез – със или без естествен шаблон • Способността да се вмъква ДНК на точни места почти навсякъде в генома, използвайки нуклеази или ДНК ножици (генно редактиране) – CRISPR-Cas9 • Клетъчни култури, взети от животни-донори, които след това се отглеждат, генетично манипулирани и използвани за развитие на ембриони в лабораторна среда • Манипулиране на генното регулиране (епигенетика)
Новите методи на „синтетична генна технология „или „геномно редактиране“ са много различни от всичко, което е било преди в генното инженерство. Структурата на ДНК вече не зависи от съществуващите естествени ДНК последователности. Геномът може да бъде компютърно проектиран и след това да се синтезира в лабораторни условия определена част или целият геном или да се комбинират определени генни локуси в различни варианти.
В днешно време с напредъка на синтетичната биология и генетиката понякога няма нужда да се прехвърлят ДНК секвенции, тъй като генома може да бъде модифициран директно в клетката. Не винаги е необходимо да се променя структурата на ДНК, за да се променят биологичните черти на организмите – това може да стане чрез манипулиране на генната регулация. Новите геномни техники позволяват радикално да се промени генома, например чрез промяна на ДНК на няколко целеви локуса или вмъкване на генетичен материал, за който няма естествен шаблон. Освен това се полагат усилия за създаване на напълно нови форми на живот – макар и все още без успех.
Разликата между конвенционалното развъждане и генното инженерство се изразява основно в това, че конвенционалното развъждане работи с цялата клетка и пълния геном на растенията, животните и микроорганизмите. Генното инженерство, от друга страна, работи с изолирани части от ДНК, които се използват като градивни елементи за изграждане на организми с нови характеристики. Биологичната активност на нововъведената ДНК се прилага чрез технически средства, като по този начин заобикаля собственото генно регулиране на клетката и естествените механизми на наследственост. Генното инженерство е различно от методите, използвани в конвенционалното размножаване, защото има за цел да приложи нови функционални характеристики. Традиционното размножаване използва естествения потенциал на растенията, животните и микроорганизмите, произхождащи от естествени еволюционни пътища. Дори мутациите се основават на механизмите на еволюцията (например излагане на UV-светлина – мутагенен фактор). Има постоянни промени в геномите на живите организми, но това е естествено клетъчно регулиране, което ще определи кои мутации най-накрая ще надделеят и ще останат като естествени характеристики на организмите. Поради тези причини организмите, получени от процеса на генното инженерство, могат да се считат за значително различни в сравнение с тези, получени от конвенционалното размножаване или тези, които са плод на естествена еволюция.
Разбирането на разликата между конвенционалното размножаване и генното инженерство е важно, когато става въпрос за оценка на риска за човешкото здраве, оценката на генния поток в екосистемите и генния пуул на местните популации или други организми. Промените в генната функция и метаболизма, наложени от генното инженерство, често влияят върху активността на други гени в организмите. Такива неволни странични ефекти могат да засегнат генома, клетката или дори целия организъм. Генното инженерство може да принуди растенията да произвеждат нови протеини (като протеини, проявяващи инсектицидни свойства) въз основа на метаболитни пътища, които няма да се появят чрез мутагенеза. Растенията не са в състояние да се адаптират по естествен начин към тези пътища чрез еволюционни процеси и следователно може да има други нежелани ефекти, като променен състав или по-висок потенциал за разпространение и инвазиране в околната среда. Това от своя страна означава, че може да има значителни рискове за хората и околната среда, които трябва да бъдат взети под внимание.
Разликите между конвенционалното размножаване и генното инженерство могат да имат много други последици. По-сложни генетични черти, като например генната функция, допринасяща за по-висок добив или устойчивост на стресори на околната среда (като изменението на климата) – може да бъде трудно или дори невъзможно да се постигне. В този контекст конвенционалните методи за размножаване често са по-успешни. Има основателни причини за това: В много случаи предпочитаните черти не се основават на единични ДНК последователности, а на сложни генетични взаимодействия. Те често могат да бъдат постигнати много по-ефективно чрез използване на организмите като биологична система в конвенционалното размножаване, а не чрез вмъкване на последователности от изолирана ДНК като единични градивни елементи.
Кой има полза?
Семената, например, разработени чрез генно инженерство, се предлагат почти от всички големи компании като Монсанто, Дюпон, Синджента, Байер и Дау Кемикъл. Тези корпорации купуват компании за семена, подават патенти за ДНК редактирани растения и семена и използват патенти, за да претендират за цялата верига на производството на храни директно до потребителя. За момента бизнесът с генетично модифицирани и редактирани растения е локализиран главно в САЩ, Бразилия, Аржентина и Канада, които отглеждат предимно фуражни култури за храна на животни (соя и царевица) и памук, и Индия, където памукът се отглежда основно. Генетично проектираните растения могат привидно да предложат ползи за земеделските производители, които искат да спестят време за контрол на плевелите и вредителите по културите и да постигнат по-висок добив. Въпреки това генетично модифицираните растения, които понастоящем са на пазара, стават все по-устойчиви на хербициди като глифозат, насекомите-вредители също се адаптират към отглеждането на генетично модифицирани растения. Замърсяването на хранителната верига с генетично модифициран материал е още един проблем, който сериозно трябва да бъде взет предвид при оценката на риска от използването на синтетични или генно редактирани или генно модифицирани организми.
SynBio има потенциални приложения в производството на храни и по цялата агрохранителна верига, които биха включили съзнателното освобождаване на тези микроорганизми в околната среда, което изисква прилагане на строги правила при разрешение за употреба в Европейския съюз (ЕС).
Четири са основните отправни точки, по които трябва да се направи оценка на риска и които са поискани от Европейската комисия относно оценката на безопасността на разработването и употребата на синтетични микроорганизми (SynBioМ) при производство на храни:
1) определяне и конкретизиране на секторите по агрохранителната верига, които биха могли да се „облагодетелстват“ от разработването и внедряването на такива синтетични култури SynBioM или секторите в които са правени вече разработки и проучвания със синтетични микроорганизми и това е официално документирано в научните общности;
2) идентифициране на потенциални рискове и потенциални нови опасности, които SynBioM биха могли да породят за околната среда (ограничени до дивата природа и изключващи селскостопанските животни и хората);
3) оценка на адекватността на съществуващите насоки за оценка на риска на настоящите и разработваните тепърва SynBioM (предвиждани да бъдат пуснати на пазара на ЕС през следващото десетилетие; поради бързите проучвания са включени и SynBioM, очаквани в по-широко бъдеще, като клетки, протоклетки и ксенобиология); и
4) идентифициране на конкретни области, в които е необходимо актуализирано законодателство и ръководни документи.
За момента от ЕОБХ по запитване от ЕК се прави оценка на съществуващите насоки за тяхната адекватност и оценка на риска за околната среда на микроорганизмите, получени чрез синтетичнa биология и заключенията се ограничават само до жизнеспособни микроорганизми, които се очаква умишлено да бъдат пуснати в околната среда.
Предишната работа на Научния комитет по възникване и новоидентифицирани здравни рискове (SCENIHR), Научния комитет по рисковете за здравето и околната среда (SCHER) и Научния комитет по безопасност на потребителите (SCCS), свързана със SynBio постоянно се преразглежда и допълва с нови публикации и проучвания и експериментални данни в научната литература. На Европейския орган за безопасност на храните (ЕОБХ) е възложено от ЕК да идентифицира най-реалистичните и предстоящи разработки на синтетични микроорганизми (SynBioM) от значение за агрохранителната верига. ЕОБХ признава, че пълната информация за нови продукти със SynBioM не може да бъде публично достъпна на ранен етап от тяхното разработване и това ограничава прогнозирането на точни резултати и капацитетът на тези микроорганизми.
Като първа стъпка ЕОБХ оценява съществуващите насоки, ръководни документи и законодателство за микробна характеристика и оценка на риска за околната среда от генетично модифицираните микроорганизми, които биват освобождавани в околната среда и използвани в агрохранителната верига, за тяхната обща адекватност за оценка на риска на микроорганизмите, получени чрез SynBio.
Втора цел, която ЕОБХ си е поставила, предвид стремглавия напредък в разработките на синтетичната биология и генната редакция на микроорганизми, съществуващите насоки, ръководни документи и законодателство да бъдат оценени за тяхната адекватност, полезност и достатъчност.
Като трета стъпка ЕОБХ извършва цялостен анализ на пропуските, като се вземат предвид и перспективите за бъдещото развитие на SynBioM. ЕОБХ ще се консултира с държавите членки на ЕС и заинтересованите страни по време на обществена консултация и получените коментари ще бъдат включени и взети предвид при промяна в нормативните документи и ръководствата.
