Transgēni un ĢMO Zinātne un tās pielietojums

1. Transgēni un ĢMO Zinātne un tās pielietojums Nils Rostoks

2. Lekciju saraksts

3. Ģenētiskā modifikācija Saskaņā ar 15.11.2007 pieņemto Latvijas Republikas Ģenētiski modificēto organismu aprites likumu, ĢMO tiek definēts kā „...jebkurš dzīvs organisms ar jaunu ģenētiskā materiāla kombināciju, kura iegūta, izmantojot likumā noteiktās ģenētiskās modifikācijas metodes”. „a) nukleīnskābju rekombinācijas metodes – jaunu ģenētiskā materiāla kombināciju veidošana, ārpus organisma ar dažādiem līdzekļiem ievadot nukleīnskābju fragmentus vīrusā, baktēriju plazmīdā vai citā vektorsistēmā, kā arī tādu nukleīnskābju nogādāšana šūnās, kuras tajās neveidojas dabiski, taču spēj turpināt vairošanos, b) metodes, kas saistītas ar ārpus organisma izveidotā ģenētiskā materiāla tiešu ievadīšanu organismā, tai skaitā ar mikroinjekciju, makroinjekciju, mikroinkapsulāciju, c) šūnu un protoplastu sapludināšanas vai hibridizācijas metodes – šūnu veidošana ar jaunām ģenētiskā materiāla kombinācijām, sapludinot divas vai vairākas šūnas no sistemātiski attālām organismu grupām un izmantojot paņēmienus, kas nav sastopami dabā”

4. Horizontālā gēnu pārnese dabā • Horizontālā gēnu pārnese dabā (it īpaši starp mikroorganismiem) ir plaši izplatīta • http://www.nature.com/nrmicro/focus/genetransfer/index.html

5. Gēnu inženierija “Genetic engineers don't make new genes, they rearrange existing ones” Thomas E. Lovejoy

6. Restrikcijas endonukleāžu atklāšana un aktivitātes pētījumi GI pamatāesošieatklājumi Pamatā ir Werner Arber 60-to gadu pētījumi par baktēriju restrikcijas - modifikācijas sistēmām (1978. gada Nobela prēmija)

7. Mertz un Davis 1972. gadāraksturorestrikcijasfermentu no Escherichia colicelma R, kurunosauc par EcoRI, kaspazīstpalindromiskusecību G*AATTC un šķeļotveido 4 nukleotīdupārkares GI pamatāesošieatklājumi Hamilton O. Smith 1970. gadā apraksta pirmo restrikcijas fermentu no Haemophilus influenzae - HindII un tā saitspecifiskumu. HindII šķeļ DNS secību GTPy*PuAC

8. GI pamatāesošieatklājumi Walter Gilbert Frederick Sanger Paul Berg 1980. gada Nobela prēmija ķīmijā par nukleīnskābju secības noteikšanas metožu izstrādi un rekombinanto DNS tehnoloģiju attīstību(http://www.nobel.se/laureates/chemistry-1980.html)

9. ĢMO vēsture • Pirmie ĢMO – ģenētiski modificēti vīrusi un mikroorganismi • Pērtiķu onkovīrusa SV40 DNS fragmentu ievietošana (ligēšana) l bakteriofāgā un klonēšana Escherichia coli (Pauls Bergs) • Rekombinantā DNS (rDNS), plazmīdas u.t.t.

10. ĢMO vēsture – Asilomaras konferences • 1975. gada Asilomaras (ASV) konference par rekombinanto DNS tehnoloģijas drošību • Izstrādā drošības kritērijus un principus • - rDNS un to saturošo vīrusu, mikroorganismu un eikariotisko šūnu kultūru izplatības vidē kontrole jāiekļauj eksperimenta plānošanā • - kontroles pasākumiem jāatbilst sagaidāmajiem eksperimenta riskiem • Bioloģiskie kontroles pasākumi – vidē vairoties nespējīgas baktērijas; plazmīdas, kas replicējas tikai noteiktā saimniekorganismā • Fiziskie kontroles pasākumi - lamināri, boksi, negatīvā spiediena telpas, kultūru un laboratorijas materiālu sterilizācija, laba mikrobioloģiskā prakse

11. ĢMO vēsture Dr. Luis Herrera-Estrella 1984. g. saņēma Ph.D. no Ģentes universitātes, Beļģijā Doktorantūras laikā tika izstrādāts darbs, kurā tika pirmo reizi iegūti transgēni augi, kas saturēja antibiotiku rezistences gēnu no baktērijas A. Caplan, L. Herrera-Estrella, D. Inzé, E. Van Haute, M. Van Montagu, J. Schell, P. Zambryski (1983) Introduction of genetic material into plant cells. Science, 222: 815 – 821

12. Agrobacteriumizraisītās pangas

15. http://www.bio.davidson.edu/people/kabernd/seminar/2002/method/dsmeth/ds.htmhttp://www.bio.davidson.edu/people/kabernd/seminar/2002/method/dsmeth/ds.htm

16. Vir D1 & D2 cut T-DNA at right and left borders. Vir Gene expression induced Formation of T-complex AGROBACTERIUM Phenolics detected by the VirA/VirG two component sensor system. T-DNA VirD2 attaches to exposed 5I end Bacterial Plasmid Formation of T-Pilus VirA VirG PLANT CELL Phenolics Produced by Wounded Plant cell VIP1 associates with the complex to target it to the nucleus VIP2 associates the complex to transcriptionally active DNA Gall Formation! T-DNA integrates into plant DNA and gall production is initiated. http://arabidopsis.info/students/agrobacterium/mechanism.html

17. Agrobacterium & Morgellons Disease, A GM Connection? http://www.globalresearch.ca/index.php?context=va&aid=9891

19. Transformējamie audi Ex planta embriji Ex planta somatiskās šūnas, tai skaitā protoplasti In plantaAgrobacterium transformācija Clough and Bent (1998) Floral dip: a simplified method for Agrobacterium-mediated transformation of Arabidopsis thaliana. Plant J, 16:735

20. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ab/Transformation_with_Agrobacterium.JPGhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ab/Transformation_with_Agrobacterium.JPG

21. T-DNS vektori • Ti-plazmīdas • Binārās vektoru sistēmas – nekaitīga Agrobacterium Ti-plazmīda, kas nodrošina T-DNS pārnesi augā un atsevišķa T-DNS plazmīda, kas satur tikai T-DNS rajonus, kas nepieciešami pārnesei un kura parasti tiek konstruēta E. coli • “Double cassette” vektori – T-DNS plazmīdas, kas satur divus T-DNS rajonus – vienu ar interesējošo gēnu, otru ar selektīvu marķieru. Abas T-DNS integrēsies auga genoma dažādās vietās un transgēno augu pēcnācējiem skaldoties būs iespējams iegūt augus, kas satur interesējošo gēnu, bet ne selektīvo marķieri • http://cshprotocols.cshlp.org/cgi/content/full/2006/30/pdb.ip29

22. pCAMBIA T-DNS vektori • Augsts kopiju skaits E.coli • pVS1 replikons stabilai replikācijai Agrobacterium • Nelieli izmēri, 7-12 kb, atkarībā no plazmīdas • Restrikcijas saiti plazmīdas modifikācijai un polilinkeris svešās DNS insercijai • Baktēriju selekcija ar hloramfenikolu vai kanamicīnu • Augu selekcija ar higromicīnu B vai kanamicīnu • Iespēja veidot proteīnu “fusion” ar gusA reportiergēnu http://www.cambia.org/daisy/bios/585.html

23. Transformācijas metodes Agrobaktēriju transformācija Balistiskā bombardēšana (gene gun)

24. Transgēnās laboratorijas līnijas un selekcijas līnijas Laboratorijas līnijas, kuras izmanto transgēnu iegūšanai ir viegli transformējamas, bet bieži vien nekur nederīgas kā selekcijas materiāls Trangēnu pārnes selekcijas līnijās atkrustošanas ceļā Skat. animāciju... http://citnews.unl.edu/hscroptechnology/html/animationOut.cgi?anim_name=BackcrossBreeding.swf

26. ĢM lauksaimniecībā – vēsture • Pirmie ĢM kultūraugi parādījās ???. Piemēram, tomāti? U.c. • 1998. gadā Lielbritānijā zinātnieks Arpad Pusztaiar Friends of Earth palīdzību izplata zinātniskajā literatūrā nepublicētu pētījumu par žurku barošanu ar ĢM kartupeļiem, kas saturēja lektīnu (aglutinīnu) no sniegpulkstenītes Galanthus nivalis (GNA) • http://www.ncbe.reading.ac.uk/ncbe/gmfood/menu.html • http://www.rowett.ac.uk/gmo/

27. ĢMO audzēšanas platība pasaulē (miljoni hektāru) http://www.gmo-compass.org

28. ĢM kultūru audzēšanas platības pasaulē 2007. gadā (miljoni ha) http://www.gmo-compass.org

29. ĢMO kopējā platība pasaulē 2007. gadā (miljoni ha) http://www.gmo-compass.org

30. ĢM kultūru audzēšanas platības ASV Soja Kokvilna http://www.gmo-compass.org

31. B.t. kukurūzas platības ES (ha) http://www.gmo-compass.org

32. Komercializētas ĢM kultūras 2007 http://www.isaaa.org/Resources/Publications/briefs/default.html

33. Ģenētiski modificēto organismu uzraudzības padome Ministru kabinets Saeima ĢMO starpin. darba grupa Zinātniskās institūcijas Labklājības ministrija Valsts darba inspekcija Nevalstiskās organizācijas Zemkopības ministrija Veselības ministrija Zāļu valsts aģentūra Bioloģiskā drošuma informācijas centrs Eiropas Komisija Pārtikas un veterinārais dienests Vides ministrija Eiropas Zāļuaģentūra Valsts augu aizsardzības dienests Valsts vides dienests Latvijas Vides, ģeoloģijas un meteoroloģijas aģentūra Dabas aizsardzības pārvalde Zinātniskā ekspertu komisija Eiropas Pārtikas nekaitīguma iestāde ĢMO uzraudzības institucionālā sistēma Latvijā ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments

34. Starptautiskās saistības ES regulējums Nacionālā likumdošana Likumdošana ĢMO jomā ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments

35. Konvencija par bioloģisko daudzveidību Kartahenas protokols par bioloģisko drošumu Orhūsas konvencija Starptautiskās saistības ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments

36. Regula Nr. 1829/2003 (ĢM pārtika un dzīvnieku barība) Regula Nr. 1830/2003 (ĢMO izsekojamība un marķēšana) Regula Nr. 1946/2003 (ĢMO pārrobežu kustība) ES regulējums ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments

37. Ģenētiski modificēto organismu aprites likums Ministru kabineta noteikumi Nacionālā likumdošana ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments

38. Mērķis nodrošināt ĢMO drošu apriti, novēršot negatīvo ietekmi uz cilvēku un dzīvnieku veselību vai vidi, saglabājot bioloģisko daudzveidību, veicinot ilgtspējīgas lauksaimniecības un biotehnoloģijas attīstību, arī ĢM kultūraugu pastāvēšanu līdztekus bioloģiskajai un konvencionālajai lauksaimniecībai Ģenētiski modificēto organismu aprites likums ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments

39. Darbības joma nosaka valsts institūciju kompetenci, fizisko un juridisko personu tiesības un pienākumus, ĢMO aprites, tai skaitā ĢM kultūraugu līdzāspastāvēšanas principus, uzraudzību un kontroli, sabiedrības līdzdalību, personu atbildību un tiesisko aizsardzību, kā arī drošības pasākumus un informācijas apriti jebkura iespējamā ārkārtas gadījuma novēršanai Ģenētiski modificēto organismu aprites likums ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments

40. 1- Ģenētiski modificēto organismu ierobežotās izmantošanas un atļaujas izsniegšanas kārtība (Nr.784, 22.09.2008); 2 - Kārtība, kādā ģenētiski modificētos organismus izplata vidē vai tirgū, monitoringa un atļaujas izsniegšanas kārtība, kā arī kārtība, kādā sniedzama informācija par ģenētiski modificēto organismu apriti un sabiedrības iesaistīšanu lēmumu pieņemšanas procesā (tiks uzsaukts VSS 18.12.08); 3 - Ģenētiski modificēto organismu riska novērtēšanas metodoloģija (MK Nr. 1078, 22.12.2008); 4 – Kārtību, kādā apmērā maksājama valsts nodeva par ģenētiski modificēto organismu riska novērtējuma atzinuma sagatavošanu, kā arī tās samaksas kārtība (iesniegts VK); 5 –Ģenētiski modificēto organismu uzraudzības padomes nolikums (Nr. 783, 22.09.2008); 6 - Noteikumi par prasībām ģenētiski modificēto kultūraugu līdzāspastāvēšanas nodrošināšanai, kā arī uzraudzības un kontroles kārtību (Nr. 30, 15.01.2008) Ministrukabinetanoteikumi ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments

41. Uzraudzība un atbildība Latvijas Administratīvo pārkāpumu kodeksa 78.1, 103.8 un 103.9 pantos ir paredzēti sodi par ģenētiski modificēto organismu līdzāspastāvēšanas, izmantošanas un darbību ar ĢMO produkciju noteikumu pārkāpumiem. MK noteikumos noteikto pasākumu ievērošanu kontrolē Valsts augu aizsardzības dienests, kurš veic ģenētiski modificēto kultūraugu kontroli kultūraugu audzēšanas laikā, kā arī uzrauga un kontrolē sēklu apriti ģenētiski modificēto kultūraugu šķirnēm Pārtikas un veterinārais dienests veic ģenētiski modificētās gatavās produkcijas (izņemot sēklas) uzglabāšanas, sagatavošanas, iepakošanas un transportēšanas kontroli Valsts vides dienests kontrolē izolējošo attālumu ievērošanu no ģenētiski modificēto kultūraugu audzēšanas platībām līdz Eiropas nozīmes aizsargājamām dabas teritorijām (Natura 2000 vietām)

42. http://www.time.com/time/business/article/0,8599,98034,00.htmlhttp://www.time.com/time/business/article/0,8599,98034,00.html http://www.sciencemag.org/cgi/content/summary/320/5875/468

43. Miežu šķirne, kas piemērota cāļu barībai

44. Transģenēze un Cisģenēze Transģenēze – gēnu pārnese no vienas sugas organismiem uz citas sugas organismiem Cisģenēze – gēnu pārnese no vienas sugas organismiem uz tās pašas sugas organismiem, piemēram, miežu slimības izturības gēns tiek pārnests no izturīgas līnijas uz neizturīgu Cisģenēze formāli atbilst ĢMO definīcijai un uz to attiecas visas regulatorās prasības

45. Vidm “aptauja” Vairāk kā 35 000 iedzīvotāju ir pret ģenētiski modificētiem organismiem Latvijā 17.03.2009 Noslēgusies Vides ministrijas rīkotā aptauja „Par vai pret ģenētiski modificētiem organismiem (ĢMO) Latvijā”. Balsojums notika elektroniski un tajā piedalījušies 37 440 respondenti. Aptaujas rezultāti liecina, ka 95% balsotāju ir pret ĢMO audzēšanu Latvijā, 94% iebilst pret to izmantošanu lopbarībā, 96% ir pret ĢMO izmantošanu pārtikā un 91% uzskata, ka Latvijai jābūt no ĢMO brīvai zonai. ”Šī aptauja parāda, ka Latvijas sabiedrībā pārliecinoši dominē noraidošs viedoklis attiecībā uz ģenētiski modificētu pārtiku. Vairāk kā 35 000 iedzīvotāju ir pateikuši „Nē” un šo faktu noteikti būtu jāņem vērā valdībai, kurai visai drīz būs jāizšķiras par valsts politikas pamatnostādnēm šajā jautājumā,” uzskata vides ministrs Raimonds Vējonis. Aptaujas rezultātus R. Vējonis nosūtīs jaunajam zemkopības ministram Jānim Dūklavam, jo Zemkopības ministrijai līdz jūnijam uzdots izstrādāt Informatīvo ziņojumu par Latvijas politiku ar ĢMO saistītajos jautājumos. „Iedzīvotāju aptaujas rezultāti, manuprāt, lieti noderēs zemkopības ministram, gan izstrādājot valsts politiku, gan pārstāvot Latviju Eiropas Savienības un starptautiskajās institūcijās, kur tiek spriests un lemts par ĢMO apriti,” ir pārliecināts R. Vējonis. Vides ministrs pateicas aptaujas atbalstītājiem un visiem balsotājiem un uzskata, ka lielā aptaujas dalībnieku aktivitāte liecina par iedzīvotāju ieinteresētību šajā jautājumā, kā arī par cilvēku vēlmi būt līdzatbildīgiem par to, kas notiek ar Latvijas vidi. Vislielāko aktivitāti Vides ministrijas rīkotajā aptaujā izrādījuši balsotāji vecumā no 15 līdz 34 gadiem, lielākoties aptaujā piedalījušies cilvēki no Rīgas (50%) un Vidzemes (19%). Aptaujas mērķis bija rosināt diskusiju par ĢMO audzēšanu un izplatīšanu Latvijas teritorijā, kā arī noskaidrot sabiedrības viedokli šajā jautājumā. Aptauja ilga no 10. decembra līdz 10. martam. ĢMO jautājumā Vides ministrija jau ir sākusi konstruktīvu sadarbību ar Zemkopības ministriju, jo februārī Saeimā tika iesniegti abu ministriju kopīgi izstrādātie priekšlikumi grozījumiem ģenētiski modificētu organismu aprites likumā. Tie paredz vienkāršot no ĢMO brīvu zonu izveidošanu, jo ierosina likumā piešķirt pašvaldībām tiesības pasludināt brīvas no ģenētiski modificēto kultūraugu audzēšanas zonas, paredzot tam noteiktu kārtību, tai skaitā nosacījumus un prasības par sabiedrības adekvātu informēšanu un viedokļu apzināšanu.

46. Papildus informācija • http://croptechnology.unl.edu/index.shtml • http://www.sciencemag.org/plantgenomes/map.html • http://ec.europa.eu/food/food/biotechnology/authorisation/index_en.htm • http://engl.jrc.ec.europa.eu/ • http://www.gmo-compass.org/eng/home/ • http://www.geo-pie.cornell.edu/media/media.html (GMO urbanlegends) • http://bch.cbd.int/ • http://lv.biosafetyclearinghouse.net/

47. Augu molekulārās ģenētikas perspektīvas Nils Rostoks