1. Biotechnológie Ján Turňa Katedra molekulárnej biológie
Katedra molekulárnej biológie
dmb.fns.uniba.sk
Prírodovedecká fakulta
Univerzita Komenského
Bratislava

2. Predaj biotechnologických produktov vyrobených fermentačne s využitím rDNA
Najrýchlejšie rastúci trh
Objem >70 miliard USD

3. Humulin Eli Lilly október 1982 Protropin Genentech oktober 1985
Roferon alpha2a Hoffman-La Rochejún 1986
Intron alpha2b Shering-Plough jún1986
Recombivax HB Merck júl 1986
Humatrope Eli Lilly marec 1987
Epogen Amgen jún 1989
Energix-B SmithKline sept. 1989

4. Čo chcem povedať? História GMO a biologickej bezpečnosti
Upresnenie základných pojmov
Základné legislatívne dokumenty
Hodnotenie rizika
Sú GMO potraviny bezpečné?
Aká je budúcnosť GMO?

5. História GMO a biologickej bezpečnosti

6. V súčasnosti sa termín GMO pre väčšinu verejnosti spája automaticky s geneticky modifikovanými rastlinami. História používania GMO sa viaže práve na mikroorganizmy.
V tomto roku je to 34 rokov, čo  Stanley Cohen a Herber Boyer pripravili prvú rekombinantnú DNA a tým zahájili éru génového inžinierstva.
S.N. Cohen et al., "Construction of biologically functional bacterial plasmids in-vitro," Proceedings of the National Academy of Sciences, 70:3240­4, 1973

7. História diskusie o riziku technológie rekombinantných DNA je poučná do dnešných dní. 34 rokov použivania GMM nepreukázalo „nové“ neočakávané riziko.
Bola to práve vedecká komunita, ktorá si ako prvá uvedomila potenciálne riziko tejto silnej technológie. Konkrétne to bol Paul Berg, ktorý vyzval k medzinárodnému moratóriu na výskum rekombinantných DNA.
P. Berg et al., "Potential biohazards of recombinant DNA molecules," Science, 185:303, 1974

8. P. Berg mal isté pochybnosti aj preto, že pracoval s SV40 – ten má tumorigénny charakter
Jún Gordon Conference diskutovali sa otázky bezpečnosti a požiadali NIH aby vymenoval komisiu.
Recombinant DNA advisory committe – RAC
február Asilomarská konferencia za účasti právnikov a žurnalistov.
RAC bol rozšírený z 12 na 16 členov a prvé The Guidelines for Research Involving Recombinant DNA Molecules boli publikované 23.júna Platili len pre federálne financovaný výskum

9. Upresnenie základných pojmov

10. Za GMO sa nepovažuje organizmus, kde došlo ku genetickej zmene:
Geneticky modifikovaný organizmus (GMO) (LMO) je organizmus, ktorého genetický materiál bol zmenený spôsobom, ktorý sa prirodzene pri pohlavnom rozmnožovaní a prirodzenej rekombinácii nevyskytuje.
Za GMO sa nepovažuje organizmus, kde došlo ku genetickej zmene:
bunkovou fúziou prokariotických druhov mikroorganizmov, ktoré si vymieňajú genetický materiál známymi fyziologickými procesmi, vrátane fúzie protoplastov
bunkovou fúziou buniek eukaryotických druhov mikroorganizmov, vrátane fúzie protoplastov, produkcie hybridomasy a fúzie rastlinných buniek
samoklonovaním, ktoré pozostáva z odstránenia sekvencií nukleovej kyseliny z bunky, za ktorým môže nasledovať spätné vloženie všetkej odstránenej nukleovej kyseliny alebo jej časti, alebo jej syntetického ekvivalentu spolu s predchádzajúcimi enzymatickými alebo mechanickými krokmi do buniek fylogeneticky úzko príbuzných druhov, ktoré si môžu vymieňať genetický materiál prirodzenými fyziologickými procesmi, alebo bez nich.

11. Riziko Miera pravdepodobnosti a vážnosť nepriaznivých efektov
W. W. Lowrance, 1976
Risk and Safety are terms that we use a great deal.
I want to tell you what I mean by these terms and also describe how risk and safety related to each other.
Risk is a measure of the probability and severity of adverse effects.

12. Úroveň akceptovateľného rizika
Bezpečnosť
Úroveň akceptovateľného rizika
W. W. Lowrance, 1976
Safety is the level of risk that is acceptable.

13. Riziko verzus - Bezpečnosť
Meranie rizika je kvantitatívna vedecká aktivita (meranie pravdepodobnosti a zavažnosti poškodenia).
Posúdenie bezpečnosti je rozhodnutie o akceptácii rizika – normatívna, kvantitatívna, politická aktivita – interakcia so sociálnymi a vedeckými požiadavkami.
Measuring risk is an empirical, quantitative, scientific activity (e.g. measuring the probability and severity of harm).
Judging safety is deciding the acceptability of risks – a normative, qualitative, political activity – the interaction of social and scientific considerations.
Safety is then in a sense, the standard of comparison or the level of the bar. If the level of risk exceeds what we consider safe, then some action is taken to reduce the risk.

14. Analýza rizika Risk Assessment Risk Management Risk Communication
Process Initiation
 Science based
 Policy based
 Interactive exchange
of information and opinions
concerning risks
Risk analysis is a process composed of three parts: Risk management, risk assessment, and risk communication.
Risk assessment is the scientific evaluation of known or potential adverse health effects resulting from exposure hazards.
Risk communication is an interactive process of exchange of information and opinion on risk among risk assessors, risk managers, and other interested parties.
Risk management is the process of weighting policy alternatives in the light of the results of risk assessment and, if required, selecting and implementing appropriate control options, including regulatory measures.

15. Analýza rizika je špeciálna podskupina Rozhodovacej analýzy a na vede založeného hodnotenia „niečoho“ čo môže byť škodlivé.
Political
Social
Legal
Risk analysis is a special subset of decision analysis. Risk analysis involves making a science-based judgment about something that may cause harm.
Science
Economic

16. Hranica tolerancie GMO „kontaminácie“ v rôznych krajinách (Threshold for labelling) :
Australia/New Zealand - 1% tolerance level for
accidental commingling
Brazil – 4% t.l. (proposed)
Chile – 2% t.l. (proposed)
China – 0% t.l.
EU - 1% t.l. for accidental commingling
Indonesia - 5% (not being implemented, details unclear)
Japan - 5% t.l.
Korea - 3% t.l.
Russia - 0% t.l.? (not being implemented, details unclear)
Thailand – 5% t.l. (identical to Japan reg.)
Saudi Arabia – 1% t.l.

17. Ktoré faktory sú dôležité pre rozhodnutie verejnosti?
Sociálne hodnoty
Ekonomické faktory
Politické hľadisko
Právne otázky
Veda
Public decisions must consider a number of factors including social values, economic issues, political considerations, legal considerations, and science. These factors add a great deal of complexity to the decision making process. I want to stress the fact that science is only one factor considered.

18. Základné legislatívne dokumenty
Zákon 151/2002
Vyhláška 252/2002
Smernica 90/219/EHS
Smernica 18/2001/ES

19. Hodnotenie rizika

20. Čo je hodnotenie rizika?
Posudzovanie rizika v oblasti biologickej bezpečnosti je vedecký postup pre identifikáciu a zhodnotenie možných dôsledkov aktivít s geneticky modifikovanými organizmami (GMO) na človeka a životné prostredie.
Risk analysis is a process composed of three parts: Risk management, risk assessment, and risk communication.
Risk assessment is the scientific evaluation of known or potential adverse health effects resulting from exposure hazards.
Risk communication is an interactive process of exchange of information and opinion on risk among risk assessors, risk managers, and other interested parties.
Risk management is the process of weighting policy alternatives in the light of the results of risk assessment and, if required, selecting and implementing appropriate control options, including regulatory measures.

21. Posudzovanie rizika pokračuje systematicky, pre každý vkladaný gén, či sekvenciu zodpovedaním týchto základných otázok:
Identifikácia možných nepriaznivých účinkov.
Posúdenie závažnosti možných následkov, ak sa účinky prejavia.
Odhad pravdepodobnosti, s akou sa daný účinok môže prejaviť.
Zhodnotenie celkového identifikovaného rizika.
Zváženie príslušných bezpečnostných opatrení.
Celkové vyhodnotenie dopadu na životné prostredie.

22. Žiadateľ: …………………………………………………. Spôsob použitia: ………………………………………..
II.
HODNOTENIE GÉNU
Žiadateľ: ………………………………………………….
Spôsob použitia: ………………………………………..
Príjemca: ………………………………………………….
Gén: ……………………………………………………….
Možný nepriaznivý účinok
Odhad pravdepodobnosti
Hodnotenie rozpoznaného rizika
Manažment rizika
Hodnotenie celkového dopadu
Celkový záver pre tento gén:

23. Hostiteľ
Dôraz pri zvažovaní rizika je kladený predovšetkým na patogenicitu hostiteľského organizmu, vrátane jeho virulencie, infektivity a toxicity. Ak je náležitá, posudzuje sa tiež alergénnosť, pri tkanivových kultúrach tiež prítomnosť vedľajších škodlivých činiteľov.
Pri posudzovaní patogenicity, je dôležité zvážiť možné následky po expozícii. Ak je hostiteľský organizmus známy ako ľudský patogén, automaticky vyžaduje zaradenie do vyššej rizikovej skupiny. Ak je však recipient atenuovaný a je známe, že nie je virulentný (E. coli K12), môže byť považovaný za malé riziko, so zatriedením v najnižšej rizikovej skupine vo väčšine prípadov.

24. Posudzovanie biologického rizika použitia geneticky modifikovaných mikroorganizmov
Pri hodnotení možného rizika práce s GMMaS sú hlavným kritériom možné negatívne účinky na zdravie človeka a životné prostredie
Posudzovanie rizika GMM vyžaduje poznať negatívne účinky a to tak modifikovaného génu alebo sekvencie, ako aj  príjemcu a donora

25. Príklad zníženia rizika:
Znížiť schopnosť prežitia hostiteľa v prostredí (auxotrofné mutácie)
Znížiť schopnosť replikácie a realizácie genetickej informácie z vektora (amber mutácie, supresorové kmene)
Znížiť schopnosť horizontálneho prenosu génov (traD36)

26. Hostiteľ
Dôraz pri zvažovaní rizika je kladený predovšetkým na patogenicitu hostiteľského organizmu, vrátane jeho virulencie, infektivity a toxicity. Ak je náležitá, posudzuje sa tiež alergénnosť, pri tkanivových kultúrach tiež prítomnosť vedľajších škodlivých činiteľov.
Pri posudzovaní patogenicity, je dôležité zvážiť možné následky po expozícii. Ak je hostiteľský organizmus známy ako ľudský patogén, automaticky vyžaduje zaradenie do vyššej rizikovej skupiny. Ak je však recipient atenuovaný a je známe, že nie je virulentný (E. coli K12), môže byť považovaný za malé riziko, so zatriedením v najnižšej rizikovej skupine vo väčšine prípadov.

27. Vnášané gény a sekvencie
Toto sa týka najmä prípadov, keď produkt vnášaného génu má biologické vlastnosti, ktoré môžu byť škodlivé, napr. toxíny, cytokíny, alergény, hormóny atď. Posudzovanie musí obsahovať odhad úrovne expresie génu.
V prípadoch, keď sa vnášaný gén neexprimuje, alebo jeho produkt je v neaktívnej forme, ako sú inklúzne telieska, je málo pravdepodobný jeho škodlivý efekt. Toto je prípad expresie mnohých ľudských génov v E. coli alebo iných prokaryotických systémoch, nie však všetkých. Napr. veľa neglykozylovaných cytokínov je rozpustných a biologicky aktívnych pri expresii v E. coli.

28. Modifikácia existujúcich determinantov patogenicity
Modifikácie génov, ktorých produkty majú škodlivé účinky nie sú príliš časté, avšak je možná modifikácia už existujúcich determinantov patogenicity, vnesením iného génu, či zosilnením jeho expresie. V takomto prípade je potrebné zvažovať jednak virulenciu a patogenicitu hostiteľa, ako aj možnú virulenciu, patogenicitu a úroveň expresie vnášaného génu. Medzi determinanty patogenicity patria napríklad: bakteriálne toxíny, invazíny, integríny, povrchové štruktúry ako pili, LPS a kapsidy. Dôležitý je tiež vzťah možnej terapie pri náhodnej infekcii.

29. Posúdenie následkov možného horizontálneho prenosu
V tejto časti je posudzované riziko spojené s prípadným uvoľnením GMM do prostredia a jeho možný vplyv na príbuzné mikroorganizmy. Toto sa týka čiastočne niektorých markerov, nesúcich gény pre rezistencie na klinicky významné antibiotiká alebo intaktné provírusy. Tu hrá významnú úlohu životnosť hostiteľa, prítomnosť znaku na chromozóme alebo mobilných elementoch, vplyv selekčného tlaku prostredia  expresie/prežitia znaku, ako aj samotná prítomnosť génu v prostredí a zároveň odhad pravdepodobnosti.

30. Acinetobacter calcoaceticus 2 Bacillus anthracis 3
BAKTÉRIE
Druh Klasifikácia
Acinetobacter calcoaceticus 2
Bacillus anthracis 3
Bacteroides fragilis 2
Bordetella parapertussis 2
Borrelia spp
Brucella abortus
Brucella canis
Brucella suis
Burkholderia cepacia 2
Campylobacter fetus 2
Campylobacter jejuni 2
Campylobacter spp
Clostridium botulinum 2
Clostridium perfingens 2
Clostridium tetani 2
Coxiella burnetii
Edwardsiella tarda 2
Ehrlichia sennetsu (Rickettsia sennetsu) 2
Ehrlichia spp
Escherichia coli
Francisella tularensis (Typ A) 3
Francisella tularensis (Typ B) 2

35. Prakticky všetky použitia modifikovaných mikroorganizmov sa dotýkajú použitia v uzatvorených priestoroch v EU doposiaľ iné použitie nebolo schválené
Directive 90/219/EEC on contained use of genetically modified microorganisms s úpravou 98/81/EC

36. Mikroorganizmus je bunkový jedinec alebo nebunkový jedinec schopný množiť sa a odovzdávať genetický materiál, vrátane vírusov, viroidov, živočíšnych buniek a buniek rastlinných kultúr.
Geneticky modifikovaný organizmus (GMO) je organizmus, ktorého genetický materiál bol zmenený spôsobom, ktorý sa prirodzene pri pohlavnom rozmnožovaní a prirodzenej rekombinácii nevyskytuje za GMO sa nepovažuje organizmus, kde došlo ku genetickej zmene:
bunkovou fúziou prokariotických druhov mikroorganizmov, ktoré si vymieňajú genetický materiál známymi fyziologickými procesmi, vrátane fúzie protoplastov
bunkovou fúziou buniek eukaryotických druhov mikroorganizmov, vrátane fúzie protoplastov, produkcie hybridomasy a fúzie rastlinných buniek
samoklonovaním, ktoré pozostáva z odstránenia sekvencií nukleovej kyseliny z bunky, za ktorým môže nasledovať spätné vloženie všetkej odstránenej nukleovej kyseliny alebo jej časti, alebo jej syntetického ekvivalentu spolu s predchádzajúcimi enzymatickými alebo mechanickými krokmi do buniek fylogeneticky úzko príbuzných druhov, ktoré si môžu vymieňať genetický materiál prirodzenými fyziologickými procesmi, alebo bez nich.

37. Pri hodnotení rizík spojených s GMM musíme predovšetkým brať do úvahy účel použitia:
Farmaceutické výroby (rekombinantné proteíny a peptidy)
Priemyselné fermentácie (aminokyseliny, organické kyseliny, rozpúšťadlá,)
Potravinárske aplikácie mikroorganizmov
Environmentálne využite mikroorganizmov (bioremediácie, biometalurgia)

38. Farmaceutické výroby výhoda použitia baktérií vo výrobe
zvládnutá expresia
technológia purifikacie je zahrnutá už v príprave rekombinantu
stredne veľké fermentácie pre väčšinu produktov

39. schválených približne 200 produktov vo vývoji okolo 2000 produktov
otázky dĺžky schvaľovacieho procesu
inzulin schvaľovanie 2 roky
duševné vlastníctvo - EPO
problém obsahu DNA vo výslednom proteíne

40. Priemyselné fermentácie
výroba priemyselných enzýmov –GMO?
aminokyseliny
produkcia sekundárnych metabolitov
metabolické inžinierstvo – GMO?

41. Potravinárske aplikácie mikroorganizmov
Použitie mikroorganizmov vo výrobe potravín veľmi staré
Probiotické kultúry
Analógia s „GMO potravín“

42. Environmentálne využitie mikroorganizmov
riziko „nekontrolovateľného úniku“ organizmov alebo génov do prostredia
antibiotiková rezistencia – resp. iné selekčné márkre
dilema medzi „bezpečnosťou“ a selekčnou výhodou

43. Najčastejšie používané GMO

44. Prehľad transgénov použitých pre genetickú modifikáciu rastlín
Transgény upravujúce agronomické vlastnosti rastlín
Transgény pre toleranciu(T) voči špecifickým herbicídom(H) (HT-transgény)
Transgény pre rezistenciu voči hmyzím škodcom a háďatkám
Transgény pre rezistenciu voči baktériám a hubám
Transgény pre rezistenciu voči vírusom a viroidom
Transgény pre samčiu (peľovú) sterilitu

45. Transgény pre produkciu liečív a biologík
Transgény upravujúce výživové a iné parametre plodín používaných pre priamu konzumáciu a vo výrobe potravín
zvýšenáj akumulácia olejovej kyseliny
tabak so zníženou hladinu nikotínu (20x)
oneskorené alebo regulované dozrievanie
zlatá ryža
Transgény pre produkciu liečív a biologík
Transgény pre produkciu priemyselných chemikálií
Transgény odolné voči stresom

46. Sú GMO potraviny bezpečné?
Zle formulovaná otázka
Je miera rizika spojená s GMO prijateľná?
Princíp ekvivalencie
Výrobky z GMO sú najlepšie testované

47. Aká je budúcnosť GMO?

48. v roku 2003 sa uskutočnil prieskum medzi privátnymi firmami a vedeckými inštitúciami. 39% oslovených subjektov zrušilo v posledných štyroch rokoch výskumné projekty súvisiace s GMO v dôsledku nejasného regulačného rámca a neistej situácie na trhu.
tendencia zrušenia výskumných projektov bola nižšia vo verejnom sektore (29 % oslovených subjektov, ktoré zrušili projekty) a bola vyššia v privátnom sektore (61%).
podobný jav bol pozorovaný v prípade pokusného pestovania GM rastlín, po prudkom náraste v rokoch nasledoval prudký pokles o 76 % do konca r

50. Vzťah verenosti k biotechnológiám a následné konzekvencie pre podporu výskumu

51. Právo voľby pre každého

52. Toto nie je výsledok GMO

53. Užitočné stránky http://www.gmo.sk http://www.enviro.gov.sk

54. Ďakujem za pozornosť