Генетическая технология ограничения использования
Технология ограничения генетического использования ( GURT ), также известная как технология терминатора или семена самоубийства , предназначена для ограничения доступа к «генетическим материалам и связанным с ними фенотипическим признакам ». [2] Технология работает путем активации (или деактивации) определенных генов с помощью контролируемого стимула, чтобы семена второго поколения были либо бесплодными, либо не имели одного или нескольких желаемых признаков растения первого поколения. [3] [4] GURT могут использоваться сельскохозяйственными фирмами для усиления защиты своих инноваций в области генетически модифицированных организмов, лишая фермеров возможности воспроизводить желаемые свойства самостоятельно. [4] Другое возможное применение — предотвратить утечку генов генетически модифицированных организмов в окружающую среду. [5]
Первоначально технология была разработана в рамках соглашения о совместных исследованиях и разработках между Службой сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США и компанией Delta & Pine Land в 1990-х годах. Целью разработки была защита интеллектуальной собственности биотехнологических компаний, которую Министерство сельского хозяйства США считало специфически американской технологической компетенцией. [6] Технология, хотя и находится в стадии разработки, еще не коммерчески доступна из-за политических и научных разногласий, сопровождавших ее разработку. [7]
Впервые о GURT сообщил Вспомогательный орган по научным, техническим и технологическим консультациям (SBSTTA) Конвенции ООН о биологическом разнообразии. [3] и обсуждался во время 8-й Конференции сторон Конвенции Организации Объединенных Наций о биологическом разнообразии в Куритибе , Бразилия, 20–31 марта 2006 г.
Процесс
[ редактировать ]
Процесс GURT обычно состоит из четырех генетических компонентов: гена-мишени, промотора, переключателя признаков и генетического переключателя, иногда с немного разными названиями, данными в разных статьях. [5] Типичная GURT включает в себя создание растения, мишень которого есть ген- в ДНК , который экспрессируется при активации геном-промотором . Однако он отделен от целевого гена блокирующей последовательностью , которая предотвращает доступ промотора к мишени. Когда растение получает данный внешний входной сигнал, генетический переключатель в растении принимает этот входной сигнал, усиливает его и преобразует в биологический сигнал. Когда переключатель признака получает усиленный сигнал, он создает фермент , который вырезает последовательность блокатора. После удаления блокирующей последовательности ген-промотор позволяет целевому гену экспрессироваться в растении. [5] [8]
В других версиях процесса оператор должен подключиться к переключателю признака, чтобы он произвел ферменты, вырезающие блокирующую последовательность. Однако существуют репрессоры, которые связываются с переключателем признака и не позволяют ему этого сделать. В этом случае, когда применяется внешний вход, репрессоры связываются с входом, а не с переключателем признака, позволяя создавать ферменты, которые разрезают блокирующую последовательность, тем самым позволяя проявить признак. [6]
Другие GURT воплощают альтернативные подходы, например, позволяющие генетическому переключателю напрямую влиять на последовательность блокатора и обходя необходимость переключения признака. [6]
Варианты
[ редактировать ]Существует две широкие категории GURT: технологии ограничения генетического использования для конкретного сорта (V-GURT) и технологии ограничения генетического использования для конкретного сорта (T-GURT). [9] [10] Оба варианта были описаны следующим образом. [5] :
V-GURT предназначены для ограничения использования всех генетических материалов, содержащихся во всем сорте растений. Перед продажей производителям семена V-GURT активируются семеноводческой компанией. Семена могут прорасти, растения растут и размножаются нормально, но их потомство будет бесплодным... . Таким образом, фермеры не могли из года в год сохранять семена для повторной посадки. Напротив, T-GURT только ограничивают использование определенных признаков, передаваемых трансгеном, но семена плодовиты. Производители могли бы пересадить семена предыдущего урожая, но они не содержали бы трансгенного признака.
GURT или V-GURT, специфичные для сорта
[ редактировать ]Технологии ограничения генетического использования конкретных сортов разрушают развитие семян и плодовитость растений посредством «генетического процесса, запускаемого химическим индуктором, который позволяет растению расти и образовывать семена, но заставляет зародыш каждого из этих семян производить клеточный токсин, который предотвратит его прорастание при пересадке, в результате чего семена второго поколения станут стерильными..." [6] Токсин разрушает ДНК или РНК растения. Таким образом, семена урожая нежизнеспособны и не могут быть использованы в качестве семян для получения последующих урожаев, а только для продажи в пищу или на корм. [7] [11]
Специфические GURT или T-GURT
[ редактировать ]Технологии ограничения генетического использования конкретных признаков модифицируют урожай таким образом, что генетическое улучшение, заложенное в урожай, не действует до тех пор, пока растение не будет обработано определенным химическим веществом. [7] [12] Химическое вещество действует как внешний вход, активируя целевой ген. Одним из отличий T-GURT является возможность того, что ген можно включать и выключать с помощью различных химических воздействий, что приводит к одному и тому же включению или выключению связанного признака. С помощью T-GURT семена можно было бы сохранить для посева при условии, что новые растения не приобретут каких-либо улучшенных свойств, если не будут добавлены внешние факторы.
Преимущества и риски
[ редактировать ]GURT имеют ряд потенциальных применений, хотя они еще не использовались в коммерческих сельскохозяйственных продуктах, доступных на рынке, или в фармацевтических целях. [13] Эти виды использования включают защиту интеллектуальной собственности на биотехнологические инновации и биоизоляцию (предотвращение утечки генно-инженерных генов в природу).
Защита интеллектуальной собственности
[ редактировать ]Первоначальной целью разработчиков ГУРТ была защита интеллектуальной собственности в области сельскохозяйственной биотехнологии. То есть разработчики стремились помешать фермерам повторно использовать запатентованные семена в тех случаях, когда патенты на биологические инновации не существовали или их невозможно было легко обеспечить. [7] Эта проблема обычно не возникает перед фермерами, использующими гибридные семена (которые в любом случае неплодородны или не размножаются) и, следовательно, не могут быть использованы для выращивания последующих культур. Однако V-GURTS лишает фермеров возможности использовать выращенные ими семена для выращивания сельскохозяйственных культур в последующие сезоны, поскольку весь геном целевых клеток разрушается. T-GURT могут использоваться семеноводческими компаниями для коммерциализации плодовитых семян, но из которых развиваются растения с желаемыми характеристиками только при опрыскивании химическим активатором, продаваемым компанией. [12]
Биологическое заключение
[ редактировать ]Постоянные опасения, вызванные GURT и другими биотехнологиями, заключаются в том, что гены генетически модифицированных растений могут попасть в природу посредством полового размножения с совместимыми дикими растениями или с другими культурными растениями. Это известно как « ускользание трансгена » и является одним из наиболее приоритетных рисков, связанных с генной инженерией растений. [4] Этот риск утечки является одной из причин того, что процесс GURT до сих пор не используется в коммерческих целях (действительно, основные компании-производители пообещали не коммерциализировать эти продукты, хотя у них все еще есть соответствующие исследовательские программы). По иронии судьбы, в некотором смысле, GURT, сами по себе процесс генетической модификации растений, также могут использоваться для обеспечения «биологического ограничения» трансгенов генетически модифицированных растений. GURT, поскольку они различными способами контролируют плодовитость растений, могут использоваться для предотвращения проникновения трансгенов в диких родственников и помогают снизить риски пагубного воздействия на биоразнообразие . Для биологической изоляции «V- и T-GURT могут быть нацелены на репродуктивные ткани, чаще всего на пыльцу и семена (или эмбрионы)». [5] Культуры, модифицированные для производства непищевых продуктов (например, в фармакологии, терапевтических белков, моноклональных антител и вакцин), можно вооружить GURT, чтобы предотвратить случайную передачу этих свойств культурам, предназначенным для пищевых продуктов. [7]
Другое использование
[ редактировать ]Еще одним возможным преимуществом является то, что нежизнеспособные семена, полученные на растениях V-GURT, могут уменьшить размножение растений-добровольцев . Растения-добровольцы могут стать экономической проблемой для крупномасштабных механизированных систем земледелия, включающих севооборот . [7] Более того, в теплых и влажных условиях уборки зерно, не являющееся V-GURT, может прорасти, что снизит качество производимого зерна. Вероятно, эта проблема не возникнет при использовании сортов зерна V-GURT. [7]
Другое предлагаемое применение - синтетическая биология, где в ферментационную среду необходимо добавлять химическое вещество-активатор ограниченного действия для получения желаемого химического вещества на выходе. [14]
Споры
[ редактировать ]По состоянию на 2006 год семена GURT не продавались нигде в мире из-за противодействия со стороны фермеров, потребителей, коренных народов , НПО и некоторых правительств. [6] Используя эту технологию, компании, производящие генетические технологии ограничения использования, потенциально могут получить выгодную позицию по отношению к фермерам, поскольку проданные семена не могут быть перепроданы. V-GURT не окажет немедленного влияния на многих фермеров, использующих гибридные семена, поскольку они не производят собственные посадочные семена, а вместо этого покупают специализированные гибридные семена у компаний-производителей семян. Однако примерно 80 процентов фермеров в Бразилии и Пакистане выращивают урожай, используя семена, сохраненные от предыдущих урожаев. [11] Другая проблема заключается в том, что фермеры, покупающие семена, пострадают, поскольку им придется покупать новые семена каждый год. Утверждалось, что это приведет к повышению цен на продукты питания. [15]
Некоторые аналитики выразили обеспокоенность тем, что семена GURT могут отрицательно повлиять на биоразнообразие и поставить под угрозу местные виды растений. [16] [17] Однако сторонники технологии оспаривают эти утверждения, утверждая, что, поскольку гибридные растения, не содержащие ГМО, используются таким же образом, а семена GURT могут помочь фермерам справиться с перекрестным опылением, преимущества перевешивают потенциальные недостатки. [18]
В 2000 году Конвенция Организации Объединенных Наций о биологическом разнообразии рекомендовала ввести фактический мораторий на полевые испытания и коммерческую продажу семян терминаторов; мораторий был вновь подтвержден, а формулировки ужесточены в марте 2006 года на заседании COP8 КБО ООН. [19] В частности, мораторий рекомендовал, чтобы из-за отсутствия исследований потенциальных рисков технологии не разрешалось проводить полевые испытания GURT или продуктов, использующих их, до тех пор, пока для этого не будет достаточно обоснованной причины. Индия и Бразилия приняли национальные законы, запрещающие эту технологию. [11]
См. также
[ редактировать ]- Картахенский протокол по биобезопасности
- Diamond v. Chakrabarty
- Управление цифровыми правами
- Генетическое загрязнение
- Генетически модифицированный организм
- Экономия семян
- Трансгенная кукуруза
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Гены Терминатора: Вот еще одна неприятная ситуация, в которую нас втянула биотехнология» . Обнаружить. 1 августа 2003 года . Проверено 11 декабря 2018 г.
- ^ Ван Акер, Рене С; Шумгальский, Энтони Р.; Фризен, Лайл Ф (01 октября 2007 г.). «Потенциальные выгоды, риски и затраты на генетические технологии ограничения использования» . Канадский журнал науки о растениях . 87 (4): 753–762. дои : 10.4141/CJPS06033 . ISSN 0008-4220 .
- ^ Jump up to: а б А., Джефферсон, Ричард; Дон, Бит; Карлос, Корреа; Херардо, Отеро; Кальвин, Квалсет (30 апреля 1999 г.). «Генетические технологии ограничения использования». Зенодо . дои : 10.5281/zenodo.1477499 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б с Итон, DJF; ван Тонгерен, доктор Ф.В. (март 2002 г.). «Генетические технологии ограничения использования (ГУРТ): потенциальные экономические последствия на национальном и международном уровнях» . Проверено 18 октября 2018 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Йи Санг Реджинальд Дж. Миллвуд К. Нил Стюарт младший «Технологии ограничения использования генов для биоконфайнмента трансгенных растений» 4 июня 2013 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Ломбардо, Лука (2014). «Генетические технологии ограничения использования: обзор» . Журнал биотехнологии растений . 12 (8): 995–1005. дои : 10.1111/pbi.12242 . ISSN 1467-7644 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г www.worldseed.org, Международная федерация семян. «Генетические технологии ограничения использования (Бангалор, июнь 2003 г.)» (PDF) . (Документ с изложением позиции в поддержку развития V-GURT)
- ^ «ГМО и патенты: Часть 1 – Гены-терминаторы» . www.biofortified.org . 9 декабря 2015 года . Проверено 19 октября 2018 г.
- ^ Патрик Хеффер. Биотехнология: современный инструмент улучшения производства продуктов питания в семеноводческой политике и программах для стран Центральной и Восточной Европы, Содружества Независимых Государств и других стран с переходной экономикой. Документ ФАО по производству и защите растений 168. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, 2001 г.
- ^ Джефферсон Р.А. и др. Генетические технологии ограничения использования. Архивировано 5 февраля 2014 г. в Wayback Machine : Техническая оценка набора новых технологий, которые стерилизуют или снижают агрономическую ценность семян второго поколения, на примере патента США № 5,723,765 и WO 94/03619. Экспертный документ, подготовленный для Секретариата 30 апреля 1999 года.
- ^ Jump up to: а б с Хайдер Ризви, «БИОРАЗНООБРАЗИЕ: Не продавайте «семена-самоубийцы», предупреждают активисты» , Информационное агентство «Интер Пресс-Служба», 21 марта 2006 г.
- ^ Jump up to: а б «Генетические технологии ограничения использования (GURT)» . 04 мая 2007 г. Проверено 17 октября 2018 г.
- ^ «Что за споры по поводу семян «терминатора»?» . Проект генетической грамотности . Проверено 23 мая 2024 г.
- ^ Ледфорд, Хайди (февраль 2013 г.). «Дело о патентах на семена в Верховном суде» . Природа . 494 (7437): 289–290. Бибкод : 2013Natur.494..289L . дои : 10.1038/494289а . ПМИД 23426299 . S2CID 4327585 .
- ^ «Этическая экспертиза генетических технологий ограничения использования» (PDF) . 20 ноября 2008 г. Архивировано из оригинала (PDF) 13 июня 2018 г. . Проверено 6 июня 2018 г.
- ^ «Женщины находятся на переднем крае «гонки со временем», чтобы спасти местные семена | Межконтинентальный крик» . Intercontinentalcry.org . Проверено 17 октября 2018 г.
- ^ Шива, Вандана; Эмани, Ашок; Джафри, Афсар Х. (1999). «Глобализация и угроза безопасности семян: пример испытаний трансгенного хлопка в Индии» . Экономический и политический еженедельник . 34 (11.10): 601–613. ISSN 0012-9976 . JSTOR 4407732 .
- ^ «Миф и реальность о семенах-терминаторах» . fafdl.org . 19 ноября 2016 г. Архивировано из оригинала 16 мая 2019 г. . Проверено 17 октября 2018 г.
- ^ «Мораторий» . Запретить Терминатора. Архивировано из оригинала 16 декабря 2013 года . Проверено 12 декабря 2013 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- - UNEP/CBD/COP/5/2 - 11 ноября 1999 г. - Упоминание о генетической технологии ограничения использования на стр. 22, 42.
- Конвенция ООН о биологическом разнообразии – Картахенский протокол по биобезопасности
- Патент USPTO № 5,723,765 - способ получения семян, неспособных к прорастанию (заявка № 10). Архивировано 26 декабря 2015 г. на Wayback Machine.