Geneticky modifikované organizmy Cílem přednášky je informovat – vysvětlit si princip genetické modifikace, přínosy a rizika této nové technologie

Domestikace Šlechtitelství Přetváření divoce žijících druhů organismů v druhy vhodné k chovu Šlechtitelství Výběr Vlk (Canis lupus) Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/Domestikace http://cs.wikipedia.org/wiki/%C5%A0lecht%C4%9Bn%C3%AD Lidé zasahují do genetické informace organismů už od pradávna. Už v období mladší doby kamenné – dochází ke vzniku zemědělství a s ním přichází i domestikace - (zdomácnění, ochočení) postupné cílevědomé přetváření divoce žijících druhů organismů (živočichů i rostlin) v druhy vhodné k chovu. Domestikace jde ruku v ruce se šlechtitelstvím - cílevědomý výběr rodičů s požadovanými znaky s cílem zlepšení vlastností stávající odrůdy či plemene nebo vytvoření odrůdy či plemene nového. Člověk šlechtil jak organismy užitkové, především zemědělské plodiny a zvířata, tak i organismy pěstované či chované pro potěšení, například některé okrasné květiny či domácí mazlíčky. Důkazem toho, že šlechtění vedlo skutečně k zásadním změnám vlastností organismů, jsou dnešní rozdíly ve fyziologii i anatomii domácích zvířat a jejich divokých předků. Výběr je tedy jednou ze základních (klasických) metod šlechtitelství.

Tradiční metody šlechtitelství Výběr Křížení (hybridizace) – vnitrodruhové, mezidruhové Polyploidizace – kolchicin Mula Mezek Josta Mutace spontánní (vzácné) indukované (mutageny) zebroid Zdroje: http://cs.wikipedia.org/wiki/%C5%A0lecht%C4%9Bn%C3%AD_rostlin http://cs.wikipedia.org/wiki/%C5%A0lecht%C4%9Bn%C3%AD_%C5%BEivo%C4%8Dich%C5%AF Druhou nejstarší metodou šlechtitelství je křížení neboli hybridizace, kdy mezi sebou kombinujeme jedince s odlišnými vlastnostmi (pak mluvíme o hybridizaci vnitrodruhové), nebo můžeme křížit také jedince různých druhů – pak hovoříme o hybridizaci mezidruhové. Ne vždy se ale mezidruhové křížení povede přesně tak, jak bylo v plánu. U živočichů nedosáhli mezidruhoví kříženci většího uplatnění, snad s výjimkou mezků a mul. Mezidruhovým kříženci jsou často neplodní a dědičné vlastnosti výchozích druhů se v nich kombinují nevyzpytatelným způsobem. Krachem skončily například snahy zkombinovat pracovní výkonnost a ovladatelnost koně s odolností zeber vůči tropickým parazitům. Vzniklý kříženec označovaný jako zebroid zdědil po koni nízkou odolnost k parazitům a po zebrách nízkou pracovní výkonnost a ovladatelnost. (zdroj: http://www.osel.cz/index.php?clanek=463&akce=show2&dev=1) Příklady rostlinných mezidruhových kříženců: Josta - (Ribes nidigrolaria) je kříženec černého rybízu a srstky angreštu, patří do čeledi meruzalkovité (Grosssulariaceae).Tento kříženec pochází z roku 1977 z bývalé Německé demokratické republiky. Vznikl tak, že květy černého rybízu byly opyleny pylem z květů angreštu. V dnešní době existuje již řada kultivarů. Vzhledově se jedná, stejně tak jako u obou výchozích druhů, o nízký opadavý netrnitý keř, který v příznivých podmínkách může dorůstat až do výšky 2 metrů. Kvete brzy z jara. (Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/Josta) Další klasickou metodou šlechtitelství je polyploidizace, při které dochází k znásobení počtu chromozómových sad v buňce. Nejčastěji je vyvolána působením kolchicinu - mitotického jedu, který napadá mikrotubuly dělicího vřeténka, a tak narušuje správný rozchod chromozómů při mitóze. A ještě dalším zdrojem nových vlastností jsou mutace. Tyto mohou být spontánní (poměrně vzácné) nebo indukované – způsobené fyzikálními a chemickými mutageny. Nevýhodou všech klasických metod šlechtění jsou: čas (dlouhá doba trvání) a náhodnost vzniku nových vlastností. NEVÝHODY čas, náhodnost

Netradiční (nové) metody šlechtitelství Biotechnologické a molekulární metody Genetická transformace Definice GMO: Zákon č. 78/2004 Sb., o nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty GMO = organismus, kromě člověka, jehož dědičný materiál byl změněn genetickou modifikací genetická modifikace = cílená změna dědičného materiálu spočívající ve vnesení cizorodého dědičného materiálu do dědičného materiálu organismu nebo vynětí části dědičného materiálu organismu způsobem, kterého se nedosáhne přirozenou rekombinací Rozvoj molekulární genetiky v posledních desetiletích přináší pak nové – netradiční (nekonvenční) metody šlechtění. Výsledkem jsou transgenní organismy neboli organismy geneticky modifikované. Jejich tvorbu můžeme tedy chápat jako logické pokračování snah člověka o zefektivnění chovu hospodářských zvířat/zefektivnění výnosu hospodářských plodin, které započaly před desítkou tisíc let. (http://www.osel.cz/soubory/kabinet/463/cd-petr3.pdf) Definice GMO a dalších pojmů: http://eagri.cz/public/web/mze/legislativa/pravni-predpisy-mze/tematicky-prehled/Legislativa-ostatni_uplna-zneni_zakon-2004-78-GMO.html Transformace = přenos cizího genetického materiálu do buňky baktérií, rostlin či hub. Pro živočišné buňky se používá pojem Transfekce. Transformace x Transfekce

Genový konstrukt a přenos Vypnutí genu – genový knock-out Genový konstrukt a přenos Příprava genového konstruktu ( sekvence strukturního genu + regulační sekvence + markerový gen) Přenos genového konstruktu mikroinjekcí, elektroporací, virus, plazmid Pokud gen vyřadíme z provozu, hovoříme o genovém knockoutu (deficince genového knockoutu - http://cs.wikipedia.org/wiki/Genov%C3%BD_knockout). Pokud do organismu chceme přenést DNA, pak musíme vytvořit tzv. genový konstrukt. To je laboratorně připravený úsek dědičné informace ve formě DNA. Genový konstrukt se skládá ze sekvence strukturního genu a regulační sekvence. Strukturní gen určuje, co se bude podle genového konstruktu v těle transgenního zvířete „vyrábět“ (např. růstový hormon). Volba strukturního genu proto závisí bezprostředně na požadavku na nově získanou vlastnost transgenního organismu. Volba regulační sekvence je také velmi důležitá, protože určuje kde, kdy a za jakých podmínek se přenášený gen uplatní. Někdy se do genového konstruktu přidává i "markerový" gen, který slouží jako jakási „značka“, která umožní snazší objevení genového konstruktu v těle organismu. Příkladem může být GFP (green fluorescent protein – z mořské medúzy Aequorea victoria), který po osvícení buněk ultrafialovým světlem typické zelené fluoreskování a badatel proto přímo vidí, které buňky a která zvířata genový konstrukt přijala (Zdroj: http://www.osel.cz/soubory/kabinet/463/cd-petr3.pdf) Genový konstrukt musíme nějakým způsobem přenést do recipientního organismu (buňky) – mikroinjekcí, elektroporací nebo vektorem (nosičem) – virus, plazmid, nebo další metody – uvedeno dále.

Bakterie a plazmidy Plazmid - je malá kruhová molekula DNA schopná autoreplikace Typy plazmidů: F-plazmidy (konjugace) R-plazmidy (rezistence) N – plazmidy (vázání vzdušného dusíku) Col – plazmid – tvorba kolicinů Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/Plazmid Plazmid (též plasmid) je malá kruhová molekula DNA schopná replikace, která se přirozeně vyskytuje v cytoplazmě některých bakterií, archebakterií, méně obvykle i u eukaryot. Mohou obsahovat různé doplňující genetické informace, které ovšem mohou být pro daný organismus (bakterii) velice důležité – zdroj nových vlastností. (např se uplatňují při horizontální výměně genetické informace, nazývané konjugace). Typy plazmidů: N-plazmidy - umožňující vázání vzdušného dusíku R-plazmidy - nesou geny pro rezistenci proti antibiotikům. F-plazmidy – tzv. fertilní plazmidy, odpovídají za vznik tzv. pilů (sing. pilus), které umožňují vytvoření cytoplasmatického můstku mezi bakteriemi a posléze výměnu plazmidu. Bakterie, která tento plazmid získá, může posléze další konjugaci sama iniciovat. Col-plazmidy - nesou geny pro tvorbu kolicinů, proteinů, které mají schopnost usmrcovat jiné bakterie.

GM bakterie 1) Úprava plazmidu – vložení genového konstruktu s markerovým genem pro rezistenci k antibiotiku 2) Přenos do bakterie tepelný šok, elektroporace gen pro rezistenci 3) Selekce kolonií, kontrola sekvence gen. produktu genový konstrukt Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/Transformace_%28genetika%29 Plazmid tedy můžeme využít jako vektor a můžeme do něho vložit náš genový konstrukt. Jako markerový gen použijeme gen pro rezistenci k antibiotiku (např. ampicilínu). Upraveny plazmid přeneseme do bakterie pomocí tepelného šoku (ohřátí zkumavky s bakteriemi a plazmidy na 42°C na půl minuty a rychlé ochlazení na ledu (teploty a časy se mohou měnit podle typu kompetentních bakterií)) nebo elektroporací (způsobení propustnosti cytoplazmatické membrány pomocí elektrických pulzů). Po samotné transformaci musíme vyselektovat bakterie, které genový konstrukt přijaly – selekce probíhá vysetím bakterií na Petriho misku s tuhým agarem s přídavkem antibiotika, ke kterému vložený plazmid nese rezistenci. Pokud bakterie plazmid přijala, je vůči antibiotiku rezistentní a na agaru vyroste. Pokud plazmid nepřijala, nevyroste. (Pozn. Existují také jiné selekční systémy – např. modro/bílá selekce - http://biologie.upol.cz/metody/Slovnik/Modro%20bila%20selekce.htm) Po selekci kultivujeme pozitivní bakteriální kolonie v tekutém médiu – v laboratoři nejčastěji v různých nádobách typu Erlenmayerova baňka s tekutým médiem, v průmyslu se používají tzv. fermentory. 4) Kultivace kolonií, které genový konstrukt přijaly

Bioreaktory výroba lidských bílkovin pro účely léčby závažných onemocnění – růstový hormon, gonadotropin, inzulín Bioreaktor, fermentor – velká kultivační nádoby z borosilikátového skla nebo oceli, s rotorem na míchání média, sondami pro měření teploty, pH a množství kyslíku, přívod čistého média a odvod média s nesyntetizovaným produktem. (http://cs.wikipedia.org/wiki/Bioreaktor) Jedním z perspektivních oborů využívajících geneticky modifikované mikroorganismy je výroba lidských bílkovin pro účely léčby závažných onemocnění. Na trhu jsou preparáty vyráběné s pomocí geneticky modifikovaných bakterií nebo kvasinek - růstový hormon pro léčbu poruch růstu u dětí, gonadotropiny pro léčbu neplodnosti, inzulín pro léčbu cukrovky (GM kvasinky). Řadu důležitých lidských bílkovin ale geneticky modifikované bakterie a kvasinky vyprodukovat nedokážou - překážkou je buď velikost bílkovinných molekul nebo jejich složitost. Produkci velkých a komplikovaných bílkovin zvládá jen savčí buňka. Nabízí se nám dvě cesty k výrobě léků savčími buňkami. První je založena na vpravení lidského genu do zvířecích buněk, které jsou pak pěstovány „ve velkém“ v kultivačních nádobách - produkce je náročná a drahá. Druhou možností jsou tzv. živé bioreaktory – a tímto se dostáváme ke geneticky modifikovaným živočichům Zdroj: (http://www.osel.cz/index.php?obsah=6&akce=showall&clanek=112&id_c=2) Produkci velkých a komplikovaných bílkovin bakteriální nebo kvasinková buňka nedokáže

GM živočichové Myš, potkan, králík, danio, octomilka, háďátko Uzavřené prostředí v laboratoři cystická fibróza, hemofilie nebo dědičná svalová dystrofie. vývoj a testování nových léčebných postupů – genová terapie Studium funkce genů, model pro léčbu dědičných lidských chorob Geneticky modifikovaní (GM) živočichové zdaleka nejsou používáni tak hojně jako geneticky modifikované mikroorganismy. Přesto v sobě skrývají obrovský potenciál. (zdroj:http://www.mzp.cz/www/webdav_biosafety.nsf/biosafety/pdf/Genetic%20Modifications_Possibilities%20of%20their%20Use%20and%20Risks.pdf http://www.osel.cz/index.php?obsah=6&akce=showall&clanek=112&id_c=2 Drtivá většina GM živočichů nachází uplatnění v základním výzkumu v oblasti biologie či medicíny. Pro tyto účely jsou využívány genetické modifikace např. u hlístice Caenorhabditis elegans, octomilky Drosophila melanogaster, kaprovité rybky Danio pruhované a v největší míře u laboratorní myši, popřípadě potkana. Tyto experimenty probíhají v uzavřeném prostředí laboratoří a kladou si za cíl studium funkce genů. Genetickými modifikacemi zvířat můžeme získávat modelové organismy, na nichž lze studovat dědičné choroby - cystická fibróza, hemofilie nebo dědičná svalová dystrofie. Otevírá se nám  nová cesta k vývoji a testování nových léčebných postupů.

Metody transfekce: Lipofekce - DNA se zabalí umělými fosfolipidovými vezikuly (lipozomy) a přirozenou cestou je dopravená až do jádra Elektroporace – depolarizace cytoplasmatické membrány, otevření pórů a průnik genového konstruktu Mikroinjekce (vstříknutí genového konstruktu do jednobuněčného zárodku a následná implantace do těla matky) – malá účinnost, velká množství embryí Odběr embryí z těla samic nebo získaných in vitro Zdroj: http://www.osel.cz/soubory/kabinet/463/cd-petr3.pdf http://www.molbio.upol.cz/stranky/vyuka/cgi/6.pdf Základní metody transfekce: Lipofekce: při lipofekci se využívá základních vlastností fosfolipidů a tou je smáčivost. Fosfolipidy v suspenzi s vodou vytvářejí zvláštní váčky - liposomy, které ve svém nitru uzavřou vodný roztok. Pokud je ve vodné fázi přítomen genový konstrukt, dostane se do nitra liposomu. Stěna liposomu dokáže splynout s cytoplasmatickou membránou a obsah liposomu se tak uvolní do nitra buňky. Elektroporace – pomocí elektrických pulsů dojde k depolarizaci náboje na cytoplasmatické membráně, k otevření pórů a průniku genového konstruktu do nitra buňky. Mikroinjekce - genový produkt je vstříknut do jednobuněčného zárodku (vhodné např. u myší, u hospodářských zvířat je odběr embryí z těla samic je drahý a nespolehlivý. Účinnost zabudování genů po mikroinjekci je poměrně malá, a tak je nutné použít velká množství embryí (řádově stovky až tisíce) než je získán transgenní jedinec.

Národní centrum pro výzkum primátů, Oregon Metody transfekce: embryonální kmenové buňky (pluripotentní) vložení genu do EKB, implantace do zárodku a následné vložení do těla matky – chiméra Kultivace raných vývojových stádií savčích embryí Chimerický primát Agregace totipotentních buněk z embryí ve čtyřbuněčném stádiu Národní centrum pro výzkum primátů, Oregon Embryonální kmenové buňky jsou pluripotentní, jsou získávány kultivací raných vývojových stádií savčích embryí. Tyto buňky jsou schopny se donekonečna množit a na druhé straně si udržují schopnost vytvořit kteroukoli tkáň těla. Embryonální kmenové buňky lze vnášet do cizích zárodků a výsledkem je tzv. chiméra - jedinec, jehož tělo je tvořeno buňkami pocházejícími ze dvou různých jedinců. Příklad: Embryonální kmenové buňky byly vypěstovány ze zárodku černé myši a byly vpraveny do zárodku bílé myši. Narozená chiméra má části těla bílé a části černé (to platí i o vnitřních orgánech, kde se samozřejmě geny určující barvu kůže nijak neprojeví). V současnosti se podařilo vypěstovat embryonální kmenové buňky u dalších živočišných druhů včetně člověka. (Zdroj: http://www.osel.cz/soubory/kabinet/463/cd-petr3.pdf) Agregace totipotentních buněk Injekce kultivovaných embryonálních kmenových buněk do blastocysty (rané embryonální stadium savců) u primátů k tvorbě chiméry nevede. Ani injekcí pluripotentních buněk dodaných do blastocysty z jiné blastocysty se chiméry dobrat nelze. Jedinou cestou je agregace totipotentních buněk z embryí ve čtyřbuněčném stádiu. Primátí chiméra vznikla agregací (sloučením) totipotentních buněk z embryí ve 4buněčném stádiu. Embrya ve 4buněčném stádiu byla zbavena obalů a sloučena. Výsledkem je chiméra, v níž různé části jejího těla jsou tvořeny buňkami odlišného původu, a mají tedy i odlišnou genetickou výbavu. Jde prakticky o „srůst“ několika časných embryí dohromady v jeden celek. Celkem se narodily tři chiméry-Hex, Roku a Chimero. Hex a Roku mají tělo na přeskáčku poskládané z buněk šesti různých jedinců (12 rodičů). I když se oba vyvinuli jako opičáci, některé jejich buňky mají samičí dědičnou informaci. (Zdroj: http://www.osel.cz/index.php?clanek=6071)

Metody transfekce: retrovirové vektory zabudování retrovirových genů do hostitelské buňky velikost genového konstruktu (10kb), obavy z nádorového bujení přímá injekce genového konstruktu do tkání DNA vakcíny spermie jako vektor zabudování konstruktu do spermie oplozením oocytů in vitro těmito spermiemi je genový konstrukt vnesen do dědičné informace jedince vzniklého oplozením vajíčka Zdroj: http://www.osel.cz/soubory/kabinet/463/cd-petr3.pdf http://www.osel.cz/index.php?clanek=813 Retrovirové vektory Metoda využívá vrozených vlastností a schopností retrovirů-zabudování virové gen. informace do dědičné informace hostitelské buňky. Do retroviru můžeme tedy vložit genový konstrukt a vnést ho do recipientního organismu. Omezením je zde délka genového konstruktu, který obvykle nepřesahuje délku 10 kb. Použití retrovirových vektorů spojeno s obavami z jejich schopnosti navodit nádorové bujení. Přímá injekce genového konstruktu do tkání Zabudovat genový konstrukt můžeme i přímou injekcí do tkáně (svalu, kůže, varlete). Na tomto principu fungují tzv. DNA vakcíny. (Produkt vybraného genu z choroboplodného zárodku nebo cizopasníka je vpíchnut do kůže nebo svalu a podle něj je pak vyráběna v těle očkovaného organismu příslušná bílkovina. Ta následně mobilizuje imunitní odpověď proti viru, bakterii nebo parasitovi) Spermie jako vektor Genový konstrukt je přimíchán do kultivačního média, v němž jsou uchovávány spermie. Při oplození oocytů in vitro těmito spermiemi je genový konstrukt vnesen do dědičné informace jedince vzniklého oplozením vajíčka.

Přenos jader - klonování Hlavní postup pro produkci transgenních savců, především hospodářských zvířat Princip - vpravení jádra buňky do vajíčka zbaveného jeho vlastní dědičné informace Genový konstrukt vnesen do buněk pěstovaných v laboratoři Zdroj: http://www.osel.cz/soubory/kabinet/463/cd-petr3.pdf http://www.osel.cz/index.php?clanek=1159 http://www.osel.cz/index.php?clanek=3081 Přenos jader Principem je vpravení jádra somatické buňky do vajíčka zbaveného jeho vlastní dědičné informace. Vnesením jádra tělní buňky do vajíčka vznikne zárodek, který se začne samostatně vyvíjet. Takto vzniklý jedinec je geneticky totožný se zvířetem, z kterého byla odebrána somatická buňka. Genový konstrukt lze vnést do buněk pěstovaných v laboratorních podmínkách a ty jsou následně použity k naklonování zvířat. Výhoda - lze provést výběr buněk, do kterých byl genový konstrukt úspěšně vpraven. Každé zvíře, které se po naklonování z takových buněk narodí, je proto transgenní (na rozdíl např. od mikroinjekce, která je ve výsledku až 3x dražší).

Handmade klonování Demecolcin, pronasa Zdroj: http://www.osel.cz/index.php?clanek=6234 Originál: Vajta, G. 2007. Handmade cloning: the future way of nuclear transfer?TRENDS in Biotechnology 25 (6): 250-253. Zjednodušenou metodou popsaného klonování (přenosu jader) je tzv. hand made klonování – snažší manipulace bez mikromanipulátorů - možnost automatizace, vyšší účinnost. Vajíčka jsou posbírána poražených zvířat, buňky cumulu odstraněny vortexováním, obnažené oocyty jsou inkubovány 1-2 hodiny v domecolcinu, zona pelucida je natrávena pronasou – tímto postupem dojde k protlačení cytoplazmy vajíčka - orientační bod pro ruční enukleaci čepelí. Karyoplast obsahující chromatin je odstraněn a bezjaderné vajíčko je použito jako recipient - pomocí krátkých pulzů slabého střídavého elektrického proudu se sloučí se somatickou buňkou (z jiné krávy) a zdravé blastocyty jsou pak přeneseny do těla náhradní matky.

Hospodářská zvířata - živé bioreaktory VYUŽITÍ GM ŽIVOČICHŮ Hospodářská zvířata - živé bioreaktory zvířata, do jejichž  dědičné informace byl metodami genového inženýrství vpraven lidský gen a která pak vylučují příslušnou lidskou bílkovinu v mléce GM krávy produkující „lidské mateřské mléko“ Změna kvality živočišných produktů - mléko, růst vlny, kvalita masa, potraviny bez alergií intenzivní růst ryb, prasat – gen pro růstový faktor skot - knock-out genu pro myostatin Zdroj: http://www.osel.cz/soubory/kabinet/463/cd-petr3.pdf V současné době je věnována velká pozornost využití transgenních hospodářských zvířat jako tzv. biofermentorů (živých bioreaktorů). Do jejich organismu jsou vnášeny konstrukty složené z regulační sekvence genů pro mléčné bílkoviny a ze strukturních sekvencí proteinů využívaných při léčbě lidských chorob. Jde tedy o genový konstrukt, který zajistí výrobu přesně určené lidské bílkoviny v mléce hospodářských zvířat. Podojením jednoho zvířete je získáno mléko obsahující gramová množství lidské bílkoviny.V mnoha případech pak stačí produkce několika transgenních zvířat na pokrytí celosvětové spotřeby. Získání GM zvířete – tzv. živých bioreaktorů – je sice náročné, ale následný „provoz“ je už ve srovnání s tradičním bioreaktorem velice laciný. Chov živých bioreaktorů je předmětem činnosti specializovaných biofarmaceutických firem. První lék z této kategorie byl schválen koncem roku 2006. Jde o lék Atryn, jehož základem je lidský antitrombin produkovaný v mléce geneticky modifikovaných koz. Používá se k zamezení tvorby nebezpečných krevních sraženin při rozsáhlejších operacích. Lék je schválen k léčbě i v zemích Evropské unie (http://www.mzp.cz/www/webdav_biosafety.nsf/biosafety/pdf/Genetic%20Modifications_Possibilities%20of%20their%20Use%20and%20Risks.pdf) Zkvalitnění živočišných produktů Genetické modifikace lze využít ke změně kvality živočišných produktů. Na jedné straně lze zvýšit kvalitu produkce přenosem genů jiných druhů. Tak byl například získán skot, který vylučuje v mléce lidský laktoferin. Tato bílkovina má bakteriostatické účinky na střevní mikroflóru a zároveň zajišťuje transport iontů železa přes střevní stěnu do krevního oběhu. Našla by proto využití při výrobě náhražek mateřského mléka. Genetická modifikace, která by nahradila mléčné bílkoviny skotu bílkovinami mateřského mléka, by odstranila problémy se vznikem alergií na bílkoviny kravského mléka, především na alfa-laktalbumin, beta-laktoglobulin a kaseiny. Tyto alergie ohrožují kojence na náhradní výživě z kravského mléka. http://www.mzp.cz/www/webdav_biosafety.nsf/biosafety/pdf/Genetic%20Modifications_Possibilities%20of%20their%20Use%20and%20Risks.pdf S geneticky modifikovanými organismy jsou spojovány obavy z alergií, které by mohly vyvolat nové bílkoviny, které se s genetickou modifikací objeví např. v těle prasete, ovce nebo skotu. Rizika alergenů v potravinách jsou ale obecným problémem. Mnoho lidí trpí alergiemi na bílkoviny kravského mléka, na některé druhy ovoce (jahody, kiwi) a další potraviny (mořské ryby, burské oříšky aj.). Produkty geneticky modifikovaných zvířat mohou být z hlediska rizik alergií bezpečnější než stávající potraviny. Řada významných efektů je u hospodářských zvířat dosažena nikoli obohacením dědičné informace o další gen, ale naopak zablokováním genu, který je zvířeti vlastní. Zvíře pak nemá v těle bílkovinu „navíc“ ale naopak mu jedna z jeho mnoha bílkovin chybí. Zdroj: http://www.osel.cz/index.php?obsah=6&clanek=112 Intenzita růstu Významného úspěchu ve stimulaci růstu se podařilo dosáhnout u prasat přenosem genu pro uvolňovací hormon růstového hormonu (označovaného také zkratkou RHGH). V pokusech byl gen kódující RHGH injekčně vpraven do svalu prasete - podařilo se zvýšit růstovou schopnost pokusných prasat o 40%. Zintenzivnění růstu se podařilo dosáhnout i u ryb. U lososů se podařilo přenosem genu pro pstruží růstový hormon dosáhnout až čtyřicetkrát vyšší hmotnosti ryb ve srovnání s kontrolou s tím, že ryba má urychleno i fyziologické vyzrávání organismu. U hospodářských zvířat by mohlo vést ke zintenzivnění růstu nikoli vnášení cizího genu, ale naopak narušení funkce vlastního genu, který kóduje bílkovinu zvanou myostatin. Tato bílkovina reguluje růst kosterní svaloviny a zabraňuje nadměrnému růstu svalů. Narušení genu technikou "gene knock out" navodilo intenzivní růst svalů u myši. Naděje spojované s využitím genu pro myostatin u hospodářských zvířat vyvěrají z toho, že některá plemena skotu s extremním osvalením (např. belgický modrý skot) mají gen pro myostatin narušen mutací, při níž došlo k deleci 11 bazí. Myostatin reguluje růst kosterní svaloviny i u dalších živočišných druhů (prase, ovce) včetně drůbeže. http://www.osel.cz/index.php?clanek=112 http://www.mzp.cz/www/webdav_biosafety.nsf/biosafety/pdf/Genetic%20Modifications_Possibilities%20of%20their%20Use%20and%20Risks.pdf

VYUŽITÍ GM ŽIVOČICHŮ DNA vakcíny Genová terapie Produkce nových materiálů Biosteel – strukturní gen pro bílkovinu pavoučího vlákna + regulační gen pro kozí mléčnou bílkovinu Nízká hmotnost, vysoká mechanická odolnost - 3x odolnější než kevlarové vlákno Vojenské účely, letecký průmysl, medicína, kosmetický průmysl Genová terapie DNA vakcíny Xenotransplantace - GMO prasata – potlační hyperakutní rejekce Produkce nových materiálů Příkladem takové výroby je produkce materiálu BioSteel transgenními kozami. Tyto kozy získala kanadská soukromá společnost Nexia Bioscience klonováním kozích buněk, do jejichž dědičné informace byl zabudován gen pro bílkovinu pavoučího vlákna. Strukturní gen pro bílkovinu pavoučího vlákna byl spojen s regulační sekvencí pro kozí mléčnou bílkovinu a tím byla zajištěna exprese genu v mléčné žláze koz a jeho vylučování v mléce. V mléce se bílkovina nachází v rozpuštěném stavu a k jejímu vysrážení dojde snížením pH. Z takto získané bílkoviny je spřádáno vlákno využitelné v mnoha odvětvích lidské činnosti. Materiál v sobě spojuje nízkou hmotnost s mechanickou odolností. Je asi třikrát odolnější než kevlarové vlákno používané na výrobu neprůstřelných vest. Předpokládá se jeho využití pro vojenské účely (nové ochranné vesty nebo "lana" sloužící k zachycení letadel přistávajících na palubách letadlových lodí) nebo jako konstrukčního materiálu v leteckém průmyslu. Využití by měl BioSteel nalézt i v medicíně, kde by byl využíván jako materiál pro chirurgické šití při operacích oka nebo mozku. Kromě velké pevnosti je jeho obrovskou výhodou to, že jeho přítomnost dobře snáší lidský organismus a BioSteel je po určité době beze zbytku vstřebán. Plánuje se využití BioSteelu i v kosmetickém průmyslu. Zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/BioSteel http://www.osel.cz/soubory/kabinet/463/cd-petr3.pdf Xenotransplantace Samostatnou kapitolu představují genetické modifikace prasat se záměrem získat zvířata, jejichž orgány by byly využitelné pro transplantace lidem. V současné době je největším omezením transplantační medicíny nedostatek vhodných orgánů. Zhruba se odhaduje, že poměr potřeby a nabídky orgánů je 10 : 1. Výhledově lze využít aspoň jako dočasné řešení, než se podaří získat lidský orgán, orgány geneticky modifikovaných prasat. Lidský imunitní systém ale reaguje na přítomnost prasečích buněk velice bouřlivě a široké spektrum obranných mechanismů prasečí buňky prakticky okamžitě ničí (hyperakutní rejekce). Proto je cílem genetických modifikací uzpůsobit prasečí genom tak, aby buňky prasete byly pro lidský imunitní systém přijatelnější. Obor tzv. xenotransplantací (tj. transplantací orgánů mezi příslušníky dvou odlišných živočišných druhů - člověka a prasete) se zatím rozvíjí na experimentální úrovni. Značnou překážku pro praktické uplatnění výsledků tohoto výzkumu představuje riziko tzv. endogenních retrovirů. Dědičná informace těchto virů se nachází v dědičné informaci prasete. Viry jsou produkovány v prasečím organismu. Prase se jimi nenakazí, ale dědí je od rodičů stejně jako všechny ostatní geny. V laboratorních podmínkách jsou prasečí endogenní retroviry schopny napadnout lidské buňky. Proto nejsou zatím povoleny ani klinické zkoušky xenotransplantací (pokračuje na následujícím slidu – Rizika GM živočichů). http://www.mzp.cz/www/webdav_biosafety.nsf/biosafety/pdf/Genetic%20Modifications_Possibilities%20of%20their%20Use%20and%20Risks.pdf Genetické vakcíny Produkt vybraného genu z choroboplodného zárodku nebo cizopasníka je vpíchnut do kůže nebo svalu a podle něj je pak vyráběna v těle očkovaného organismu příslušná bílkovina. Ta následně mobilizuje imunitní odpověď proti viru, bakterii nebo parasitovi. Zdroj: http://www.mzp.cz/www/webdav_biosafety.nsf/biosafety/pdf/Genetic%20Modifications_Possibilities%20of%20their%20Use%20and%20Risks.pdf Genová terapie je léčebný postup, při němž je do genomu pacienta vložena sekvence DNA, přičemž tato sekvence kóduje nějaký chybějící nebo nefungující protein. Tato metoda by mohla být v budoucnu použita k léčbě např. dědičných onemocnění. Postup se však potýká stále s jistými problémy a nebyl dosud zaveden do lékařské praxe. Jedním z otazníků je způsob, jak vložit DNA do genomu pacienta – nejčastěji se v experimentech používají viry schopné přenést svou DNA do genomu hostitelských buněk. (pokračuje na následujícím slidu – Rizika GM živočichů). http://cs.wikipedia.org/wiki/Genov%C3%A1_terapie http://www.osel.cz/index.php?clanek=2829 http://www.osel.cz/index.php?clanek=4709

RIZIKA GMO škody na životním prostředí by mohly napáchat GM ryby uprchlé ze sádek a dalších chovných zařízení do volné přírody Nemáme praktické zkušenosti – pouze počítačové simulace ekologické kolapsy i bez GMO - průnik mihule mořské do Velkých jezer na americko-kanadském pomezí na přelomu 19. a 20. století – zdecimování populace pstruhů a dalších ryb, zhroucení rybářství Xenotransplantace - prasečí endogenní retroviry - dědičná informace virů v dědičné informaci prasat není výsadou GMO!!! - nákaza tuberkulózou či spalničkami od domestikovaných zvířat, virus chřipky Zdroj: http://www.osel.cz/index.php?obsah=6&akce=showall&clanek=112&id_c=2 Geneticky modifikovaní živočichové a životní prostředí Pokud představují geneticky modifikovaní živočichové vážnější riziko pro životní prostředí, pak jsou to hlavně geneticky modifikované ryby s genem pro schopnost velmi rychlého růstu (pouze podle počítačových simulací-reálná situace nenastala) – při jejich úniku by došlo k rozvrácení stávajícího ekosystému. ALE ekologické kolapsy i bez GMO - průnik mihule mořské do Velkých jezer na americko-kanadském pomezí na přelomu 19. a 20. století. - zdecimování pstruhů a dalších ryb, zhroucení rybářství. Xenotransplantace Hlavní nebezpečí u xenotransplantací tzv. prasečí endogenní retroviry, podle kterých se mohou v těle prasat vytvářet plně funkční viry. Přinejmenším dva tyto prasečí viry jsou schopny nakazit lidské buňky pěstované v laboratorních podmínkách. S použitím prasečích orgánů pro transplantace tedy před lidstvem vystává hrozba infekce viry, které mohou být potenciálně velmi nebezpečné: ALE toto riziko není specifické pouze pro xenotransplantace a geneticky modifikované organismy - od domestikovaných zvířat se člověk nakazil tuberkulózou či spalničkami, viry chřipky prodělávají vývoj ve vodní drůbeži a domácích prasatech Nevýhody genové terapie: Finanční, technická a technologická náročnost, nízká úspěšnost, eticky problematické. Nízká úspěšnost terapie, nebezpečí při použití virových vektorů - genetická informace je do genomu vložena víceméně náhodně, vnesený gen tak může narušit sekvenci jiného genu (narušení protoonkogenu nebo tumor-supresorového genu může zpustit maligní transformaci buňky). http://www.osel.cz/index.php?clanek=198 Genová terapie – virus jako vektor – riziko zhoubného bujení

Transformace rostlin isolace rostlinných protoplastů přímý přenos cizorodé DNA do nich pomocí elektroporace / chemická transformace / tepelného šoku „Genová pisole“ (Gene gun) Genový konstrukt vysrážen na mikroprojektily ze zlata nebo wolframu Poslední kapitolou jsou GM rostliny. Ty jsou pro nás velmi důležité, protože se pěstují a jsou k dostání také v ČR. Na úvod opět metodika – způsoby rostlinné transformace. Protože rostlinná buňka má dvě membrány – buněčnou stěnu a cytoplazmatickou membránu, je třeba buněčnou stěnu odstranit, protože je to další bariéra přenosu DNA. Hovoříme o vytvoření protoplastu – rostlinná buňka bez buněčné stěny. DNA je pak do protoplastu přenesena elektoporací, chemicky nebo tepelným šokem. Další metodou využívanou k rostlinné transformaci je použití genové pistole. Požadovaná DNA se nejprve vysráží na povrchu nepatrných částeček zlata, wolframu nebo jiného těžkého prvku. Tyto tzv. projektily se pak pod vysokým tlakem helia „nastřelí“ do rostlinné tkáně, přičemž v určitém procentu případů je zasaženo jádro a ve zlomku těchto „šťastných“ zásahů se během oprav poškození způsobených zlatým projektilem cizorodá DNA spojí s rostlinným genomem. (Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/Geneticky_modifikovan%C3%BD_organismus)

Přírodní genetická modifikace – genetický inženýr Agrobacterium tumefaciens Infikuje dvouděložné rostliny, nádory na rostlinných pletivech geny pro hormony (bujení) geny pro syntézu opinů (potrava) Ti-plazmid = tumor inducing plasmid T-DNA T-pillus Přenos Ti-plazmidu (T-DNA) do rostlinného genomu Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/Agrobacterium_tumefaciens Mnohem elegantnější metodu genetické modifikace za nás vymyslela sama příroda. V roli genového inženýra je Agrobacterium tumefaciens - druh gramnegativní bakterie, která infikuje dvouděložné rostliny a vytváří nádory v rostlinných pletivech. Princip vzniku nádoru je založen na průniku části DNA bakterie – Ti-plazmidu (tzv. T-DNA) do rostlinné buňky a její začlenění do genomu rostliny. Inkorporovaná část bakteriální DNA obsahuje sadu genů, z nichž nejdůležitější jsou geny pro produkci rostlinných hormonů, které vedou k vytvoření nádoru, a geny pro produkci opinů - zvláštního typu aminokyselin, který slouží metabolismu agrobakterií jako energetický zdroj. Genetická manipulace rostliny, která přinutí rostlinu syntetizovat opiny, je tedy velice originálním způsobem parazitismu. Schopnost A. tumefaciens přenášet geny do rostlin je bohatě využívána v biotechnologiích k přenášení konkrétních genů do rostlin a vytváření transgenních rostlin. Geny pro opiny a rostlinné hormony můžeme nahradit a místo nich do Ti plazmidu vložit náš genový konstrukt. Originální způsob parazitizmu

Zdroj: pocket_guide_gmcrops_policy. pdf (http://www. europabio Výčet nejdůležitějších celosvětově pěstovaných plodin a odhad jejich produkce do roku 2015 (bavlník, soja, kukuřice, řepka, rýže, brambory a ostatní GM plodiny)

Hlavní centra GM plodin (2010)  GM plodiny ve světě Hlavní centra GM plodin (2010) země mil ha USA 66,8 Brazílie 25,4 Argentina 22,9 Indie 9,4 Kanada 8,8 Čína 3,5 Paraguay 2,6 Pakistán 2,4 Jižní Afrika 2,2 Uruguay 1,1 Zdroj: pocket_guide_gmcrops_policy.pdf (http://www.europabio.org/sites/default/files/position/pocket_guide_gmcrops_policy.pdf) V tabulce jsou uvedeny hlavní centra geneticky modifikovaných plodin (z roku 2010) – uvedeno v milionech hektarů Další tabulka pak uvádí pěstováni GM plodin v EU (také z roku 2010) GM jsou zaměřeny především na toleranci k herbicidům a rezistenci k jejich škůdcům. Tolerance k herbicidu Rezistence ke škůdcům

Biotech plodiny Zdroj: Osel: http://www.osel.cz/index.php?obsah=6&akce=showall&clanek=6214&id_c=116516 Jsou vyvíjeny a komercionalizovány nejen polní, ale také zahradní transgenní plodiny. Velmi významný je pokrok projektů transgenní zeleniny, které zahrnují rajče, brambor, zelí, brukev, květák, fazol, papriku, feferonky, cukini, tykev, lilek, okurku, mrkev a sladkou kukuřici. Genetické inženýrství má potenciál revolucionalizovat také šlechtění ovocných dřevin. Poznámka Prof. Drobníka k  článku Doc. Ing. Jaroslava Poláka, DrSc. http://www.osel.cz/index.php?obsah=6&akce=showall&clanek=6214&id_c=116516 Termín „biotech crops“ (biotech plodiny) pro transgenní plodiny zavádí Clive James ředitel ISAAA (International Service for the Acquisition of Agri-biotechApplications) ve svých přehledech. Je to pochopitelná reakce na nesmyslný termín „geneticky modifikované“, neb každý pes je geneticky modifikovaný vlk. Jenže do biotechnologie neřadíme jen transgenesi, ale řadu dalších metod, jako je např. fúze protoplastů, mutace pomocí zinkového prstu nebo polynukleotidů, zásahy do dělícího vřeténka a dokonce i umělá mutagenese pomocí ozáření nebo chemických mutagenů se sem počítá (jedná se o poškození DNA a její opravu). Proto logicky by i produkty těchto metod musely být označeny jako biotech plodiny. Proto podle našeho názoru je vhodné pro transgenní plodiny používat pro informovanou cílovou skupinu termín „transgenní“ a pro obecnou veřejnost GMO, protože „proti GMO“ směřuje demagogická kampaň různých organizací a jde o to veřejnost informovat.

Proč pěstovat GM rostliny??? Zlepšit chuť, kvalitu i trvanlivost potravin Zvýšit výnosy a nutriční hodnotu zemědělských plodin Omezit používání pesticidů a chemických látek Ochrana ohrožených organismů, udržování biodiversity Snížení erose půdy, zlepšení kvality půdy Zdroj: pocket_guide_gmcrops_policy.pdf (http://www.europabio.org/sites/default/files/position/pocket_guide_gmcrops_policy.pdf) Osel: http://www.osel.cz/index.php?obsah=6&akce=showall&clanek=6214&id_c=116516 Co můžeme získat pěstováním GM plodin? Lidský enzym produkovaný buňkami mrkve Americká agentura pro kontrolu léčiv FDA schválila od května 2012 léčivý přípravek Elelyso. Je to enzym taligluceráza alfa, produkovaný geneticky upravenými buňkami mrkve, který nahrazuje v lidském těle beta-glukocerebrosidázu. Poprvé v historii lidstva tak došlo ke schválení léčiva produkovaného geneticky modifikovanými rostlinami. Zdroj: http://www.osel.cz/index.php?obsah=6&akce=showall&clanek=6547&id_c=119381 Snížení emisí CO2 Snížit světové hladovění Produkce léčiv - Elelyso

RIZIKA GMO Bezpečnost pro zvířata a lidi, vliv na životní prostředí a biodiverzitu Nekontrolovatelné šíření transgenů pylem na planě rostoucí příbuzné druhy – vytlačení z přirozených stanovišť Vznik rezistencí - superplevele Tajwan – Oryza rufipogon formosana x Oryza sativa Evropa – Medicago falcata x Medicago sativa Tolice srpovitá Tolice vojtěška Hybridizace – vzdálenost pro přenos pylu, doba kvetení, semena Introgrese - zpětné křížení hybridních rostlin s původním planě rostoucím druhem GM kukuřice a GM brambor v Evropě bez problému GM řepka olejka !!!-brukev, hořčice, ředkev Zdroje: http://www.osel.cz/index.php?obsah=6&akce=showall&clanek=3156&id_c=93673 Před uvedením každé odrůdy GM plodiny na trh bedlivě zkoumána nejen její bezpečnost pro zvířata a lidi, kteří ji budou konzumovat, ale hodnotí se i její vliv na životní prostředí. K tomu, aby byla GM odrůda povolena, nesmí představovat větší riziko než srovnatelná konvenční odrůda. K výměně dědičné informace mezi zemědělskými plodinami a planě rostoucími rostlinami docházelo už v samotných počátcích domestikace. Hlavní jsou obavy z přenos transgenu do příbuzných plevelů (vznik superplevelů) nebo přenos transgenů na planě rostoucích příbuzné druhy rostlin (Hybridy, které zdědí transgen, mohou být životaschopnější než plané druhy, planý druh tak může být vytlačen ze svých přirozených stanovišť a z přírody zcela vymizet.) Proces průniku genu do genomu a genofondu planě rostoucích rostlin je však mnohem složitější. Musí dojít k hybridizaci a introgresi (vnesení genů jednoho druhu do genomu jiného mezidruhovým a následným zpětným křížením). Pro hybridizaci je nutné, aby GM plodina a planý druh rostly ve vzdálenosti, na jakou se přenáší pyl. GM plodiny a plané rostliny musí být schopny vzájemného opylení, musí kvést ve stejnou dobu a na bliznu planě rostoucího druhu se musí dostat nepoškozený, životaschopný pyl GM plodiny. Po opylení se musí vyvinout semena. Pro introgresi je nutné, aby semena vyklíčila a takto vzniklé hybridní rostliny se uchytily v krajině, vykvetly a vytvářely další hybridy s původním planě rostoucím druhem (tj. aby docházelo ke zpětnému křížení). První generace hybridních rostlin (F1)  proto musí přežít aspoň po jednu generaci a jejich plodnost musí stačit k vytváření dalších hybridů zpětným křížením. Možnost přenosu genu z GM plodiny na planě rostoucí druhy je tedy třeba hodnotit ve vztahu k dané plodině a oblasti, v které je pěstována. V evropských podmínkách nepředstavuje z tohoto hlediska riziko pěstování GM kukuřice nebo GM bramboru. Na druhé straně je třeba se zabývat riziky spojenými s pěstováním GM řepky olejky (možná introgrese genů pro rezistenci k herbicidům do planě rostoucích druhů brukve řepáku, horčice rolní (Sinapis arvensis) a ředkve ohnice (Raphanus raphanistrum). Není to jen problém GM plodin: Přenos genů z konvenčních zemědělských plodin už v několika případech přivedl plané druhy rostlin na pokraj vyhubení. Známé jsou dva případy, kdy přenos genů zemědělských plodin snížil životaschopnost planě rostoucích druhů. Na Tajwanu zmizela endemická planá rýže Oryza rufipogon formosana v důsledku silné hybridizace s běžně pěstovanou rýží Oryza sativa. V Evropě zmizela z některých oblastí žlutě kvetoucí planá tolice srpovitá (Medicago falcata) v důsledku hybridizace s pěstovanou fialově kvetoucí tolicí vojtěškou (Medicago sativa). Z toho lze na jedné straně usoudit, že přenos transgenů z GM plodin může mít negativní vliv na planě rostoucí druhy. Na druhé straně to ale dokazuje, že se problém negativního dopadu hybridizace a introgrese genů zdaleka neomezuje jen na GM plodiny a představuje obecný, dosud nedoceňovaný problém.   …a do polí. …do skleníku Z laboratoře…

GM kukuřice Bt-kukuřice – MON810 První geneticky modifikovanou plodinou, kterou bylo v ČR možné pěstovat Bt kukuřice se u nás stále pěstuje Bt-kukuřice – MON810 Produkce Bt-toxinu Bacillus thuringiensis – gen pro CRY protein - insekticidní účinky pro housenky motýlů , neškodí broukům ani včelám Na následujících třech slidech uvádím detailnější příklady významných GM plodin: kukuřice, bramboru a rýže. Zdroj: http://eagri.cz/public/web/file/42167/Dosavadni_zkusenosti_Bt_kukurice_v_CR_2005_2009.pdf http://www.mzp.cz/www/webdav_biosafety.nsf/biosafety/pdf/Genetic%20Modifications_Possibilities%20of%20their%20Use%20and%20Risks.pdfhttp://www.mzp.cz/www/webdav_biosafety.nsf/biosafety/pdf/Genetic%20Modifications_Possibilities%20of%20their%20Use%20and%20Risks.pdf http://www.osel.cz/index.php?clanek=3060 http://www.osel.cz/index.php?clanek=3149 GM kukuřice MON810 (název je odvozený od firmy Monsanto) odolná proti housenkám motýlů (říká se jí také Bt kukuřice). V našich podmínkách nachází uplatnění  především její odolnost proti housenkám zavíječe kukuřičného. Tato kukuřice patří  mezi GM plodiny nesoucí gen pro Cry-protein z bakterie Bacillus thuringiensis (Bt). Cry-protein se mění  v toxickou látku až ve chvíli, kdy se dostane do střeva hmyzu a tam se z obou jeho konců odštěpí řetězce o určité délce. Příhodné podmínky pro takové štěpení panují především ve střevu housenek motýlů, kde je zásadité prostředí. Molekula vzniklá štěpením se váže na molekuly pokrývající povrch buněk hmyzího střeva. Navázané toxiny se následně spojí do komplexu a vytvoří ve střevní stěně otvor. Hmyz hyne obvykle během 2 až 5 dní v důsledku těžkého poškození střeva. Zabije ho buď nedostatek živin nebo mu narušenou střevní sliznicí proniknou do těla bakterie z trávícího traktu a způsobí otravu. Hlavní výhodou je, že na poli nemusí být užívány insekticidy, což umožňuje přežití pestrého hmyzího společenstva, které by bylo vlivem insekticidů zdecimováno. V roce 2005 byla v ČR poprvé komerčně pěstována kukuřice MON810. Následující rok dosáhla osetá plocha 1 290 ha, v roce 2007 stoupla na 5 000 ha, v roce 2008 se dále zvýšila na 8 380 ha, ale poté došlo k poklesu na 6 480 ha, který pokračoval i v r. 2010, kdy byla MON810 vyseta pouze na 4680 ha. V roce 2011 byl zaznamenán mírný nárůst na 5 090 ha. Rok 2012 přinesl výrazný pokles ploch osetých GM kukuřicí až na 3050 ha. Zdroj: http://www.osel.cz/index.php?clanek=6505 – obrana proti zavíječi kukuřičnému Housenka se otráví Bez insekticidů Přežití pestrého hmyzího společenstva

GM brambora Průmyslový brambor Amflora - vyřazení syntézy amylózy – škrob je tvořen jen amylopektinem (březen 2010, EK schválila komerční pěstování pro nepotravinářské využití - papírenský a textilní průmysl, v roce 2010 pěstována také v ČR, ale dnes už se u nás nepěstuje) Testování dalších odrůd: Amadea – podobné vlastnosti jako Amflora, ale využití i v potravinářství Fortuna rezistence k bramborové plísni Další transgenní odrůdy – odolnost k hnilobě, odolnost k mandelince bramborové, kompaktnější odrůdu nasávající při smažení méně tuku Zdroje: http://cs.wikipedia.org/wiki/Geneticky_modifikovan%C3%BD_organismus#Geneticky_modifikovan.C3.A1_brambora_Amflora http://www.osel.cz/index.php?clanek=4918 http://www.osel.cz/index.php?obsah=6&akce=showall&clanek=6392&id_c=118106 http://www.osel.cz/index.php?clanek=5366 http://www.osel.cz/index.php?clanek=6505 Amflora je určena pro průmyslové účely, byla schváleno její použití jako krmivo, nesmí však být podávána jako potravina pro lidi. Vyvinuta německým chemickým koncernem BASF. Cíleným zásahem do dědičné informace má pozměněno složení škrobu. Běžný brambor obsahuje zhruba 20% škrobu, který je tvořen z 80% amylopektinem a z 20% amylózou. Toto složení škrobu nevadí například při jeho potravinářském využití. Velké množství škrobu se však používá i v papírenství, textilním průmyslu a dalších průmyslových odvětvích. Tam se uplatňuje především amylopektin. Amylóza kvalitu suroviny zhoršuje. Oddělování obou komponent  škrobů chemickými, fyzikálními nebo enzymatickými postupy je pracné a drahé. Navíc je spojeno s velkou ekologickou zátěží, protože se při separaci spotřebovává velké množství vody a energie. Brambor Amflora má upravenou dědičnou informaci tak, že v něm nedochází k syntéze amylózy. Evropskou komisí schválena v březnu 2010. ČR se stala jednou ze tří zemí, kde byly v r. 2010 po schválení pro uvedení do oběhu v EU pěstovány GM brambory Amflora, počátkem roku 2012 společnost BASF tento projekt ukončila a Amflora se u nás v současné době nepěstuje. Zdroj: http://www.osel.cz/index.php?clanek=6505 Koncern BASF vyvíjí také další odrůdy bramboru – Amadea (produkce jen amylopektinového škrobu jako u odrůdy Amflora, ale i s využitím v potravinářství), Modena (také produkce škrobu) a Fortuna (rezistence k bramborové plísni).   Dalším příkladem GM odrůd bramboru, které jsou vyvíjeny: odrůda s odolností k hnilobě, odolností k mandelince bramborové, kompaktnější odrůda nasávající při smažení méně tuku, Indický GM brambor s vysokým obsahem proteinů – tzv. „protato“.Jedná se o brambor, který obsahuje o 60% více proteinů než nešlechtěný brambor a má zvýšené hladiny několika aminokyselin. Zdroj: http://www.osel.cz/tisk.php?clanek=5366 Protato (Indický GM brambor)– 60% více proteinů než nešlechtěný brambor, zvýšené hladiny některých aminokyselin

GM Rýže hlavní potravina v Asii Vysoká energetická hodnota, ale nedostatek aminokyselin a vitamínů Oslepnutí až 500 000 dětí ročně, smrt 6000 dětí denně Zlatá rýže - produkce -karotenu – provitamín vitamínu A (Antioxidační účinky, proti nádorům, infekcím, správná fce zraku) 2000 – GOLDEN RICE, 2001 – GR1, 2005 – GR2-zvýšený obsah bílkovin, vitamín E, železo, zinek 2009 – GR2G Filipíny, Bangladéš, Indie Dalším příkladem GM plodiny je GM rýže (tzv. zlatá rýže, Golden Rice) Zdroj: http://www.biotrin.cz/czpages/bulletin/Internet_bulletin_201203.pdf Rýže je základní, a mnohdy téměř jedinou potravinou třech miliard lidí, především v Asii. Mezi obilninami má rýže nejvyšší energetickou hodnotu a výnosy, ale nedostatek aminokyselin a vitaminů potřebných pro normální funkci těla. Chybí jí beta karoten, prekursor vitaminu A, což způsobuje deficit vitaminu A (Vitamin A deficiency – VAD) u 127 milionů lidí v rozvojových zemích Asie, z toho u 25% dětí předškolního věku. Každoročně 250 až 500 tis. dětí oslepne, z toho 67% zemře během jednoho měsíce. Denně umírá kolem 6000 dětí. V roce 2000 byla vyvinuta první Golden Rice s nízkým obsahem beta karotenu, 1,6-1,8 mikrogramu na gram rýže, ale byla prokázána funkčnost dvou genů vložených do rýže. Firma Syngenta pak vyvinula linii Golden Rice 1 s obsahem 6 až 8 mikrogramů beta karotenu v jednom gramu. V roce 2005 vyvinula Syngenta linii rýže Golden Rice 2 s obsahem 36,7 mikrogramů. GR 2 byla dále zlepšena díky projektu Gatesovy nadace a obohacena o zvýšený obsah bílkovin, vitaminu E, železa a zinku. V roce 2009 - další zlepšená linie rýže GR2G je v rozvojových zemích Asie, ale např. i v JAR používána ke křížení s místními odrůdami. Kříženci obsahující vysoký obsah beta karotenu a jiné zlepšené vlastnosti budou v příštích letech v příslušných státech povoleny k pěstování. Odrůdy rýže Golden Rice by měly být jen na Filipínách, v Bangladéši a Indii pěstovány na 7 až 7,5 milionech hektarů. Ekonomický přínos pro asijské země je odhadován na 4 až 18 miliard US dolarů ročně. V jihovýchodní Asii trpí nedostatkem vitaminu A 33% obyvatel, nedostatkem železa (anemií) 57% a nedostatkem zinku 71% populace. Pěstování rýže GR2G bude mít pyramidální efekt třech benefitů zajišťujících populaci dostatečné množství beta karotenu, železa a zinku.a umožní radikalní zlepšení zdravotního stavu a záchranu milionů životů, především malých dětí. U nás se GM rýže nepěstuje. Další příklady GM rýže: Firma Bayer CropScience vyvinula transgenní rýži LL62 resistentní vůči herbicidu. Ve Spojených státech byl tento kultivar povolen k pěstování, ale farmáři ho zatím nezačali používat. Také EU byly dodány podklady pro hodnocení. Ty byly podrobeny kontrolním testům z hlediska bezpečnosti a 30. října 2007 vydala EFSA hodnocení, které říká, že rýže LL62 je stejně bezpečná jako rýže běžná a z toho důvodu je nepravděpodobné, že by měla v kontextu s navrhovaným užitím nepříznivé účinky na zdraví člověka, zvířat nebo životní prostředí. V Japonsku pracují na vývoji kultivaru **rýže „allergen-free“**, která by působila méně potíži alergikům citlivým na ASalbumin. Zdroj: http://www.gate2biotech.cz/druhy-gm-ryze/ Čínští genoví inženýři pracují intenzívně na transgenních odrůdách rýže i dalších plodin. Jejich odrůda rýže zvaná Bt63 působí starosti v Evropské unii. Neodpovídá legislativě, protože v EU neprošla povolovacím řízením spojeným s povinným testováním o bezpečnosti potravin a krmiv. Proto by se neměla vyskytovat v rýži a jejích dalších produktech ani jako příměs. Neautorizovaná **Bt63 rýže** byla kontrolou poprvé odhalena ve Francii, Velké Británii a Německu už v letech 2006 a 2007. Přestože Evropská Komise žádala Čínu o opatření, která by zabránila importu této GM odrůdy, nebyly to čínské autority schopny zajistit. Proto po přehodnocení celé situace přijala Komise dne 12. 2. 2008 nová rozhodnutí. Stálý Výbor pro potravinový řetězec a zdraví zvířat (Standing Committee on the Food Chain and Animal Health ) bude vyžadovat certifikát na čínskou rýži a produkty z ní. Zásilky rýže budou testovány v oficiálních nebo akreditovaných laboratořích, které používají specifické testovací metody schopné přítomnost transgenní odrůdy Bt63 odhalit. V platnost vstoupí tato ochranná opatření 15. dubna 2008. Odpovědnost za to, že hranice EU nepřekročí Bt63 rýže ponesou jednak úřady jednotlivých členských zemí kontrolující dovoz a jednak dovozci rýže z Číny. Jejich povinnosti vyplývají ze zákona o odpovědnosti za bezpečnost potravin a krmiv umísťovaných na evropský trh. Kontrole bude podléhat i ta rýže, která je už nyní uvnitř evropského trhu. Opatření budou znovu zhodnocena po 6 měsících. Komise bude pokračovat v aktivním monitorování situace a přijímat nezbytná opatření. Bayer CropScience – LL62 – rezistence vůči herbicidu Allergen – free rýže – Japonsko, citlivost na ASalbumin

GM plodiny v EU Postoj EU k GMO je velmi negativní Rakousko, Itálie, Řecko – bez polních pokusů Francie, Německo, Británie, Belgie - aktivisté Španělsko, Rumunsko, Švédsko, ČR - výzkum a vliv na životní prostředí Od 2009 – značný pokles polních pokusů s GM rostlinami BASF Plant Science z Evropy do USA 2012 – konec biotechnologických projektů Společnost se zaměří na vývoj GM plodin s uplatněním v Severní a Jižní Americe a v Asii Jedinou GM plodinou pěstovanou v EU je GM kukuřice Některé další GM plodiny se do EU dovážejí a zpracovávají Zdroj: http://www.osel.cz/index.php?clanek=6505 http://www.osel.cz/_files/6505_SB.pdf Postoj EU k GMO je velmi negativní. Např. v Rakousku, Itálii nebo Řecku je velmi obtížné získat povolení k polním pokusům, ve Francii, Německu, Británii nebo Belgii – značný vliv aktivistů. Pouze ve Španělsku, Rumunsku, Švédsku nebo ČR je možné provádět polní pokusy bez větších problémů. Nicméně od roku 2009 počet polních pokusů s GM rostlinami v Evropě klesá a mnohé nadnárodní firmy, ale i výzkumné instituce přemísťují své aktivity do Ameriky (BASF Plant Science oznámil počátkem roku 2012, že ukončuje své biotechnologické projekty, zaměřené výhradně na evropský trh, tj. komercializaci GM brambor Amflora, Amadea, Modena a Fortuna. Společnost se zaměří na vývoj GM plodin s uplatněním v Severní a Jižní Americe a v Asii.) http://www.osel.cz/index.php?obsah=6&akce=showall&clanek=6547&id_c=119381 Evropa zdaleka není soběstačná v produkci krmiv, především bílkovinných, takže musí značnou část potřebných komodit dovážet ze třetích zemí. Největšími vývozci jsou přitom právě ty státy, kde se GM plodiny pěstují ve velkém měřítku: USA, Kanada, Argentina, Brazílie. Navíc evropská „nulová tolerance“ neschválených GMO má za následek, že schvalovacím procesem musí projít i takové modifikace, které se v dovozech vyskytují pouze ve stopovém množství. Sója Závislost EU na dovozu se nejvíce projevuje u sóji, důležité složky krmiv především pro prasata a drůbež. Transgenní sója 40-3-2 Roundup Ready společnosti Monsanto byla mezi prvními GMO schválenými pro komerční použití. Dosud úspěšně prošlo schvalovacím procesem v EU 7 typů GM sóji s tolerancí k herbicidům (HT) a jedním transgenem pro odolnost k hmyzím škůdcům (Bt). Kromě různých typů HT sóji posuzuje Evropská komise a Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA) také dvě žádosti o dovoz a použití sóji se změněným složením oleje, které by měly představovat první GM plodiny s přínosem pro spotřebitele, nikoliv jenom pro zemědělce. Všechny uvedené modifikace jsou schváleny nebo posuzovány pouze pro dovoz a zpracování, žádná GM sója se v EU nesmí pěstovat.   Kukuřice Pro dovoz a použití na výrobu potravin a krmiv bylo v EU povoleno ke konci října 2012 celkem 27 typů GM kukuřice. Jde o odrůdy tolerantní k herbicidům (HT) a odolnosti ke škůdcům (Bt, geny odolnosti vůči Lepidoptera nebo Coleoptera). Tyto vlastnosti jsou různě kombinovány, novější typy kukuřice obsahují čtyři i více transgenů (tzv. „stack genes“ typy). V roce 2009 byla podána žádost o komerční využití kukuřice MON87460 s odolností proti suchu. Kukuřice MON810, odolná vůči zavíječi kukuřičnému, byla schválena pro pěstování v EU v roce 1998. Další žádosti o pěstování GM kukuřic na povolení stále čekají. Bavlník Bt bavlník se pěstuje ve velkém rozsahu v Indii, Číně, Pákistánu, Jižní Africe a dalších zemích. Jelikož se bavlníková semena používají jako složky krmiv a bavlníkový olej nachází využití v potravinářství i farmacii, musí být GM bavlníky v EU schváleny podle právních předpisů pro GM potraviny a krmiva. Dosud bylo povoleno použití potravin, krmiv a aditiv z 8 typů bavlníku (HT a Bt a jejich kombinace).   Další plodiny Registr GMO v současné době uvádí tři typy řepky, povolené pro zpracování na potraviny a krmiva. Pěstování GM řepky v Evropě nepřichází v úvahu, žádná taková žádost nebyla podána. Povoleny jsou potraviny obsahující cukr z Roundup Ready cukrovky H7–1, pěstované v posledních letech USA. V roce 2008 podaly společnosti KWS SAAT a Monsanto žádost o pěstování této cukrovky v EU. Společnost BASF Plant Science několik let usilovala o získání povolení k pěstování GM brambor. Jednalo se o čtyři typy modifikací, určené speciálně pro evropský trh. Povolení bylo vydáno pouze v jednom případě, a to v roce 2010 pro brambory Amflora s vysokým obsahem amylopektinu, určené pro výrobu technického škrobu. Nedlouho potom následovalo zjištění, že během přípravy sadby došlo ke kontaminaci příměsí nepovolené modifikace, a tak v následujícím roce byly osázeny minimální plochy. Počátkem letošního roku společnost oznámila, že přesunuje své biotechnologické aktivity do USA. Žádosti o uvádění do oběhu dalších GM brambor (Modena a Amadea pro výrobu škrobu a Fortuna rezistentních k plísni bramborové) BASF sice formálně nestáhl, prakticky ale v těchto projektech nepokračuje.  

GM plodiny v ČR http://www.mzp.cz/cz/geneticky_modifikovane_organismy Bt kukuřice MON810 – v ČR se pěstuje od roku 2006 GM brambora Amflora - 2010 - 150 ha polí, 2011 – nedostatek sadby, 2012 – BASF ukončila projekt Probíhá: drobné projekty s GM slivoní, lnem, hrachem a tabákem – pouze malé plochy Výzkum orientovaný na budoucí komerční využití nových GM plodin však přestává být u nás perspektivní. Česká komise pro nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty http://www.mzp.cz/cz/geneticky_modifikovane_organismy Vědecký výbor pro geneticky modifikované potraviny a krmiva Zdroj: http://www.osel.cz/index.php?clanek=6505 http://www.osel.cz/_files/6505_SB.pdf V České republice se pěstuje Bt kukuřice a to od roku 2006 – v posledních letech ale počet osetých ha klesá. Dále se od roku 2010 pěstovala také GM brambora Amflora – 2012 projekt zastaven. V České republice se výzkumem GM rostlin zabývá několik institucí (nyní především s kukuřicí, cukrovkou a bramborami) - cílem těchto projektů je především zjišťování možných rizik pro životní prostředí. Stále probíhá několik vědeckých projektů s GM slivoní, lnem, hrachem a tabákem – v těchto případech jde o pokusy na malých plochách. Výzkum orientovaný na budoucí komerční využití nových GM plodin však přestává být u nás perspektivní. V ČR rozhoduje o GMO Česká komise pro nakládání s GMO a produkty. V České republice je nakládání s GMO a genetickými produkty upraveno právními předpisy tak, aby byla zajištěna ochrana zdraví člověka a zvířat, životního prostředí a biologické rozmanitosti. Nakládat s GMO a genetickými produkty lze jen na základě oprávnění podle těchto právních předpisů. • uzavřené nakládání s GMO(v uzavřeném prostoru – laboratoře, skleníky) • uvádění GMO do životního prostředí (pokusy na poli, pěstování na malých plochách) • uvádění GMO a produktů do oběhu (dovoz, zpracování, prodej, pěstování vč. odrůdových zkoušek).  Více informací najdete na stránkách ministerstva životního prostředí. (registr povolených GMO, registr uživatelů GMO)   Zdroj: http://eagri.cz/public/web/file/42167/Dosavadni_zkusenosti_Bt_kukurice_v_CR_2005_2009.pdf http://www.mzp.cz/www/webdav_biosafety.nsf/biosafety/pdf/Genetic%20Modifications_Possibilities%20of%20their%20Use%20and%20Risks.pdf V ČR posuzují GM plodiny vědecké a odborné subjekty, kterými jsou zejména: • Česká komise pro nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty (http://www.env.cz/cz/ceska_komise_pro_nakladani_gmo), • Vědecký výbor pro geneticky modifikované potraviny a krmiva (http://www.scgmff.cz/) Na stránkách Ministerstva životního prostředí najdete veškeré definice, legislativu, formuláře, metodiky, dokmenty, projekty a registry. Další informace (Cartagenský protokol, Aarhuská úmluva) hledejte na http://www.mzp.cz/www/webdav_biosafety.nsf/biosafety/pdf/Genetic%20Modifications_Possibilities%20of%20their%20Use%20and%20Risks.pdf

Princip genetické modifikace – proč zlepšovat vlastnosti rostlin Vyšší výnos, úspora pesticidů, omezení techniky – eroze, vláha GMO a globální problémy – přírůstek lidské populace, snížení CO2, klimatické změny Zachování biodiverzity Zdroje: pocket_guide_gmcrops_policy.pdf (http://www.europabio.org/sites/default/files/position/pocket_guide_gmcrops_policy.pdf) http://www.biotrin.cz/czpages/bulletin/Internet_bulletin_201106.pdf Pokusem o snížení negativního postoje EU ke GMO je vydání Pocket guide to GM Crops and policies, která se snaží informovat širokou veřejnost o GMO. Je to Průvodce vysvětlující, co je to genetická modifikace, proč je dobré vylepšovat vlastnosti plodin (vyšší výnos, úspora pesticidů a výjezdů techniky, omezení orby a tím eroze a ztráty vláhy a v celku zvýšení příjmů.), zabývá se také úlohou GMO v řešení globálních problémů (klimaické změny, hladomor).