Orez de Aur - Biologie
Orez auriu (Orez auriu) este un soi de orez dezvoltat prin inginerie genetică și conține o cantitate semnificativ crescută de beta-caroten (provitamina A) în boabele de orez. Beta-carotenul duce la culoarea galben-aurie a boabelor de orez.
Orezul auriu a fost dezvoltat de Ingo Potrykus și Peter Beyer din 1992. Potrivit propriilor declarații, Potrycus și Beyer au dorit să găsească un remediu eficient pentru deficitul de vitamina A, care este comun în țările în curs de dezvoltare din Asia. Primele rezultate au fost publicate în 2000. [1]
Deoarece orezul auriu a fost produs prin inginerie genetică verde, orezul auriu însuși, la fel ca consorțiul din spatele acestuia (Proiectul Golden Rice) controversat.
Bazele genetice și biochimice
Variabilitatea genetică a orezului este prea mică pentru a crește conținutul de β-caroten cu metodele convenționale de reproducere. Dacă conținutul urmează să fie mărit, trebuie folosită ingineria genetică. [2]
Biosinteza carotenului nemodificată în orez
Molecula geranilgeranil difosfat (GGPP) se află la intrarea în biosinteza carotenului. β-carotenul mai este numit provitamina A deoarece este precursorul vitaminei A (retinol) și se transformă în vitamina A (retinol) în corpul uman.
Disponibilitatea GGPP limitează toate etapele ulterioare în formarea carotenului în plantă. Două molecule GGPP sunt combinate de enzima fitoen sintază (PSY) pentru a forma o moleculă fitoenică. Pentru ca fitoena să devină β-caroten, trebuie să sufere o serie de alte transformări chimice. Aceste conversii sunt catalizate de enzime suplimentare specifice. În special, enzimele vegetale fitoene desaturaza (PDS), ζ-caroten desaturaza (ZDS) și caroten-cis-trans-izomeraza (CRTISO) trebuie să fie prezente. Cele trei enzime formează toate fitoena-trans-Licopen. Această moleculă are culoarea roșie. Alles-trans-Licopenul va fi în cele din urmă convertit în β-caroten de o β-licopen ciclază (β-LCY).
Cele trei enzime PDS, ZDS și CRTISO se formează în părțile verzi ale plantei, în special frunzele, ale plantei de orez. Acolo sunt implicați în formarea carotenului. Cu toate acestea, în boabele de orez (endospermul), enzimele sunt complet sau aproape complet descărcate. Prin urmare, β-carotenul galben nu se formează în bobul de orez; orezul pare alb.
Modificări genetice ale orezului auriu
Scopul modificărilor genetice a fost acela de a avea un set coordonat de enzime exprimate în endospermul orezului atât de puternic încât beta-carotenul se formează într-o măsură semnificativă.
Pentru a accelera conversia GGPP în fitoenă, enzima corespunzătoare din narcisă (NpPSY din Narcis pseudonarcis) ales. Se știa, de asemenea, că desaturaza crtI din bacterie Erwinia uredovora (nume nou: Pantoea ananatis) cele trei enzime PDS, ZDS și CRTISO pentru a converti fitoena în toate-trans-Poate înlocui licopenul. De asemenea, pentru transformarea ulterioară a tuturor-trans-Licopenul în beta-caroten a fost plasat inițial pe o beta-licopen ciclază derivată din narcisă (NpLCY). Prin urmare, prototipul Orezului de Aur descris mai sus conținea trei gene extraterestre (NpPSY, NpLCY și crtI).
Genele utilizate au fost plasate sub controlul promotorilor de glutelină. Acești promotori lucrează numai în endosperm. Producția suplimentară de beta-caroten a fost astfel limitată la bobul de orez. Prototipul orezului auriu a fost primit prima dată sub forma soiului Taipei 309 Japonica.
Pe plantele de orez auriu care au gena β-licopen ciclază a narcisei (NpLCY) lipsea - roșu tot-trans-Licopenul din bobul de orez nu ar fi trebuit să se transforme în beta-caroten galben - dar s-a constatat că boabele de orez erau galbene în loc de roșii. Investigațiile ulterioare au arătat că există o β-licopen ciclază activă în doza de călătorie, care convertește licopenul în β-caroten la o rată suficientă. NpLCY-Deci, gena narcisei nu era necesară. Orez auriu 1 prin urmare, conține doar cele două gene extraterestre ca o dezvoltare ulterioară a prototipului NpPSY și crtI.
Conform unor cercetări suplimentare, fitoena sintază a narcisei s-a dovedit a fi mai puțin eficientă decât fitoena sintază a porumbului (Zea mays). Deoarece aceasta este enzima care limitează rata, noua variantă Orez auriu 2 gena de porumb corespunzătoare ZmPSY folosit în locul genei de la narcisă. [3] [4]
Aportul uman de beta-caroten
Deși aportul de cantități suficiente de grăsime cu alimente crește absorbția β-carotenului, se știe, de asemenea, că cantitatea necesară pentru aceasta este foarte mică [5] și că deficitul de vitamina A crește absorbția. În plus, orezul este principala sursă de lipide în societățile care consumă orez. Experimentele inițiale arată că absorbția β-carotenului din orezul auriu este extrem de eficientă. [6] Un studiu publicat în 2009 de către Societatea Americană pentru Nutriție a constatat că rata de bioconversie a orezului auriu a fost mult mai benefică decât alte surse vegetale de β-caroten. Chiar și o porție zilnică normală poate acoperi 50% din necesarul de vitamina A. [7]
Un studiu al copiilor chinezi publicat în 2012 a constatat că β-carotenul din orezul auriu este la fel de eficient ca β-carotenul pur în ulei și mai eficient decât spanacul în furnizarea de vitamina A. 100 până la 150g orez gătit auriu (50g nefierte) pot acoperi aproximativ 60% din necesarul zilnic. [A 8-a]
Istoria dezvoltării și starea proiectului
Orezul lustruit nu conține practic beta-caroten, pe care organismul îl poate folosi pentru a produce vitamina A vitală. În special, copiii cu o dietă cu orez cu varietate redusă sunt, prin urmare, expuși riscului de deficit de vitamina A. Metodele tradiționale de creștere a plantelor nu au reușit să crească conținutul de beta-caroten până la mijlocul anilor 1980.
Ingo Potrykus (ETH-Zurich) și Peter Beyer (Albert-Ludwigs-Universität Freiburg) au început să dezvolte orez auriu în 1992. Primele rezultate pozitive (dovada de concept) au fost obținute în 1999 și primele rezultate publicate în anul următor. [1] Inventatorii au brevetat orezul auriu. Pentru a face pasul de la invenție la produs, pentru care Potrykus și Beyer nu au primit suficient sprijin public, au vândut brevetul către Zeneca (acum Syngenta). În schimb, Zeneca/Syngenta a oferit o licență pentru „muncă umanitară”, precum și sprijin tehnologic și de altă natură, ca parte a unui parteneriat public-privat. Ca o condiție prealabilă pentru producția efectivă de orez auriu, 70 de drepturi de brevet pentru procesele utilizate trebuiau obținute de la 32 de deținători de brevete. Întrucât Orezul de Aur urma să fie vândut fără taxe de licență, deținătorii de brevete au trebuit să accepte utilizarea gratuită. Această sarcină a fost rezolvată de partenerul privat în aproximativ jumătate de an. Syngenta a început să dezvolte o linie „comercială” de orez auriu pe baza brevetului dobândit, dar ulterior a întrerupt dezvoltarea. [9]
Proiectul a primit sprijin financiar în această etapă de la Fundația Rockefeller, Agenția Statelor Unite pentru Dezvoltare Internațională și Fundația Syngenta, dar nu de la organizații europene sau ONU. [9]
Aprobarea unei plante modificate genetic este legată de o serie de condiții și dovezi ale structurii și funcției genetice moleculare a transgenelor. Genele marker cu rezistență la antibiotice au trebuit eliminate și dovezile integrării ordonate a transgenelor de orez auriu în genomul orezului. În special, transgenele (a) nu pot fi prezente decât într-o singură copie și (b) nu pot fi modificate, (c) trebuiau protejate împotriva expresiei neintenționate, (d) nu puteau perturba mecanismele de expresie existente și (e) nici nu activau genele sau semnalele de expresie nici inactivează, (f) nu li s-a permis să activeze nici o genă mobilă prezentă și (g) să prezinte doar o expresie stabilă la ratele prevăzute și în condițiile prescrise. Procesul a necesitat producerea și analiza a sute de evenimente genetice individuale. Syngenta a efectuat această lucrare ca parte a proiectului său comercial Golden Rice și a donat rezultatele proiectului umanitar la final. Această lucrare a identificat în cele din urmă un set adecvat de transgene Golden Rice în jurul anului 2003/2004. [9]
În 2004, au început teste de teren de succes în Louisiana, SUA, pentru a testa stabilitatea evenimentului de transformare. Semințele aurii de orez au fost expediate în Vietnam, India și Filipine (International Rice Research Institute și PhilRice) pentru creșterea plantelor. Livrările au fost efectuate în conformitate cu prevederile Protocolului de la Cartagena. A fost nevoie de până la doi ani pentru a obține permisele, dintre care unele au fost controversate politic. La sfârșitul anului 2008, au fost solicitate primele teste de teren într-o țară în curs de dezvoltare. Orezul auriu a fost încrucișat în soiuri locale; au fost efectuate testele necesare pentru aprobare ca plantă cultivată. În 2009, lansarea pe piață în cele trei țări era preconizată în 2011. [9] [10]
Încercări pe teren în Filipine
Un studiu publicat în 2004 a ajuns la concluzia că utilizarea orezului auriu în Filipine nu va elimina complet efectele malnutriției cu vitamina A (orbire, mortalitate crescută). Prin urmare, orezul auriu nu trebuie utilizat ca înlocuitor, ci ca o completare a altor programe care vizează îmbunătățirea aprovizionării cu micronutrienți a populației. Estimările preliminare presupun îmbunătățiri ale sănătății în valoare economică între 16 și 88 milioane dolari (DALY). Se estimează că fondurile de cercetare și dezvoltare utilizate aici vor avea o rentabilitate a investiției de la 66% la 133%. [11]
Primul test pe teren din Filipine a fost finalizat în septembrie 2011. Se pregătesc alte plantații de testare în diferite regiuni ale țării. În 2012, Institutul de cercetare a orezului (PhilRice) al guvernului filipinez a estimat că până în 2014 sau 2015 toate testele necesare pentru o lansare pe piață largă vor fi finalizate. Datele vor fi apoi trimise autorităților de reglementare relevante pentru evaluare. [12]
Teste în Bangladesh
În ianuarie 2012, la cererea institutului de stat Bangladesh Rice Research Institute (BRRI), guvernul din Bangladesh a aprobat o serie de teste pe orezul auriu. Decizia a fost precedată de luni de deliberări în cadrul guvernului. [13]
Aplicarea viitoare
Posibilitatea de încrucișare în soiuri locale
Spre deosebire de majoritatea celorlalte proprietăți (aprobate comercial) ale plantelor modificate genetic, cele ale orezului auriu au fost dezvoltate de un grup academic de cercetare germano-elvețian. Companiile care au susținut proiectul și care dețin acum unele brevete au colaborat la această cercetare, însă au renunțat la veniturile financiare. [14]
După încrucișarea în soiuri locale, orezul auriu poate fi propagat de fermierii înșiși și fără licență.
Efecte proiectate asupra sănătății și bunăstării
Un studiu socio-economic ex-ante concluzionează că introducerea orezului auriu ar putea preveni un procent ridicat al bolii și al deceselor cauzate de deficiența vitaminei A, în special la copiii mici, și că Orez auriu 2 chiar și în ipotezele pesimiste cu costuri mai mici de 20 de dolari SUA pe an de viață economisită (DALY) este semnificativ mai ieftin decât suplimentarea (134-599 USD). În total, 40.000 de vieți ar putea fi salvate în India în fiecare an. Sub ipoteze optimiste, costurile ar fi de 3 USD pe DALY. Motivul acestor costuri reduse este reutilizarea și distribuirea fără probleme a semințelor din culturi între fermieri. [15] Un studiu ex-ante asupra posibilelor efecte asupra Filipinelor ajunge la aceeași concluzie că orezul auriu nu poate rezolva complet problemele deficitului de vitamina A, dar poate îmbunătăți semnificativ sănătatea oamenilor (a se vedea mai sus). [16]
Anderson și colegii săi au estimat câștigurile globale de bunăstare din orezul auriu în 2005, pe baza unei simulări, la peste 15 miliarde de dolari SUA pe an. Cea mai mare sumă ar merge în Asia. Un mecanism important în acest model este creșterea productivității muncii, în special a asiaticilor săraci, prin îmbunătățirea sănătății. [17] [18]
Syngenta a anunțat în 2005 că a reușit să crească conținutul de vitamina A din „Golden Rice 2” de 23 de ori față de anul 2000. A consuma doar 70 de grame pe zi ar putea satisface nevoile unei persoane. [19]
Controversă
Există mai multe controverse în jurul orezului auriu, care se desfășoară cu atenția publicului și a experților.
Critica proiectului
Critica obstrucționării proiectului
Prima aprobare era inițial așteptată în 2002. Ingo Potrykus dă vina pe obstacole de aprobare extrem de ridicate și nejustificate științific pentru anii de întârziere. [9]
Critica studiilor clinice
În februarie 2009, un grup de 20 de oameni de știință au criticat faptul că orezul auriu a fost testat în studii clinice la adulți și copii cu deficit de vitamina A fără a trece printr-un proces oficial de reglementare. În special, s-a criticat faptul că orezul auriu nu a fost cercetat în prealabil într-un studiu comparabil pe animale, deși s-a demonstrat de mai multe ori în literatura științifică că retinoizii (derivați ai β-carotenului) pot cauza defecte congenitale. Semnatarii scrisorii deschise văd în aceste încercări o încălcare a codului etic de la Nürnberg, care a fost introdus la sfârșitul celui de-al doilea război mondial pentru a preveni experimentele științifice abuzive asupra adulților și în special a copiilor. [22]
Un alt grup de savanți a descris acuzațiile ca nejustificate într-o scrisoare nepublicată către Daily Mail. Acuzațiile au venit din tabăra opozanților radicali ai ingineriei genetice, care erau gata să facă milioane și oameni să moară și orbi pentru a realiza o agricultură fără OMG. De când s-a dezvoltat orezul auriu, cu 15 milioane de oameni mai mulți au murit din cauza deficitului de vitamina A decât în Holocaust. Studiile de consum au fost realizate în conformitate cu cele mai înalte standarde etice și în conformitate cu Codul de la Nürnberg. Experimentele nu sunt mai riscante decât să le ofere copiilor un mic morcov de mâncare, deoarece conțin aproximativ aceeași cantitate de betacaroten. [23]
Un semnatar al scrisorii deschise a descris reacția susținătorilor Golden-Rice ca fiind agresivă și lipsită de respect. Proiectul Golden Rice este un fel de „cal troian” pentru a depăși rezistența țărilor mai sărace la plantele modificate genetic. [24]
În 2012, Greenpeace a ridicat întrebarea dacă copiii și părinții lor implicați în studiul de impact din China au fost informați cu privire la riscurile potențiale și a criticat faptul că nu au avut loc experimente pe animale în prealabil. [25] Bioeticianul Arthur Caplan (Universitatea din New York) nu consideră critica justificată. El subliniază că, potrivit unei publicații dintr-o revistă de specialitate, studiul a fost aprobat de Centrul Medical Tufts și de un comitet de etică al Universității Zhejiang. Părinții și copiii și-au dat de asemenea consimțământul de a participa. [26] [8] Între timp, trei cercetători chinezi implicați în proiect au fost eliberați din pozițiile lor. Sunteți acuzat că ați încălcat reglementările, regulile etice și integritatea științifică. [27]