ALIMENTE MODIFICATE GENETIC

  CUPRINS:
1. IMPLICAREA BIOTEHNOLOGIEI IN PRODUCEREA DE ALIMENTE1
1.1.Ameliorarea plantelor1
1.2.Ameliorarea raselor de animale4
1.3.Imbunatatirea performantelor microorganismelor4
1.4.Utilizarea biotehnologiei moderne in producerea de alimente 6

2. RECOMBINAREA GENETICA, TEHNICA DE BAZA UTILIZATA PENTRU OBTINEREA ORGANISMELOR MODIFICATE GENETIC8
2.1.Recombinarea genetica-notiuni introductive8
2.2.Principale etape necesare pentru obtinerea organismelor recombinate9
2.2.1. Identificarea genei de interes9
2.2.2. Vectori utilizati in tehnologia ADN-recombinant10
2.2.3. Obtinerea fragmentelor de ADN-exogen (pasager)15
2.2.4. Modalitati de insertie ale moleculelor de ADN recombinat in celulele gazda16
2.2.5. Selectia si caracterizarea recombinantilor17
2.3.Sisteme de clonare utilizate pentru obtinerea plantelor modificate genetic23
2.3.1. Rolul plasmidului Ti in transformarea genetica a plantelor23
2.3.2. Vectorii binari24
2.3.3. Vectori care au la baza virusuri ale plantelor 26

3. ALIMENTE MODIFICATE GENETIC, CARACTERISTICI SI UTILITATE29
3.1.Plante modificate genetic29
3.1.1. Prima generatie de alimente modificate genetic29
3.1.2. A doua generatie de alimente modificate genetic 33
3.2.Animale modificate genetic41
3.3.Microorganisme modificate genetic42

4. SIGURANTA ALIMENTELOR MODIFICATE GENETIC48
4.1.Pericole asociate cu alimentele48
4.2.Principiul echivalentei substantiale49
4.3.Evaluarea sigurantei alimentare a plantelor modificate genetic52
4.3.1. Analiza continutului de nutrienti52
4.3.2. Testarea noii proteine exprimate55
4.3.3. Testarea potentialului toxicogen55
4.3.4. Prezenta factorilor antinutritivi57
4.3.5. Prezenta acizilor nucleici 57
4.3.6. Evaluarea potentialului alergen58
4.3.7. Testarea completa a produsului modificat genetic62
4.4. Evaluarea sigurantei alimentare a animalelor modificate genetic63
4.4.1. Analiza fenotipica63
4.4.2. Prelevarea de probe63
4.4.3. Analiza compozitionala a animalelor modificate genetic64
4.4.4. Monitorizarea post-market a produselor alimentare rezultate din/pe baza animalelor modificate genetic64
4.5. Evaluarea sigurantei microorganismelor modificate genetic in producerea de alimente65
4.5.1. Testarea capacitatii MMG de a coloniza intestinul65
4.5.2. Testarea patogenitatii MMG66
4.5.3. Testarea potentialului toxicogen a MMG66
4.5.4. Studii despre influenta MMG asupra constituentilor produselor alimentare67
4.5.5. Testarea influentei MMG asupra alergenitatii intregului produs modificat genetic 68
4.5.6. Transferul de gene de la MMG la alte organisme68
4.6. Evaluarea riscului asociat cu organismele modificate genetic74
4.7. Organisme modificate genetic autorizate in UE pentru utilizare in alimentatia umana si animala75

5. IMPACTUL ECONOMIC AL ORGANISMELOR MODIFICATE GENETIC ASUPRA FUNCTIONARII LANTULUI ALIMENTAR81

6. ETICHETAREA ALIMENTELOR MODIFICATE GENETIC88
6.1.Notiuni generale despre etichetarea alimentelor88
6.2Specificul etichetarii alimentelor modificate genetic89

7. STRATEGII DE PRELEVARE A PROBELOR PENTRU DETECTIA OMG99

8. DETECTIA ORGANISMELOR MODIFICATE GENETIC IN ALIMENTE110
8.1.Metode bazate pe analiza ADN-ului110
8.1.1.Tehnica PCR111
8.1.2.Variante PCR utilizate in amplificarea OMG114
8.1.3.Elemente genetice utile in detectia OMG117
8.2.Metode bazate pe analiza proteinelor124
8.2.1.Analiza Western blot125
8.2.2.ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)126
8.3.Tehnici alternative pentru analiza OMG129
8.4.Detectia OMG-urilor neautorizate135

REFERINTE BIBLIOGRAFICE137
  PREZENTARE:
Cartea „Alimente modificate genetic” constituie o aparitie editoriala de exceptie si foarte oportuna. Autoarele ne-au obisnuit deja cu lucrari de inalt nivel stiintific si acest lucru nu face decat sa se confirme si in situatia de fata.

In cele opt capitole ale cartii, autoarele au in vizor un domeniu de nisa dar actual, acum mai mult ca niciodata, al stiintei alimentului, anume domeniul alimentelor modificate genetic. Traim intr-o lume in care dinamica progreselor tehnologice a depasit cu mult ceea ce ne-am fi imaginat acum cateva decenii si sectoare precum tehnologia alimentara, farmacologia sau medicina avanseaza in ritm spectaculos. Tehnologia alimentara este pusa sa faca fata atat necesitatilor tot mai mari ale unei populatii mondiale in crestere, dar si unor reglementari tot mai stricte care tin de siguranta alimentului, sau, dupa cum le considera unii, mai constrangatoare. In aceste conditii, multi isi pun problema in ce masura modificarea genetica, pusa in slujba obtinerii de alimente mai multe si mai adecvate nutritional, nu reprezinta de fapt o amenintare ascunsa la adresa fapturii umane si a ordinii mediului inconjurator asa cum il stim.

Autoarele lucrarii, A. I. Nicolau si L. Grigore-Gurgu, au enormul merit de a explica si a scoate in evidenta absolut toata problematica legata de alimentul modificat genetic, de la explicarea diferentei dintre selectarea genetica a speciilor celor mai bune, mai rentabile, de plante si animale, practicata de om in mod empiric de milenii, si adevarata manipulare genetica, folosita in obtinerea a ceea ce numim astazi organisme modificate genetic (OMG).

Trebuie sa recunosc ca nu am mai parcurs un astfel de tratat exhaustiv cu aceasta tema in limba romana si ca nici in literatura universala de profil nu exista prea multe lucrari similare.

Volumul este structurat pe mai multe capitole, toate extrem de oportune in acoperirea temei de baza. De la primul capitol, „Implicarea biotehnologiei in producerea de alimente”, pana la ultimul capitol, „Detectia organismelor modificate genetic in alimente”, capitolele cartii nu lasa descoperit niciun element conex modificarii genetice. Un capitol aparte este cel dedicat “etichetarii”, care ne aduce aminte ca stiinta alimentelor trebuie sa se supuna, chiar cand vine cu produse noi, cum sunt alimentele modificate genetic, unor deziderate fundamentale intr-o lume in care consumatorul este centrul atentiei: anume informarea acestuia, care sa ii permita, in cunostinta de cauza, sa aleaga un aliment sau altul.

Personal, am agreat in mod particular capitolul referitor la siguranta alimentelor modificate genetic. Aici sunt detaliate toate semnalele de alarma, false sau adevarate, ridicate la un moment dat de consumul alimentelor modificate genetic, de la producerea de alergii, pana la punctul cel mai sensibil, eventualitatea transferului de gene catre organismul uman care le-a ingerat, fie si numai catre microorgansimele microbiotei intestinale sau catre celulele epiteliale din tubul digestiv.

Consider ca cel mai mare atu al cartii de fata este complexitatea informatiei oferite, informatie exhaustiva care nu lasa niciun semn de intrebare fara raspuns. Informatia insa, in complexitatea ei, nu se lasa afiliata niciunei “tabere”, nici celei anti, nici celei pro OMG, dand posibilitatea cititorului sa se documenteze si sa ajunga la concluzii proprii, concluzii pe care sa le formuleze in cunostinta de cauza. Cartea este ca un ghid care ia de mana pe cel care o parcurge, ii arata acestuia toate fatetele legate de alimentele modificate genetice si, la finalul calatoriei, il invita sa gandeasca si sa isi exprime pozitia in mod obiectiv.

In concluzie, cartea este nu numai originala, ci si oportuna pentru ca vine chiar intr-un moment in care discutiile si controversele referitoare la OMG sunt mai aprinse ca niciodata, multe dintre aceste discutii avand drept „combustibil” studii ce nu respecta adevaratele conditii ale cercetarii stiintifice adevarate sau sunt bazate pe speculatii nefundamentate. Nu ma indoiesc ca utilitatea acestui volum se va vedea in scurt timp de la aparitie si ca nu va fi limitata la profesionistii tehnologiei alimentare, ci ca va include, in publicul cititor, si persoane care nu sunt legate profesional de domeniu, dar care au nenumarate intrebari care asteapta raspuns cu privire la oportunitatea alimentelor modificate genetic.

Dr. Corina Aurelia ZUGRAVU
Specialist in nutritie si igiena alimentara
Universitatea de Medicina si Farmacie „Carol Davila” din Bucuresti

Cartea „Alimente modificate genetic” scrisa de Prof. dr. ing. Anca Nicolau si S.l. dr. biolog Leontina Grigore-Gurgu, apare ca o necesitate in contextul actual general, dominat de controverse privind beneficii versus riscuri pentru sanatatea consumatorilor, insuficient cunoscute inca. Autoarele au o bogata experienta atat in domeniul sigurantei alimentelor, cat si in cel al ingineriei genetice, astfel incat abordeaza extrem de profesionist acest subiect „fierbinte” atat pentru comunitatea stiintifica, dar mai ales pentru societate.

Autoarele predau disciplina cu aceeasi denumire studentilor Facultatii de Stiinta si Ingineria Alimentelor, din cadrul Universitatii „Dunarea de Jos” din Galati, astfel incat, cartea se constituie si ca un suport excelent pentru pregatirea viitorilor specialisti in industrie alimentara din tara noastra.

Aflate la granita dintre biologie si biochimie, genetica moleculara, genomica si ingineria genetica sunt domenii de cercetare extrem de actuale si dinamice. Investitiile substantiale din ultimele decenii in proiecte de cercetare de anvergura, cu echipe interdisciplinare, au fost compensate prin rezultatele marcante obtinute. Multe din descoperirile recente ale geneticii isi gasesc aplicatii in diferite ramuri ale economiei, prin biotehnologii care permit obtinerea rapida, eficienta si ecologica a numeroase produse industriale, alimentare, medicale, farmaceutice, agricole, extrem de utile societatii actuale.

Expansiunea rapida a populatiei globului ridica pentru viitor probleme de supravietuire la care genetica incearca sa gaseasca rezolvari. De multe ori controversate, aceste aplicatii au facut subiectul unor lungi dezbateri stiintifice, morale, religioase chiar. Un lucru ramane cert si incontestabil: acela ca toate sunt in slujba omului, pentru a-i imbunatati nivelul de viata si, de multe ori chiar, pentru a-i salva viata.

Un punct forte al lucrarii este capitolul „Evaluarea sigurantei organismelor modificate genetic in producerea de alimente” unde, pe baza unui fond bibliografic consistent, se face prezentarea exhaustiva a elementelor de care trebuie sa se tina cont inainte de lansarea pe piata a unui aliment care sa contina astfel de organisme.

Deosebit de interesant este si capitolul „Impactul economic al organismelor modificate genetic asupra sectorului agroalimentar” din perspectiva firmelor producatoare, a fermierilor si, nu in ultimul rand, a consumatorilor. Nu exista inca o unitate de opinii privind modalitatea in care biotehnologiile, respectiv OMG pot rezolva problemele sectorului agroalimentar.

Organizatia pentru Agricultura si Alimentatie a Natiunilor Unite (FAO) recunoaste potentialul acestor noi tehnologii, insa, in acelasi timp, constientizeaza problemele pe care acestea le pot genera.

Biotehnologia moderna ofera intr-adevar noi perspective de dezvoltare in sectoare foarte diverse, de la agricultura la productia farmaceutica, iar dezbaterile la nivel mondial asupra organismelor modificate genetic sunt fara precedent in ultima perioada si au polarizat atat atentia oamenilor de stiinta, cat si pe cea a producatorilor de bunuri alimentare, a consumatorilor, a grupurilor de aparare a interesului public, a institutiilor publice si a factorilor de decizie. O analiza riguroasa a OMG presupune evaluarea acestora atat din punctul de vedere al influentelor asupra securitatii alimentare, cat si al efectelor potentiale exercitate asupra dezvoltarii durabile. Un alt aspect important este acela al evaluarii costurilor, pe termen lung, generate de noile tehnologii asupra mediului. Perceptia generala este aceea ca avantajele cresterilor de productie sunt diminuate de neincrederea consumatorilor.

Publicarea cartii „Alimente modificate genetic” este mai mult decat oportuna, dat fiind faptul ca, subiectul reprezinta o problema globala, extrem de actuala, cu care se confrunta omul modern, dar si datorita absentei unei astfel de lucrari in literatura academica de specialitate.

Fara a afisa o aroganta omniscienta, autoarele incearca si reusesc pe deplin sa realizeze o prezentare clara, sistematica, riguroasa stiintific, in beneficiul invatamantul de industrie alimentara galatean, deopotriva studentilor, masteranzilor, doctoranzilor, cadrelor didactice, specialistilor dar si profanilor.

Conf. dr. biolog Vasilica BARBU
Facultatea de Stiinta si Ingineria Alimentelor
Universitatea „Dunarea de Jos” din Galati
DESPRE AUTOARE

Anca Ioana Nicolau este inginer de tehnologie alimentara si doctor in domeniul Biotehnologiei, lucreaza ca profesor la Facultatea de Stiinta si Ingineria Alimentelor de la Universitatea Dunarea de Jos din Galati, unde preda cursuri de Microbiologie generala, Metode rapide si automatizate in microbiologie, Igiena in intreprinderile de industrie alimentara si Alimente modificate genetic, si coordoneaza teze de doctorat in domeniul Ingineriei industriale, specializarea Industrie alimentara. A fost bursier Fulbright la Universitatea din Rochester, NY, SUA, in 2017, pentru instruire in domeniul educatiei antreprenoriale in invatamantul superior. Pentru contributia adusa la publicarea unor carti de specialitate (coautor), a fost recompensata cu Premiul „Ion Ionescu de la Brad” al Academiei Romane (2009) si Premiul „Dumitru Motoc” al Academiei de Stiinte Agricole si Silvice „Gh. Ionescu Sisesti” (2004). Este membra a Asociatiei Generale a Inginerilor din Romania (AGIR) si membra a retelei BacFoodNet. Este cunoscuta pentru cercetarile legate de detectia patogenilor in alimente si medii in care sunt prelucrate alimentele si de distrugerea microorganismelor folosind tehnologii alternative. Este responsabila la nivel institutional pentru proiectele europene de cercetare SafeFood (ERA IB2) si SafeConsume (Orizont 2020).

Leontina Grigore-Gurgu este de profesie biolog, fiind absolventa a Facultatii de Biologie, Bucuresti, promotia 2001. In prezent, face parte din colectivul Facultatii de Stiinta si Ingineria Alimentelor, de la Universitatea „Dunarea de Jos” din Galati, avand functia de Sef de lucrari. Dr. Leontina Grigore-Gurgu este specializata in Inginerie genetica, ca urmare a experientei obtinute in cadrul stagiilor de cercetare realizate in Laboratorul de Enzime - structura si functii, de la Instituto de Agroquimica y Tecnologia de Alimentos (IATA), Valencia, Spania, coordonat de dr. Julio Polaina. Specializarea in acest domeniu a fost consolidata prin cursurile Principles and Application of DNA Microarray si Recombinant DNA Methodology urmate la National Institut of Health, Bethesda, Washinghton, SUA, instruirea cu privire la Evaluarea riscului reprezentat de microorganismele modificate genetic, organizata de TrainSaferFood, la Milano, in anul 2013 si de cursul RNA-Seq Data Analysis organizat de Ecole Nationale Superieure Agronomique de Toulouse (ENSAT), la Toulouse, Franta, in cadrul proiectului COST ACTION FA1106, tot in anul 2013.
  PREFATA:
Dupa ani de zile de la aparitia lor, alimentele modificate genetic reprezinta inca unul dintre cele mai controversate subiecte legate de o alimentatie sanatoasa. Pentru ca cineva sa poata sa-si exprime o opinie asupra alimentelor modificate genetic, fie ea pro sau contra, trebuie sa inteleaga o multitudine de lucruri legate de acestea, de la ratiunea care le-a determinat aparitia si modalitatile prin care sunt obtinute, pana la modul in care au evoluat de-a lungul anilor, conditiile pe care le au de indeplinit pentru a li se permite sa intre in lantul alimentar, procedeele care trebuie aplicate pentru a li se depistata prezenta si impactul pe care l-au avut si il au asupra noastra, atat din punct de vedere nutritional, cat si sub aspect economic si social.

Cartea prezenta se bazeaza pe materialele cursului pe care-l prezentam studentilor nostri intitulat “Alimente modificate genetic” (Cursul de „Alimente modificate genetic” a fost introdus, in 2004, in programa de invatamant a studentilor de la Controlul si expertiza produselor alimentare, specializare din cadrul Facultatii de Stiinta si Ingineria Alimentelor de la Universitatea „Dunarea de Jos” din Galati. Cursul este unic in tara, prezenta lui neregasindu-se in programele de invatamant ale altor specializari similare de la alte facultati). Asa cum in prelegerile noastre ne straduim sa nu ne influentam studentii in a se situa in favoarea sau impotriva alimentelor modificate genetic, tot asa am incercat, in paginile acestei carti, sa pastram echidistanta fata de cele doua opinii extreme si sa lasam cititorilor libertatea de a-si alege singuri pozitia pe care se situeaza. Insa, este deosebit de important ca alegerea pe care o fac sa fie asumata in cunostinta de cauza, adica dupa ce s-au informat. Cititorii trebuie sa mai inteleaga ca, indiferent de pozitia pe care se gasesc privind acceptarea alimentelor modificate genetic, daca profesional reprezinta unul dintre participantii in lantul alimentar (biotehnologi, fermieri, fabricanti de produse alimentare, distribuitori, consumatori) sau un organism guvernamental care influenteaza activitatea acestui lant (reprezentanti ai institutiilor care supravegheaza siguranta alimentara), ei trebuie sa actioneze in conformitate cu legislatia in vigoare si sa lase deoparte convingerile personale. Asadar, desi cartea se adreseaza cu precadere specialistilor responsabili cu producerea de organisme modificate genetic (OMG), care sa fie utilizate ca alimente, si celor responsabili cu siguranta alimentara, ea poate avea si alte categorii de cititori. Cartea poate constitui o lectura instructiva si pentru un consumator de alimente obisnuit, a carui curiozitate legata de modificarile genetice privitoare la hrana poate fi satisfacuta, daca renunta la a citi detaliile tehnice, pe care speram sa le aprecieze, in schimb, specialistii.

Anca Ioana Nicolau
Leontina Grigore-Gurgu
Galati, 2018
  CUVINTE CHEIE: