GMO a etická reflexe 28. května 2015 Seminář „Pěstování geneticky modifikovaných rostlin“ Marek Vácha Ústav etiky, 3. lékařská fakulta UK, Praha GMO a etická reflexe

GMO Geneticky Modifikované Organismy (GMO) definuje World Health Organization (WHO) jakožto, “organismy, jejichž genetický materiál (DNA( byl změně způsobem, který se přirozeně neobjevuje v přírodě.“ „organisms in which the genetic material (DNA) has been altered in a way that does not occur naturally.”  

Proměňování přírody Reprodukční klonování: kopírování mimořádně výhodných organismů GMO: do běžných organismů přidáváme geny našeho zájmu Syntetická biologie: vytváříme organismy de novo

Proměňování přírody Reprodukční klonování GMO Syntetická biologie

Proměňování přírody Reprodukční klonování GMO Syntetická biologie

Proměňování přírody Reprodukční klonování GMO Syntetická biologie

synt-etika

Artificial life Mycoplasma mycoides 1 083 241 bp 76,4% genomu je shodný s genome M. capricolum „syntetická buňka“ v reálu je pouze genom skutečně syntetický

Synthia Craig Venter: „první druh.... jehož rodičem je počítač... a je to také první druh, který má ve své DNA zapsán odkaz na své webové stránky“ James Joyce: "To live to err, to fall, to triumph, to recreate life out of life"  Robert Oppenheimer: "See things not as they are, but as they might be".  Richard Feynman: "What I cannot build, I cannot understand"

Artificial life v blízké budoucnosti můžeme nejen genomy „číst“, můžeme je začít i „psát“ přichází čas digitalizace biologie software si kolem sebe vytváří vlastní hardware

Syntetický život kritika Potenciální užitek syntetických organismů je přeháněn. Tím, že vypustíme syntetické organismy do oblasti znečištění, způsobíme jiný typ znečištění přírody. Nikdy nevíme, jak se tyto organismy budou v přírodě chovat.

Artificial life může jednoho dne metabolizovat ropné skvrny metabolizovat oxid uhličitý a tak redukovat skleníkový efekt vytvářet nové typy biopaliv vytvářet nové vakcíny ve farmakologii

GMO rostliny

Transgenní organismy Isoluje se oocyt a in vitro se provede oplodnění spermií Z cizího organismu se naklonuje žádaný gen Tento gen se injikuje do zygoty Musí se provést velké množství pokusů, ale někdy se cizorodý gen začlení do genomu zygoty Zygota se implantuje do dělohy náhradní matky

80 million akrů půdy v USA osazeno transgenními rostlinami 30 variet 30 % veškeré sóji v USA je transgenní 50 % veškeré řepky je transgenní 300 milliónu akrů na celém světě je osázeno GM rostlinami - přibližně velikost Aljašky každá transgenní rostlina je testována s ohledem na bezpečnost pro konzumenty a pro okolí

GM plodiny jsou rozšířeny v USA, Argentině a Brazílii; tyto tři země obsahují 80% půdy, na které se GM plodiny pěstují. (Reece, J.B., Urry, L.A., (2011) Campbell Biology. 9th. ed. Pearson Publication, Inc. , New York. p. 468)

Plants = only source of aromatic aminoacids - tyrosine, phenylalanine, tryptophan

Genetické inženýrství u rostlin Rostliny odolné chorobám, nebo se zpomaleným zráním Díky tomu, že jsou prakticky všechny buňky totipotentní (=buňka je schopna dát vznik nové rostlině) se s rostlinami pracuje lépe než s živočichy Jako vektor se užívá Ti plasmid z Agrobacterium tumefaciens V přírodě tento plasmid způsobuje tumory rostlin Pracuje se s Ti plasmidem, upraveným tak, že tumory nezpůsobuje

Genetické inženýrství u rostlin Žádaný gen se vloží do Ti plasmidu Plasmid se vloží do bakterie, která pak infikuje rostlinu, nebo se plasmid přímo injikuje do rostlinných buněk

T-DNA v něm ovšem jen 12 - 24 kb Ti plasmid má 200 kb - 800 kb T-DNA v něm ovšem jen 12 - 24 kb během procesu infekce se pouze T-DNA integruje do hostitelské rottliny

Biolistika Použití A. tumefaciens je nyní nejběžnější cestou, jak vytvořit transgenní dvouděložné. biolistika = balistika používající biologické komponenty částicová pistole (nebo genová pistole) střílí geny do hostitelské buňky DNA, která má být doručena se připevní na drobné kuličky ze zlata nebo wolframu (1 - 2µm v průměru) výbuch plynu pod vysokým tlakem vystřelí disk směrem k buňce přibližně stejnou rychlostí jako je úsťová rychlost kulky z pušky. kuličky proniknou membránu buňky a uvolní částice nesoucí DNA

Časté typy GM rostlin resistence ke hmyzím škůdcům Bt crops (Bacillus thuringiensis) tolerance k herbicidům deficience vitamínu A

Časté typy GM rostlin resistence ke hmyzím škůdcům Bt plodiny (Bacillus thuringiensis) tolerance k herbicidům deficience vitamínu A resistance k virovým, bakteriálním a houbovým infekcím tolerance ke stressovým faktorům (např. vysoká salinita půdy) změny pigmentace květů změna nutričního složení rostliny

Resistence k hmyzu Bacillus thuringiensis tvoří spory, které obsahují krystaly proteinů, které jsou pro hmyz toxické velké množství poddruhů produkuje každý svůj specifický toxin B.t. kurstaki produkuje toxin, který zabíjí housenky motýlů B.t. israelensis je efektivní proti dvoukřídlým (Diptera) když cílová skupina hmyzu zkonzumuje Bt sporu, krystal proteinu disociuje na několik identických podjednotek.

Resistence k hmyzu tyto podjednotky jsou prototoxinem, prekursorem aktivního toxinu. v zásaditém prostředí trávicího traktu hmyzu, proteázy, které jsou specifické pro hmyz, naštěpí prototoxin tak, že se z něj stane aktivní toxin předpokládá se, že by bylo velmi nepravděpodobné, aby lidé nebo užitková zvířata byla tímto prototoxinem poškozena počátek trávení u savců se odehrává v kyselém prostředí střevní buňky savců nemají vazebná místa pro navázání toxinu.

Resistence k hmyzu řada plodin byla modifikována tak, aby byla rezistentní vůči hmyzu vložením Bt genů. tabák, rajče, brambora, bavlna, kukuřice vložení Bt genu do genomu plodiny zajistí, že si rostlina produkuje Bt prototoxin ve svých vlastních buňkách.

Genetické inženýrství u rostlin Velkou nevýhodou Ti plasmidu je, že Agrobacterium napadá pouze dvouděložné Přibližně polovina sklizně kukuřice a sóji v USA jsou GMO (geneticky modifikované organismy) Mnoho transgenních rostlin obsahuje gen pro resistenci k herbicidům Rostliny upravené k odolnosti vůči škůdcům snižují užívání chemických insekticidů Snaha vytvořit rostliny schopné fixovat vzdušný dusík (=náhrada dusíkatých hnojiv)

1994: Rajče Flavr Savr Rajče Flavr Savr bylo první geneticky modifikovaná potravina, která dostala licenci ke konzumování lidmi a byla komerčně pěstovaná. Společnost založená v Kalifornii s názvem Calgene přidala antisense gen s nadějí, že se tím zpomalí proces zrání, měknutí rajčete a nahnívání a současně se zachová jeho přirozená chuť a barva. FDA schávlila Flavr Savr v roce 1994. Rajčata byla ovšem natolik citlivá k transportu, že byla z trhu stažena v roce 1997. krom problémů spojených s produkcí a transportem měla tato rajčata též velmi špatnou chuť. Varieta, která byla totiž použita nebyla šťastná. „Nebylo zde mnoho chuti, kterou by bylo možno zachovat“.

Deficience vitamínu A 1,25 million dětí na světě ročně oslepne 100 000 zemře na spalničky (z důvodu nedostatku beta carotenu) vytvoření „zlaté rýže“ bylo publikována 2000 v Science v roce 2010 se ještě nepěstovala, v roce 2011 se začalo

Zlatá rýže druhá generace GM rýže WHO v roce 2003 odhadovala, že na světě je něco mezi 100 milióny – 140 milióny dětí trpící deficiencí vitamínu A. z nichž oslepne každým rokem 250 000 – 500 000 z nichž polovina zemře do 12 měsíců od ztráty zraku.

Transgenní rýže „Normální“ rýže „Zlatá“ rýže. Tato transgenní rýže obsahuje beta-karoten, který je zdrojem vitamínu A. Tato rýže pomáhá odstranit nedostatek vitamínu A u poloviny světové populace – která je závislá na rýži jako hlavní potravině. V současnosti trpí 70% dětí stáří do pěti let v jihovýchodní Asii nedostatkem vitamínu A. Jako vektor byl užit Ti plasmid.

V Indii se zdařilo vložit gen způsobující resistenci ke slanému prostředí z pobřežních mangrovníků do několik variet rýže. Tyto variety rýže nyní mohou růst v prostředí stejně slaném jako je mořská voda. (Reece, J.B., Urry, L.A., (2011) Campbell Biology. 9th. ed. Pearson Publication, Inc. , New York. p. 467)

diskuse

Etická rizika

Případná nebezpečí Transgenní rostliny by mohly cizí geny (např. odolnosti proti pesticidům) nějak předat divokým plevelům – nebezpečí vzniku „superplevele“ Vzniká technologie pro vytvoření „geneticky modifikovaného člověka“

Obavy Dominance firem Alergie Snížená variabilita firmy jsou zaměřené na zisky Alergie Snížená variabilita

Steve Lindow vytvořil geneticky modifikovanou jahodu normální jahodník je náchylný na mráz jeden z proteinů kvůli mrazu mění konformaci Steve Lindow tento protein odstranil a jahodník přežije i mráz tento jahodním je považován za "geneticky modifikovaný" - termín je ovšem sporný rostlina je považována za "transgenní"

Transgenní živočichové obvykle nepůsobí tolik problémů jako transgenní rostliny GM živočich je jednodušší identifikovat a chovat (potřebují se pářit a netvoří pyl) GM živočichové jsou často užíváni v kontextu medicíny, kde je jejich užitek jednoznačně viditelný a všeobecně oceňovaný (Nicholl, D.S.T., (2008) An Introduction to Genetic Engineering. 3rd ed. Cambridge University Press. Cambridge.)

Rizika GMO Potenciální rizika pro životní prostředí a divokou přírodu Geny mohou „uniknout“ a dostat se do divokých jedinců stejného druhu nebo i do jiných druhů. Geny rezistentní k herbicidům jsou obzvláště obávané. GM mohou kompetovat nebo se křížit s divokými druhy a tím ohrozit biodiverzitu. Monogenetické rostliny nemusí reagovat dostatečně na environmentální stresy, a může se opakovat situace irského bramborového hladomoru Jaká jsou rizika pro ptáky, hmyz a další druhy, na které GM není cíleno, které se dostanou do kontaktu s GM plodinami?

pyl z kukuřice může být zavát větrem až na vzdálenost 60 metrů Bt kukuřice může být riziková, neboť většina hybridů exprimuje Bt toxin v pylu pyl z kukuřice může být zavát větrem až na vzdálenost 60 metrů tento pyl se může dostat na listy jiných rostlin v blízkosti pole a být konzumován organismy na které nebylo původně cíleno. http://www.nature.com/scitable/content/ne0000/ne0000/ne0000/ne0000/97961/10.1038_399214a0.pdf#toolbar=0

housenky Monarchy stěhovavého (Danaus plexippus), chovány na listech Klejichy kurasavské (Asclepias curassavica) poprášených pylem z Bt kukuřice konzumovaly listy méně, rostly pomaleji a vykazovaly větší mortalitu než housenky živeny na listech poprášených pylem z normální kukuřice nebo na listech zcela bez pylu.

Procento přeživších housenek (56%) po čtyřech dnech konzumace listů s Bt pylem bylo signifikantně méně než přežití na listech s netransformovaným pylem nebo bez pylu (obojí 100%, P40.008)

Rizika GMO Rizika pro lidské zdraví. Je zde potenciální riziko, že geny způsobující alergie se mohou dostat do nepříbuzných potravin. Alergenní gen z Juvie ztepilé (para ořechy - Bertholletia excelsa) byl vložen do variety sóji, ovšem tato potravina se nikdy nedostala na trh. GM produkty se mohou náhodně a nevědomky dostat na trh a být konzumovány lidmi

Rizika GMO Socio-ekonomické efekty Malí farmáři jsou negativně ovlivňováni několika mocnými firmami prodávajícími semena. nebezpečí ztráty tradičního farmaření, sklízení, uchovávání a rozsévání semen. patentovatelná povaha biotechnologií může zpomalit základní výzkum a patentová ochrana může zpomalit zavedení GMO do rozvojových zemí, stejně jak se již stalo s léčivy.

Rizika GMO Potenciální zahrávání si s důvěrou veřejnosti, částečně způsobenou neochotou některých označovat GM potraviny nálepkou.

Monsanto Pro mnohé GMO rovná se Monsanto a Monsanto rovná se čisté zlo.

GMO OMG režisér a starostlivý otec Jeremy Seifert hledá odpovědi GMO OMG režisér a starostlivý otec Jeremy Seifert hledá odpovědi. Jak GMO ovlivňuje naše děti, zdraví naší planety a naši svobodu výběru? A možná nejdůležitější otázky? Je vůbec možné odvrhnout zaběhlý potravinový systém, nebo jsme již ztratili něco, co nelze vrátit zpět? Tyto a další otázky vedou Seiferta od rodinného stolu až na Haiti, do Paříže, Norska až k potravinového gigantu Monsanto, odkud je bez okolků vykázán. Během celé cesty získáváme pomalu odpověď na otázku, která stále více trápí obyvatele celé planety: co vlastně vůbec máme na našich talířích? See more at: http://www.gmofilm.com/#sthash.vqRXBNWZ.dpuf

Prince Charles, 1998: „Přišel jsem k názoru, že tento typ genetické modifikace uvádí lidstvo do oblasti, která patří Bohu, a pouze Bohu samotnému.“ http://www.princeofwales.gov.uk/media/speeches/article-the-prince-of-wales-titled-the-seeds-of-disaster-the-daily-telegraph

argumenty pro + výhody GMO

Umělý výběr (artificial selection)

Umělý výběr (artificial selection)

Výhody GMO Vývoj plodin odolných vůči hmyzu, nemocem, extrémnímu počasí, čímž se zvyšuje produktivita

Výhody GMO Výhody pro životní prostředí: zlepšená produktivita znamená více potravin z menší plochy pole, čímž se zmenšuje tlak na kultivaci okrajových území. GM organismy odolné k pesticidům snižují množství použitých pesticidů, čímž snižují zátěž pesticidů na prostředí. potenciální prodloužená možnost skladování a trvanlivost snižuje ztráty způsobené transportem a vyhazovem nahnilých plodin.

Výhody GMO Užitek pro lidské zdraví. GM plodiny mohou mít odstraněny geny způsobující alergie, např. blokování genů, které exprimují alergenní proteiny u arašídů.

Výhody GMO vložení genů prospěšných pro lidské zdraví, jako je Golden Rice. produkce zdravějších potravin, např. eliminováním trans nenasycených mastných kyselin nebo kofeinu. GM rostliny mohou produkovat léčiva či vakcíny, čímž snižují rizika nežádoucích reakcí a umožňující rychlejší vakcinaci velkých populací.

budoucím teroristům je třeba říct, že proměna žijícího patogenního organismu do životaschopné biozbraně je, na rozdíl od lidového přesvědčení, velmi obtížný proces. Baldwin, G., Kithey, R.I., Bayer, T., (2012) Synthetic Biology. A Primer. Imperial College Press. London. loc2589/3749

Playing God ...nebo, přinejmenším, hraní si s ohněm Člověk by byl “playing God” – ve smyslu teologickém by nemusel nastat problém, vždyť člověk má být spolutvůrcem. Ve smyslu neteologickém problém rovněž nemusí nastat, neboť není důvod, aby genom byl učiněn posvátným používání deštníku nebo aspirinu je playing God – vždyť interferujeme do dějů „harmonické“ přírody

„Vědci vytváří vlákna DNA, která nikdy neexistovala!“ všichni rodiče, kteří čekají dítě vytvořili „vlákna DNA, která nikdy neexistovala“ baktérie si neustále vyměňují v rámci konjugace geny, čímžto rovněž vytváří „vlákna DNA, která nikdy neexistovala“. Church, G., Regis, E., (2012) Regenesis. How Sythetic Biology Will Reinvent Nature and Ourselves. Basic Books. New York. p. 229

závěr

GMO a syntetická biologie Precautionary Principle (princip předběžné opatrnosti) když jsi na pochybách, vyčkej (většinou v Evropě) Proactionary Principle (proakční princip) když jsi na pochybách, jdi vpřed (USA) (Thomas Murray, http://www.youtube.com/watch?v=1y4jt7oDrZI)

Proakční princip Vědecká perspektiva je taková, že pokud testy ukazují, že riziko je nízké, pak je rozumné jít vpřed. Je nemožné postupovat tak, aby byly zcela vyloučeny všechny možné negativní následky. Takový přístup by zastavil veškerý postup vědy a technologií.

What is the difference between a postmodernist and a member of the Mafia? The Mafia makes you an offer you can´t refuse. A posmodernist makes you an offer you can´t understand. S díky za pozornost Marek Vácha