Arany rizs - biológia
Arany rizs (Arany Rizs) egy rizsfajta, amelyet géntechnológiával fejlesztettek ki, és a rizsszemekben jelentősen megnövekedett mennyiségű béta-karotint (A-provitamint) tartalmaz. A béta-karotin a rizsszemek aranysárga színéhez vezet.
Az arany rizst Ingo Potrykus és Peter Beyer fejlesztette 1992 óta. Saját kijelentéseik szerint Potrycus és Beyer hatékony gyógyszert akartak találni az ázsiai fejlődő országokban általánosan alkalmazott A-vitamin-hiányra. Az első eredményeket 2000-ben tették közzé. [1]
Mivel az arany rizst zöld géntechnológiával állították elő, maga az arany rizs, akárcsak a mögötte álló konzorcium (Az Arany Rizs Projekt) ellentmondásos.
Genetikai és biokémiai alapok
A rizs genetikai változékonysága túl kicsi ahhoz, hogy hagyományos tenyésztési módszerekkel növelje a β-karotin tartalmat. A tartalom növelése érdekében géntechnológiát kell alkalmazni. [2]
Változatlan karotin bioszintézis a rizsben
A geranilgeranil-difoszfát (GGPP) molekula a karotin bioszintézis bejáratánál található. A β-karotint A-provitaminnak is nevezik, mivel az A-vitamin (retinol) prekurzora és az emberi szervezetben A-vitaminná (retinol) alakul.
A GGPP elérhetősége korlátozza a karotin növényi képződésének minden további lépését. Két fõzén-szintáz (PSY) enzim kombinál két GGPP-molekulát egy fitoin-molekula kialakításához. Ahhoz, hogy a fitoin β-karotinná váljon, számos más kémiai átalakuláson kell átesnie. Ezeket az átalakulásokat specifikus további enzimek katalizálják. Különösen a fitoén-deszaturáznak (PDS), a ζ-karotin-deszaturáznak (ZDS) és a karotin-cisz-transz-izomeráznak (CRTISO) kell lennie. A három enzim mind a fitoint képezi-ford-Likopin. Ez a molekula vörös színű. Alles-ford-A likopin egy β-likopin-cikláz (β-LCY) segítségével végül β-karotinná alakul át.
A három PDS, ZDS és CRTISO enzim a rizsnövény zöld növényi részeiben, különösen a leveleiben képződik. Ott részt vesznek a karotin képződésében. Magában a rizsszemben (az endospermiumban) azonban az enzimek teljesen vagy szinte teljesen le vannak szabályozva. A sárga β-karotin tehát nem képződik a rizsszemben; a rizs fehérnek tűnik.
Genetikai változások az arany rizsben
A genetikai változások célja az volt, hogy a rizs endospermiumában olyan erős enzim expresszálódjon, hogy a béta-karotin jelentős mértékben képződik.
A GGPP fitoinná történő átalakulásának felgyorsítása érdekében a nárcisz megfelelő enzimje (NpPSY Narcissus pseudonarcissus) választott. Azt is tudni lehetett, hogy a baktérium desaturáz crtI Erwinia uredovora (új név: Pantoea ananatis) a három enzim, a PDS, a ZDS és a CRTISO, hogy a fitoint mindenné átalakítsa-ford-Helyettesítheti a likopint. A mindennek további átalakításáért is-ford-A béta-karotinban lévő likopint kezdetben a nárciszból (NpLCY) származó β-likopin-ciklázra helyezték. Az Arany Rizs fent leírt prototípusa tehát három idegen gént tartalmazott (NpPSY, NpLCY és crtI).
Az alkalmazott géneket glutelin promóterek irányítása alá helyeztük. Ezek a promóterek csak az endospermiumban működnek. A béta-karotin további termelése tehát a rizsszemre korlátozódott. Az arany rizs prototípusát először a Taipei 309 Japonica fajta formájában kapták meg.
Azon rizsnövényeken, amelyek a nárcisz β-likopin-cikláz génjével rendelkeznek (NpLCY) hiányzott - a piros mind-ford-A rizsszemben lévő likopinnek nem kellett volna átalakulnia sárga béta-karotinná - de kiderült, hogy a rizsszemek vörös helyett sárga színűek voltak. További vizsgálatok azt mutatták, hogy az utazási dospermában aktív β-likopin-cikláz található, amely a likopint megfelelő sebességgel β-karotinná alakítja. A NpLCY-Tehát a nárcisz génre nem volt szükség. A Arany rizs 1 ezért csak a két idegen gént tartalmazza a prototípus továbbfejlesztéseként NpPSY és crtI.
További kutatások szerint a nárcisz fitoin-szintáza kevésbé hatékonynak bizonyult, mint a kukorica (Zea mays) fitoin-szintáza. Mivel ez a sebességkorlátozó enzim, az új változat Arany Rizs 2 a megfelelő kukorica gén ZmPSY a nárcisz génje helyett használják. [3] [4]
Béta-karotin emberi bevitele
Bár elegendő mennyiségű zsír bevitele étellel növeli a β-karotin felszívódását, az is ismert, hogy az ehhez szükséges mennyiség nagyon kicsi [5], és az A-vitamin hiány növeli a felszívódást. A rizs is a fő lipidforrás a rizst fogyasztó társadalmakban. Az első kísérletek azt mutatják, hogy az β-karotin felszívódása az arany rizsből nagyon hatékony. [6] A. Által 2009 - ben publikált tanulmány Amerikai Táplálkozási Társaság megállapította, hogy az arany rizs biokonverziós aránya sokkal előnyösebb, mint a többi növényi β-karotin forrás. Még egy normál napi adag is képes fedezni az A-vitamin szükséglet 50% -át. [7]
Kínai gyermekek 2012-ben publikált tanulmánya megállapította, hogy az aranyrizsből származó β-karotin ugyanolyan hatékony, mint az olajban lévő tiszta β-karotin, és hatékonyabb az A-vitamin biztosításában, mint a spenót. 100–150 g főtt arany rizs (50 g nyers) fedezheti a napi szükséglet körülbelül 60% -át. [8.]
A projekt fejlesztési története és állapota
A csiszolt rizs gyakorlatilag nem tartalmaz béta-karotint, amelyet a szervezet felhasználhat a létfontosságú A-vitamin előállításához. Különösen a kis változatosságú rizses ételeket fogyasztó gyermekeket fenyegeti az A-vitamin-hiány kockázata. A hagyományos növénynemesítési módszerekkel a béta-karotin-tartalom növelése csak az 1980-as évek közepén sikerült.
Ingo Potrykus (ETH-Zürich) és Peter Beyer (Albert-Ludwigs-Universität Freiburg) 1992-ben kezdték fejleszteni az arany rizst. Az első pozitív eredmények (koncepció bizonyítéka) 1999-ben értek el, és az első eredményeket a következő évben tették közzé. [1] A feltalálók szabadalmaztatták az arany rizst. Annak érdekében, hogy a találmánytól a termékig lépést tegyenek, amelyhez Potrykus és Beyer nem kapott elegendő állami támogatást, eladták a szabadalmat a Zeneca-nak (ma Syngenta). Cserébe a Zeneca/Syngenta engedélyt adott a „humanitárius munkára”, valamint technológiai és egyéb támogatást a köz-magán partnerség részeként. Az aranyrizs tényleges előállításának előfeltétele, hogy a felhasznált eljárásokhoz 70 szabadalmi jogot kellett megszerezni 32 szabadalom birtokosától. Mivel az Arany rizst licencdíj nélkül kellett volna értékesíteni, a szabadalom birtokosainak bele kellett egyezniük az ingyenes használatba. Ezt a feladatot a magánpartner körülbelül fél év alatt megoldotta. A Syngenta a megszerzett szabadalom alapján elkezdte kifejleszteni az arany rizs "kereskedelmi" sorozatát, de később abbahagyta a fejlesztést. [9]
Ebben a szakaszban a projekt pénzügyi támogatást kapott a Rockefeller Alapítványtól, az Egyesült Államok Nemzetközi Fejlesztési Ügynökségétől és a Syngenta Alapítványtól, de nem európai vagy ENSZ-szervezetektől. [9]
A géntechnológiával módosított növény jóváhagyása számos feltételhez és bizonyítékhoz kapcsolódik a transzgének molekuláris genetikai szerkezetéhez és működéséhez. El kellett távolítani az antibiotikum-rezisztenciával rendelkező marker géneket, és bizonyítékot kellett szolgáltatni az arany rizs transzgének rendes integrációjáról a rizs genomba. Különösen az (a) transzgének csak egy példányban lehetnek jelen, és (b) nem változtathatók meg, (c) biztosítani kell őket a nem szándékos expresszió ellen, (d) nem tudják megzavarni a meglévő expressziós mechanizmusokat és (e) nem aktiválhatják a szomszédos géneket vagy expressziós jeleket és nem inaktiválhatók, (f) nem engedték aktiválni a jelenlévő mobil géneket, és (g) csak az előre jelzett sebességgel és az előírt körülmények között mutatnak stabil expressziót. A folyamathoz több száz egyedi genetikai esemény előállítására és elemzésére volt szükség. A Syngenta ezt a munkát kereskedelmi Golden Rice projektjének részeként végezte el, és az eredményeket annak befejezésekor a humanitárius projektnek adományozta. Ez a munka végül 2003/2004 körül meghatározta az Arany Rizs transzgének megfelelő készletét. [9]
2004-ben sikeres terepi tesztek kezdődtek az amerikai Louisiana államban, hogy teszteljék az átalakulási esemény stabilitását. Arany rizs magokat szállítottak Vietnamba, Indiába és a Fülöp-szigetekre (Nemzetközi Rizskutató Intézet és PhilRice) növénynemesítés céljából. A szállításokat a Cartagenai Jegyzőkönyv rendelkezéseinek megfelelően hajtották végre. Az engedélyek megszerzése akár két évig is eltarthatott, amelyek egy része politikailag ellentmondásos volt. 2008 végén egy fejlődő országban alkalmazták az első terepi teszteket. Az arany rizst helyi fajtákra keresztezték; elvégezték a termesztett növényként való jóváhagyáshoz szükséges vizsgálatokat. 2009-ben a három ország piacra dobására 2011-ben számítottak. [9] [10]
Terepi kísérletek a Fülöp-szigeteken
Egy 2004-ben publikált tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy az arany rizs használata a Fülöp-szigeteken nem szünteti meg teljesen az A-vitamin alultápláltság (vakság, megnövekedett halálozás) hatásait. Az arany rizst ezért nem szabad helyettesíteni, hanem kiegészíteni a lakosság mikrotápanyag-ellátásának javítását célzó egyéb programokkal. Az előzetes becslések szerint az egészség javulása 16 és 88 millió dollár közötti gazdasági értéket (DALY) ér. Az itt felhasznált kutatási és fejlesztési alapok megtérülése 66–133% lesz. [11]
Az első terepi tesztet Fülöp-szigeteken 2011 szeptemberében fejezték be. További kísérleti telepítések készülnek az ország különböző régióiban. 2012-ben a Fülöp-szigeteki kormány Rice Research Institute (PhilRice) becslése szerint 2014-re vagy 2015-re minden teszt befejeződik, amely a széleskörű piaci bevezetéshez szükséges. Az adatokat ezután elküldik az illetékes szabályozó hatóságoknak értékelésre. [12]
Tesztek Bangladesben
2012 januárjában az állami tulajdonú Bangladesi Rizskutató Intézet (BRRI) felkérésére a bangladesi kormány jóváhagyta az aranyrizs tesztjeit. A döntést hónapokig tartó tanácskozás előzte meg a kormányon belül. [13]
Jövőbeni alkalmazás
Helyi fajtákba való keresztezés lehetősége
A géntechnológiával módosított növények egyéb (kereskedelemben jóváhagyott) tulajdonságainak többségével szemben az arany rizs tulajdonságait egy tudományos, német-svájci kutatócsoport fejlesztette ki. A projektet támogató és néhány szabadalommal is rendelkező vállalatok együttműködtek ebben a kutatásban, de maguk is lemondtak a pénzügyi jövedelemről. [14]
A helyi fajtákba való átkerülés után az arany rizst a gazdálkodók maguk szaporíthatják és engedély nélkül.
Tervezett egészségügyi és jóléti hatások
Egy előzetes társadalmi-gazdasági tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy az arany rizs bevezetésével megelőzhető az A-vitamin-hiány okozta betegség és halálozások nagy százaléka, különösen kisgyermekeknél, és hogy Arany rizs 2 A pesszimista feltételezések mellett is jelentősen olcsóbb, mint a megtakarított élet 20 USD/megtakarított életköltsége (DALY), mint a kiegészítés (134–599 USD). Összesen Indiában évente 40 000 életet lehet megmenteni. Optimista feltételezések szerint a költségek 3 USD/DALY lennének. Ezeknek az alacsony költségeknek az oka a problémamentes újrafelhasználás és a terményből származó vetőmagok gazdák közötti elosztása. [15] A Fülöp-szigeteken lehetséges hatásokról szóló előzetes tanulmány arra a következtetésre jut, hogy az arany rizs nem oldja meg teljesen az A-vitamin-hiány problémáit, de jelentősen javíthatja a (lásd fent) egészségét. [16]
Anderson és munkatársai az aranyrizs globális jóléti növekedését 2005-ben egy szimuláció alapján becsülték, több mint 15 milliárd amerikai dollár/év. A legnagyobb összeg Ázsiába kerülne. Fontos mechanizmus ebben a modellben az egészség javításával a megnövekedett munka termelékenysége, különösen a szegény ázsiaiak számára. [17] [18]
A Syngenta 2005-ben jelentette be, hogy 2000-hez képest 23-szorosára sikerült növelnie az "Arany Rizs 2" A-vitamin-tartalmát. Napi 70 gramm elfogyasztása képes lenne kielégíteni az ember igényeit. [19]
Vita
Az arany rizzsel kapcsolatban számos vita folyik, amelyeket a közönség és a szakértők figyelmével hajtanak végre.
A projekt kritikája
A projekt akadályoztatásának kritikája
Az első jóváhagyásra eredetileg 2002-ben számítottak. Ingo Potrykus rendkívül magas és tudományosan megalapozatlan jóváhagyási akadályokat okol a késések évei miatt. [9]
A klinikai vizsgálatok kritikája
2009 februárjában egy 20 fős tudóscsoport bírálta azt a tényt, hogy az arany rizst klinikai vizsgálatokban tesztelték A-vitamin-hiányos felnőtteknél és gyermekeknél, anélkül, hogy hivatalos szabályozási folyamaton ment volna keresztül. Különösen azt kifogásolták, hogy az arany rizst előzetesen nem kutatták hasonló állatkísérletekben, bár a tudományos szakirodalomban már többször kimutatták, hogy a retinoidok (a β-karotin származékai) esetleg születési rendellenességeket okozhatnak. A nyílt levél aláírói ezekben a kísérletekben a nürnbergi etikai kódex megsértését látják, amelyet a második világháború végén vezettek be, hogy megakadályozzák a felnőtteken és különösen a gyerekeken elkövetett, visszaélésszerű tudományos kísérleteket. [22]
A tudósok egy másik csoportja a Daily Mail szerkesztőhöz intézett, még nem publikált levelében indokolatlannak minősítette az állításokat. Az állítások a géntechnológia radikális ellenzőinek táborából származnak, akik készek arra, hogy emberek millióit halják meg és vakítsák meg a GM-mentes mezőgazdaság elérése érdekében. Az arany rizs kifejlesztése óta 15 millióval többen haltak meg A-vitamin-hiányban, mint a holokausztban. A fogyasztási tanulmányokat a legmagasabb etikai normák szerint és a nürnbergi kódexnek megfelelően végezték el. A kísérletek nem kockázatosabbak, mint egy kis sárgarépát adni a gyerekeknek enni, mivel körülbelül ugyanannyi béta-karotint tartalmaznak. [23]
A nyílt levél egyik aláírója agresszívnak és tiszteletlenségnek nevezte az Arany-Rice támogatóinak reakcióját. Az Arany Rizs projekt egyfajta "trójai faló", amely leküzdi a szegényebb országok géntechnológiával módosított növényekkel szembeni ellenállását. [24]
2012-ben a Greenpeace feltette a kérdést, hogy a kínai hatástanulmányban részt vevő gyermekeket és szüleiket tájékoztatták-e a lehetséges kockázatokról, és bírálta, hogy előzetesen nem történtek állatkísérletek. A bioetikus Arthur Caplan (New York Egyetem) nem tartja indokoltnak a kritikát. Rámutat, hogy egy szaklapban megjelent publikáció szerint a tanulmányt a Tufts Medical Center és a Zhejiang University egyetemi etikai bizottsága hagyta jóvá. A szülők és a gyerekek is hozzájárultak a részvételhez. [26] [8] Időközben a projektben részt vevő három kínai kutatót elengedték pozícióikból. A szabályozások, az etikai előírások és a tudományos integritás megsértésével vádolják. [27]