Oversikt over presentasjon - UiT materiale.pdf · 2008-08-19 · Bakteriofag Syntetiske biologi G...

1

Genetisk modifiserte organismerGenetisk modifiserte organismer(GMO)(GMO)

[email protected]@genok.org

Anne Ingeborg MyhrAnne Ingeborg Myhr20082008

Oversikt over presentasjonOversikt over presentasjon GMO

Hva det er Hva det brukes til Hvordan de lages

Biosikkerhets aspekter GMO regulering


Noen milepælerNoen milepæler

Klassisk genetikk (1866) Første mutasjoner (1927) DNA identifisert (1944) DNA struktur (1953) Geneteknologi (1970) GM plante (1982) Genterapi (1990)


Genteknologi:Teknikker som innebærer at arvestoff

• isoleres• karakteriseres• modifiseres• innsettes i levende celler eller virus

Arvestoffet kan være fra samme organisme ellerkomme fra en annen art

2


Genetisk modifiserte organismerGenetisk modifiserte organismer

GMO er mikroorganismer, planter ogdyr hvor den genetiske sammensetningener endret ved gen- eller celleteknologi

Gjelder også transformering av bakterier for åopparbeide plasmid-DNA, eller DNA-overføringtil planter vha bakterier


Genetisk modifiserte organismerGenetisk modifiserte organismerGMOs som transgene dyr og fisk, GM planter,GM trær, GM insekter har blitt utviklet.

GMOs har blitt utviklet for innesluttet bruk;GMOs er produsert, lagret og bruk i innesluttedesystemer, for eksempel i et laboriatorie, i en fermentorosv.

GMOs blir og utviklet for utsetting ; felt forsøk, ilandbruket, i akvakultur, i miljøet for eksport osv.


Genetisk modifiserte organismerGenetisk modifiserte organismerFormålet med genmodifiseringen kan være ønske om å:

Forandre aktivitet til et gen• Studier av genregulering, kreftforskning osv.• Vaksiner (med avskrudd aktivitet av patogene

egenskaper) Få uttrykk av et ”nytt” gen

• Produksjon av medisiner, enzymer(industrirelaterte) i mikroorganismer

• Nye egenskaper onco-mus, Bt-planter, rekombinante vaksiner,

baterier som fjerner forurensning, transgenlaks, glofish osv.


Genetisk modifiserte organismerGenetisk modifiserte organismer GM bakterier GM virus GM planter Transgene dyr GM vaksiner Genterapi Gen doping ?

Transgene

3


Vektorer brukt i genteknologiVektorer brukt i genteknologi

Plasmider Virus Bakteriofag Syntetiske biologi

GenteknologiGenteknologi

Syntese av nye proteiner iSyntese av nye proteiner istor skalastor skala

KloningKloning

GenterapiGenterapiForskningForskning

MedisinerMedisiner

GM mikroorg.GM mikroorg.dyr og planterdyr og planter

GM matGM mat

Xenotrans-Xenotrans-plantasjonplantasjon

VaksinerVaksiner


Vektorer bruk i genmodifiseringVektorer bruk i genmodifisering

Viktige egenskaper Replikere Transformert Seleksjon


BIO. "Biology in Perspective." Washington,D.C.: Biotechnology Industry Organization,1990. /www.accessexcellence.org/AB/GG/ Anne Ingeborg MyhrAnne Ingeborg Myhr

20082008

BiosikkerhetBiosikkerhet

Asilomar Conference Center i 1975 Biohazards Moratorium P 3 laboratorie

National Institutes of Health ”Guidelines for reseachinvolving recombinant DNA molecules” (1976)

4


Biosikkerhets aspekter vedBiosikkerhets aspekter vedGMOsGMOs

GMO -skille mellom inneslutta og utsetting OBS! Uhell kan skje og en bør ha god avfallshåndtering Generelle regler for DNA/RNA arbeid gjelder for GMO

Uønskede vektor egenskaper: Bredt vertsregister Bryte artsbarierer Antibiotika resistens Gener som koder for virulens / patogene egenskaper Stor grad av homologi med bakterie genom


Persistens av DNAPersistens av DNA

Overlevelse i miljøet

Jord > 4 uker (England et al., 1997)

Sedimenter > 13 uker (Deere et al., 1996)

Springvann > 5 dager ((Alvarez et al., 1996)

Fersk vann > 24 h (Alvarez et al., 1996)

Sjøvann > 2 dager (Dupray et al., 1997)


Persistens av DNAPersistens av DNA

DNA bundet til partikler er beskyttet motdegardering

Rekombinant DNA kan overleve 2 år i jord PCR amplifisering og Southern blotting

Plasmid kan ha 6-24 % overlevelse etter 60 mini humant spytt


DNA kan taes opp av bakterierDNA kan taes opp av bakterier

Kjente mekanismer for DNA opptak Transduksjon

• DNA overføres når en celle blir virusinfisert Naturlig transformasjon

• DNA bli tatt opp av en mottager celle Konjugasjon

• DNA overføring skjer ved opptak ved direktekontakt mellom celler, feks ved pili.

5


GMOs

Alimentary tract

Bacteria in the intestine

Naked DNA

Bacteria in the soil, water etc.

Feces

Bacteria in the intestine

Potential routesfor transfer ofgenetic material


Opptak av DNA i dyre cellerOpptak av DNA i dyre celler

Rekombinant DNA kan opptas via luft• Støv/ pollen (Duggan, 2000)

Rekombinant DNA kan taes opp av dyre celler• Store fragmenter funnet i hvite blodceller, milt og lever• DNA passert placenta til foster og nyfødte mus (Doerfler

group, 1994, 1996, 1999, 2001)• Romøren et al 2006 har funnet uttrykk av GFP 62 dager

etter injeksjon i fisk• Tonheim et al 2007 funnet DNA 535 dager etter injeksjon i

fisk• Neterwood et al 2004 fant opptak i tarm bakterier hos

pasienter med utlagt tarm


Skjebnen til DNA i cytoplasmaSkjebnen til DNA i cytoplasma

Etter opptak DNA kan bli degradert DNA kan resirkulere til et plasmid DNA kan integrere ved rekombinasjon i

vertsgenom


Lov 1993-04-02 nr 38:Genteknologiloven

Lov om framstilling og bruk av GMO

• Gjelder dyr, planter og mikroorganismer

• Nakent DNA er ikke regulert

• Humane cellekulturer er mikroorganismer

• Loven gjelder ikke for mennesker

6


Loven omfatter:

Bruk: Fremstilling:-Dyrking -Alle trinn i en prosess-Lagring som spesifikt fører-Studie til en GMO-Undervisning-Destruksjon-Prosessering-Transport Direktoratet for-Utsetting, Salg Naturforvaltning


Loven omfatter IKKE:

•Naturlige prosesser (formering)•Tradisjonelle foredlingsmetoder•Mutagener eller stråling (unntatt site dir. mut)•Tradisjonelle celleteknologi metoder•Cellefusjon innen samme art (unntatt bakterier)•In vitro fertilisering (kunstig befruktning)•Alt DNA-arbeid forutsatt ikke rekomb.DNA•Polyploidi v/kjemisk behandling•Nae


•Innesluttet bruk omfatter virksomhet med GMO i et lukket system hvor det anvendes fysiske inneslutningstiltak for å begrense organismens kontakt med mennesker og miljø

•All innesluttet bruk av GMO skal foregå i lokaler godkjent av Sosial- og helsedirektoratet

•All innesluttet bruk av GMO skal meldes til eller søkes godkjent hos Sosial- og helsedirektoratet

•All bruk av GMO som ikke er innesluttet regnes som utsetting og skal søkes godkjent av Miljøverndepartementet


Retningslinje for arbeid med biologisk materialehttp://uit.no/getfile.php?PageId=5886&FileId=103

På bakgrunn av risikovurderingar av den enkelte verksemd (type biologiskfaktor og bioteknologiske metodar) skal instituttleiar (eventuelt avdelings-/seksjonsleiar) klassifisere verksemda i fire klasser, med tilhørandeinnesluttingsnivå

Klasse 1:Verksemd som ikkje medførar risiko eller bare ubetydeleg risiko, dvsverksemd der innesluttingstiltak ved innesluttingsnivå 1 er hensiktsmessig for åverne menneskjers og dyrs helse og miljøet.Klasse 2: Verksemd som medførar liten risiko, dvs verksemd derinnesluttingstiltak ved innesluttingsnivå 2 er egna for å verne menneskjers ogdyrs helse og miljøet.Klasse 3:Verksemd som medførar moderat risiko, dvs verksemd derinnesluttingstiltak ved innesluttingsnivå 3 er egna for å verne menneskjers ogdyrs helse og miljøet.Klasse 4: Verksemd som medførar stor risiko, dvs verksemd derinnesluttingstiltak ved innesluttingsnivå 4 er egna for å verne menneskjers ogdyrs helse og miljøet

7


FOR 2001-12-21 nr 1600: Forskrift ominnesluttet bruk av genmodifisertemikroorganismer. (4.2, 4.3, 4.4http://www.lovdata.no/for/sf/ho/xo-20011221-1600.html

Laboriatorie for inneslutta bruk av GMO, skal godkjennastav Sosial og helsedirektoratet før verksemda startar(særskilt søknadsskjema skal brukast) Unntak;undervisning som inkluderer bruk av genmodifisertemikroorganismar i risikoklasse 1

Aktiviteter det må meldes om;Inneslutta bruk av GMM og bruk av GM dyr til forskningsom er godkjent etter dyrevernloven § 21


FOR 2001-12-21 nr 1600, nr 1602, nr 1603:http://www.lovdata.no/for/sf/ho/xo-20011221-1600.html

•Aktiviteter det må søkes om;•GMM i klasse 3 og 4,

•Alle GM planter,•GM dyr - hvis ikke godkjent etter dyrevernloven § 21

•Overføring av humant genmateriale tilmikroorganismer

•hvis ikke forsknings hensikten er å karakterisere

dette (oppbyggning, egenskaper, funksjoner)


Melding / søknad innesluttet bruk skalinneholde risikovurdering basert på

•Biologisk inneslutning•Inneslutningstiltak er beskrevet i forskriftene

•Risikoklasse•Risiko for uhell X konsekvens av uhell

•Risiko er relevant selv om sannsynlighetet for uheller lav (konsekvensen kan være alvorlig)


Vertsorganismen:• Risikoklasse• Medfølgende skadelige faktorerVektoren:• Øverførelsesevne• Vertsområde• Hjelpevirus i vertscellen• AntibiotikaresistensGenmaterialet:• Velkarakterisert uten skadelige sekvenser• (Genbibliotek: avh. av DNA-kilden)• Toksindannelse• Biologisk aktive stoffer

8


AvfallshåndteringAvfallshåndteringRetningslinje for arbeid med biologisk materialehttp://uit.no/getfile.php?PageId=5886&FileId=103og Retningslinjer for farlig avfall

6.4 Genmodifiserte organismar Genmodifiserte mikroorganismar skal alltid autoklaverast

før avhending Genmodifiserte dyr avlivast før avhending Genmodifiserte planter: For avfallshandtering sjå Forskrift om

inneslutta bruk av genmodifiserte planter Alle GMO og fritt DNA/RNA frå desse, skal handterast som biologiske

faktorar, og merkast som ”Smitteavfall” (gul etikett, avfallsklasse 7)


Endring:

I kraft fra 1 Juli 2004:

•Absolutt forbud mot kloning av primater

•Generelt forbud: Vertebrater and krepsdyr

*Unntak: Biomedisinsk forskning

-søke tillatelse

-visse forutsetninger


Alle som driver innesluttet bruk av GMO skalføre

INTERNKONTROLLINTERNKONTROLL

i henhold til FOR 1996-12-06 nr 1127

Forskrift om systematisk helse-, miljø- ogsikkerhetsarbeid i virksomheter

(Internkontrollforskriften)Anne Ingeborg MyhrAnne Ingeborg Myhr20082008

BiosikkerhetBiosikkerhet All bruk av GMO som ikke er innesluttet regnes

som utsetting Genterapi GM vaksiner til mennesker, dyr (landbruk,

akvakultur, ville dyr) GM planter GM dyr Utslipp fra lukkete virksomheter, deponering

av avfall med levende GMO Transport og eksport av GMO

9


GenterapiGenterapi Behandling av arvelige sykdommer

Bytte ut mutert gen Behandling av kreft

Gener innvolvert iimmunoregulering

Tumorsuppressor gener


GM virus er ofte brukt somGM virus er ofte brukt somvektorer i gen terapivektorer i gen terapi


Uventede effekterUventede effekter

1999: 17 åring med metabolsksykdom døde, etter massivimmunreaksjon. Adenovirus-vektor

2002: leukemi hos 2 av 11 barn medgenterapi for x-bundet SCID.Retrovirus-vektor (RNA)

Rearrangement, delesjon ogkromosom alterasjon Adeno-associated virus vectors

(Miller et al., 2002)


GM vaksiner basert på poxvirusGM vaksiner basert på poxvirus

10


Poxvirus som vektorPoxvirus som vektor Virus replikerer i cytoplasma som reduserer risiko

for integrering Miljø stabile virions

Temperatur -lagring osv. Virus replikerer i vert ? Rekombinerer med pox slektninger ?

i Norge funnet i mus uten å gi symptomer Ikke-mål organisme effekter?


Poxvirus, ikke mål organisme effektPoxvirus, ikke mål organisme effekt

Vaksinasjon av ville dyr Infeksjon av mennesker av

rekombinant vaccinia-rabiesglycoprotein virus etter kontakt medåte (Rupprecht et al., 2001)

Ikke intenderte effekter GM prosess kan føre til forandret

uttrykk av transgenet eler andregener i genomet

Uttrykk av mose IL-4 i rekombinantEctromelia virus (Jackson et al., 2001)

Økt virulens


Genetisk modifiserte planterGenetisk modifiserte planter Kommersielt tilgjengelig GM planter

Redusere bruk av kjemikalier ilandbruket: HT soya osv.

Hindre tap av avlinger pga.skadeinsekter: Bt mais osv.

GM planter med forandretnæringssammensetning Golden rice, økt A vitamin Stresstoleranse Gunstigere fettsyre- og

proteinsammensetning GM planter som produsere medisiner,

vaksiner osv.


GMOs utsetting =GMplanterGMOs utsetting =GMplanter

11


GM avlinger idagGM avlinger idag



Transgene dyrTransgene dyr Mus, rotter innen forskning Ku, geit for produksjon av medisiner Gris for xenotransplantasjon til mennesker Husdyr og fisk for å øke effektivitet

Transgen fisk• Laks• Zebrafisk• Karper, tilapia og medaka

Mere protein, mindre fett Bedre fôrutnyttelse


Transgen laksTransgen laks

GM-fish (GH)

Non-GM-fish

12


Transgen zebrafiskTransgen zebrafisk Brukes i studier av

genregulering,genoverføring og studie avsykdommer, testemedisiner

Sensorer for forurensing


Transgen zebrafiskTransgen zebrafisk Glow fish for akvariebruk Lyser i mørke


Er GMOer trygge ?Er GMOer trygge ?

Risiko relater til menneskers og dyrs helse: Giftighet, allergi, forandret næringssammensetning Antibiotika resistens

Risko for miljøet GMO kan ”rømme” og bli etablert i miljøet

• GM planter finner nisjer i miljøet Overføring av gener til andre organismer

• Transgen fisk som formerer seg med villfisk• Opptak i jordbakterier

Føre til skade på ”ikke-mål” organismer• Insekter / sommerfugler etc.


Er GMOer trygge?Er GMOer trygge?

Risko for landbruk: Sameksistens Utvikling av resistente mål organismer Utvikling av sprøytemiddel resistente organismer Redusere biodiversitet (GM mais i Mexico..) Redusere genetisk diversitet blant planter og dyr

• Øke sårbarhet for forandrede miljøforhold,overfor sykdommer osv.

Økonomisk og samfunnsrelaterte risiko

13


RisikoaspektRisikoaspekt Forandring i GMO

Ny egenskap Genmodifiseringsprosessen

• Epigenetiske forandringer Genoverføring

• Krysspollinering• Horisontal genoverføring

Forandret bruk Nye sprøytemidler Uforutsette effekter, kumulative effekter, effekter pga.

klima eller forurensing


Ingen kontroll på hvor transgenetIngen kontroll på hvor transgenetsettes inn i mottager genometsettes inn i mottager genomet

Gene of interest

Bacillus thuringiensis

CaMv

Promotor

Califlower Mosaic virus

Plasmid with selection marker

Vector

Vector construct

Transfer intoplant cells

Random incorporation ofconstructs into the genome

Gene expression, selectionof transgenic cells and finally,

plant regeneration

AbR

Cry IAa


Mulige økologiske effekterMulige økologiske effekter

GMO

GMOen selv Genspredning

Forandretbruk

Redusertgenetiskdiversitet

IkkeIntenderteeffekter

Kryss-pollinering

Horisontalgenoverføring


Transgen laksTransgen laks

Atlanterhavslakslaks som er genmodifisert til åvokse raskere. Veksthormongen ifra sølvlaks Øker effektivitet i oppdrettsnæringa Hva skjer ved rømning? Lider fisken? Hva med markedet?

14


Genteknologiloven (1993)Genteknologiloven (1993)

§ 1. Lovens formål”Denne lov har til formål å sikre at framstilling ogbruk av genmodifiserte organismer skjer på en etiskog samfunnsmessig forsvarlig måte, i samsvar medprinsippet om bærekraftig utvikling og uten helse- ogmiljømessige skadevirkninger.”


Genteknologiloven (1993)Genteknologiloven (1993)

§ 10 (annet ledd)”Utsetting av genmodifiserte organismer kan bare godkjennesnår det ikke foreligger fare for miljø- og helsemessigeskadevirkninger. Ved avgjørelsen skal det dessuten leggesvesentlig vekt på om utsettingen har samfunnsmessignytteverdi og er egnet til å fremme en bærekraftig utvikling”

NB!Loven legger altså opp til mer enn bare naturvitenskapeligeproblemstillinger og risikovurderinger!!

(Næringsmiddelloven; all mat med mer enn 2% GM skal merkes!!)Næringsmiddelloven; all mat med mer enn 2% GM skal merkes!!)


Nytt GMO-regelverk i EU: Direktiv 2001/18/EF omNytt GMO-regelverk i EU: Direktiv 2001/18/EF omutsetting og omsetning av GMO:utsetting og omsetning av GMO:

Mer omfattende risikovurderinger Oppfølging etter utsetting kreves

Case-specific overvåkning Observasjon

Tidsbegrenset godkjenning (10 år) Søknadene mangler ofte informasjon som er relevant for

norske myndigheters vurdering av Innvirkning på bærekraft Samfunnsnytte


Rådgivende organer til MDRådgivende organer til MD VKM -Vitenskapskomiteen for mattrygghet

faggruppe 3 (www.vkm.no) om risiko for helse og miljø

Bioteknologinemda (www.bion.no) Bærekraftig utvikling Samfunnsmessig nytte Etiske aspekter

…Genialt

15


FOR 2005-12-16 nr 1495: Forskrift omFOR 2005-12-16 nr 1495: Forskrift omkonsekvensutredning etter genteknologiloven.konsekvensutredning etter genteknologiloven.

Generell informasjon; Søkerens navn og adresse osv. Donor-, mottaker- eller (hvis relevant)

foreldreorganismen(e)s egenskaper: Navn, Taksonomi. Fenotypiske og genetiske markører. Grad av

slektskap mellom donor- og mottakerorganismene eller mellomforeldreorganismene. Beskrivelse av identifiserings- ogpåvisningsteknikker. Beskrivelse av organismens geografiskeutbredelse og naturlige habitat. Organismer som man vet kanoverføre genmateriale under naturlige betingelser. Patologiske,økologiske og fysiologiske egenskaper.


KonsekvensutredningKonsekvensutredning Vektorens egenskaper;

Vektorens art og opprinnelse, sekvens av transposoner, vektorer ogandre ikke-kodende genetiske segmenter som brukes til å byggeopp den genmodifiserte organismen og til å få de innførte vektorerog geninsertet til å fungere i dem, mobiliseringshyppighet

Den modifiserte organismens egenskaper; Opplysninger om genmodifiseringen: Metoder som anvendes ved

modifikasjonen, metoder som anvendes ved oppbygging avgeninsertene og innføring av dem i mottakeren eller til å fjerne ensekvens, utvelgelsesmetoder og -kriterier, sekvens, funksjonellidentitet og plassering av det eller de aktuelleendrede/innførte/fjernede nukleinsyresegmenter, særligopplysninger om enhver kjent skadelig sekvens. de uttrykteproteinenes aktivitet, beskrivelse av identifiserings- ogpåvisningsteknikker, herunder identifiserings- ogpåvisningsteknikker for den innsatte sekvensen og vektoren


KonsekvensutredningKonsekvensutredning Opplysninger om utsettingsforhold og mottakermiljø

Opplysninger om utsettingen, formål osv. Opplysninger om miljøet (både om selve stedet og om

miljøet omkring) Opplysninger om vekselvirkninger mellom de

genmodifiserte organismene og miljøet Egenskaper som påvirker overlevelse, formering og

spredning ekselvirkninger med miljøet Opplysninger om planer for overvåking, kontroll og

avfallsbehandling, samt om beredskapsplan


Bærekraftig utvikling i den norskeBærekraftig utvikling i den norskegenteknologilovengenteknologiloven

Bærekraftig utvikling Føre-var-prinsippet Rettferdig fordeling av goder og byrder Den første godkjente søknaden i Norge

• GM Begonia• Senere også blå nellik

Den første avslåtte søknaden• GM sprøytemiddel resistent raps

16


The Aim and Intention of the Norwegian Gene Technology Act

Impact Assessment forfuture Sustainable

Development

EnvironmentalRiskAssessment

Health RiskAssessment

Socially JustificationAssessment

EthicalAssessment

Sustainable DevelopmentAssessment


BeslutningsstrukturVurdering av hver søknad:1. Risiko:

a) Hva er de mulige skadelige effekter på helse og miljø?b) Hva er sannsynligheten for at disse skal ske?

2. Føre-var prinsippet:a) er usikkerhet identifisert eller forbundet med risikovurderingen?b) er det sannsynlig at store og / eller irreversible effekter kan skje?

3. Er bruk og produksjon:a) I samsvar med bærekraftig utvikling?b) Av samfunssmessig nytte?c) Etisk og samfunnsmessig forsvarlig?

Oversikt over presentasjon - UiT materiale.pdf · 2008-08-19 · Bakteriofag Syntetiske biologi G...

Documents

Transcript of Oversikt over presentasjon - UiT materiale.pdf · 2008-08-19 · Bakteriofag Syntetiske biologi G...