Inocuidad de los Alimentos Genéticamente

Mejorados:el caso de la papa

Marc GhislainAsesor en BiotecnologíaCentro Internacional de la Papa

SNI, 1ro Diciembre 2009

Contenido

• Papas comerciales y el análisis de riesgo• Análisis de riesgo para la salud humana• Discusión de casos:

– La papa no-transgénica– La papa transgénica

• Conclusiones

• NewleafTM (3 combinaciones de rasgos: CPB, CPB+PLRV, CPB+PVY) cultivadas de 1996 a 2000 (< de 4% del área total del cultivo de la papa en los EEUU (1999 = 30,000 ha)

Limitantes principales de la producción de papa. Escarabajo de Colorado (izquierda); NewLeaf Plus, no afectada; Russet Burbank con CPB; Russet Burbank infectado por PLRV (derecha).

Kaniewsky y Thomas (2004) AgBioForum, 7(1&2): 41-46

Papas transgénicas comerciales

• Se observó una variación en la reducción del uso de pesticida pero en los estados del este de los EEUU, se redujo de 3.12 a 1.77 el número de aplicaciones;

• Sin embargo, el precio razonable de un insecticida eficaz (imidacloprid) y el alto costo de la segregación de los productos originados a partir de papas transgénicas llevaron a la industria a abandonar la compra de las variedades Newleaf.

Carpenter y Gianessi (2001). NCFAP

Impactos de las papas transgénicas liberadas

Futuras variedades transgénicas comerciales?

• AmfloraTM variedad de BASF: libre de amylosa (GBSS anti-sentido) para la industria del papel, era previsto para 2007 (comisionado EU );

• Papa con resistencia a tizón tardío de BASF, ABSPII, DuRPh, y CIP: genes no modificados de especies silvestres (blb, mcq, oka, …), en el 2009?;

• Papa Bt (cryV, cry1Ab5) by MSU and CIP (sector publico), parada por falta de aceptación.

Evaluación de riesgo

Aprobación mediante la regulación vigente

Al consumidorDel gen

Alergenicidad y toxicidad del

producto nuevo

Evaluación morfológica, y nutricional

Análisis de impactos ambientales

Caracterización molecular del evento

15 a 0 2 1-2 1-2 2 2-4

De 5-6 años hasta ?($ 5 / 15 M sector publico / privado)

Marco regulatorio y alimentos transgénicos

• …nada puede ser incorporado a los alimentos que sea “una sustancia venenosa o nociva” de tal forma que los alimentos sean dañinos para la salud

(1263, Parlamento Inglés);

• Primeras normas en la década de los 80s (OECD, 1986; US OSTP, 1986);

• 2 marcos regulatorios han sido desarrollados: uno basado en el producto (EEUU u otros) y el otro basado en el proceso (UE u otros).

Principios generales del análisis de riesgos -1

Riesgo = Daño x Frecuencia

AlergenicidadToxicidadDeficiencia nutritivaCancerígeno

DiarreaIntoxicaciónParálisisMuerte

MínimaOcasionalSemanalDieta base

Definición del riesgo basada en la toxicidad de un químico:

Principio aceptado a nivel mundial (FAO/WHO, 1995; 1997)

Evaluación por comparación: • El ADN es universal y existe transferencia natural de organismos a

otros de tal manera que no está considerado el ADN foráneo per se, más bien su función y los cambios bioquímicos;

• Los alimentos tradicionales contienen toxinas naturales pero por su historia de uso son considerados generalmente como seguros (principio “GRAS”);

Por lo tanto, la evaluación de riesgo del cultivo transgénico se basa en la comparación con estos cultivos GRAS =

equivalencia substancial.

Principios generales del análisis de riesgos -2

König et al., 2004. Food & Chem Toxic 42:1047-1088

Cultivo parental

Identidad, fenotipo y performancia

agronómica

Distribución geográfica

Historia de uso seguro

Análisis de composición

Estructura, identidad, y

caracterización

Caracterización del producto(s) del transgén(es)

Forma de acción /

especificad

Toxicidad

Alergenicidad

Evaluación de seguridad del

cultivo / alimento

Identidad, fenotipo y performancia

agronómica

Análisis de composición

Análisis nutricional

Análisis de seguridad (animales)

Donante, transgén(es), transferencia

Descripción del donor

Descripción del vector del ADN

Transferencia del transgén

Caracterización del ADN

introducido

Caracterización del sitio de inserción

Metodología transgénico / alimento

Evaluación del donante, transgén(es) y transformación

• Descripción del donante: organismo: taxonomía, toxicidad,

alergenicidad, patogenicidad; sustancias: nocivas, no-

nutritivas, bioactivas; usos: en relación al consumo humano.• Descripción del vector de ADN: secuencias completas,

funciones de los elementos, organismos usados para su

producción.• Método de transferencia: cepa de Agrobacterium

tumefaciens, pistola, y otros.

Evaluación de la modificación genética

• Inserto y sito de inserción: presencia de secuencia del vector, interrupción de un gen existente, síntesis de un nuevo gen por fusión.

EcoRIEcoRI

Secuencias próximas:

• Búsqueda en bancos de

genes

• Análisis de estructura

• Descripción del producto: proteína, ARN (anti-sentido), ribosima; metabolitos analizados en relación substancias nocivas, anti-nutritivas, bio-activas; forma parte o no de nuestra dieta;

• Descripción del modo de acción: cuál es el nuevo rasgo conferido, y su especificidad;

• Estudio de la estructura y función: • Comparación por homología de secuencia (<35% dentro

de una ventana de 80 aa) con base de datos de químicos conocidos como alergénicos;

• Búsqueda de epítopes de potencial alergénico (8 aa);

• Pruebas serológicas de pacientes con reacción alergénica

Caracterización del producto(s), alergenicidad

• Ensayos in vitro : • Simulación de la digestión (estabilidad de la proteína

foránea frente al liquido gástrico);• Los componentes principales (nutrientes y

antinutrientes) del alimento son cuantificados • Estudios in vivo:

• Con animales pequeños (ratones, pollos): uso de la proteína foránea purificada, o de nuevos metabolitos;

• Con animales grandes (vacas, ovejas, chanchos): uso del alimento mismo;

• Estandarización, metodología y variabilidad son aun sujetos a investigaciones;

• Estudios post-mercadeo: • Responsabilidad del proveedor del

cultivo transgénico;• Encuestas al consumidor.

Ensayos de toxicidad

Discusión de casos

• La papa como muchos, si no todos, los organismos tienen ADN foráneo integrado en su genoma.

• Existen sustancias toxicas bien conocidas presentes en el tubérculo.

• El ‘mal’ procesamiento de la papa en alimento puede generar alimentos no saludables.

• No se conoce sustancias alergénicas en la papa.• El mejoramiento convencional puede generar cultivos

dañinos para la salud humana.• El único caso cuestionando la inocuidad de una papa

transgénica fue abandonado.• La evaluación de riesgo en papa no permitió identificar

algún riesgo innato a la transgénesis.

Transgénesis es un fenómeno natural

• El secuenciamiento de los genomas revelan eventos transgénicos naturales: – Secuencias pararetroviral endógenas (EPRVs)

son una clase de secuencias repetitivas distribuidas ampliamente en el reino vegetal (presente en papa).

– Genes de Agrobacterium rhizogenes se han encontrado en tabaco y son funcionales.

Staginnus et al. (2007) BMC Pl Biol 7:24

Toxicología de la papa

• Los glicoalcaloides (a-solanina y a-chaconina) son compuestos responsable del sabor amargo que interfieren con la regulación del acetilcolina involucrado en la neuro transmisión. Genera dolor de cabeza, diarrea y podría causar estado de coma o muerte; son acusados de causar una malformación llamada “espina bífida”; Los únicos casos reportados son de consumo de papas verdes o infusión de hojas de papa; Deben ser < 20 mg/100gr papa fresca

• Una temperatura de cocción (>120º) y un alto contenido en asparagina y azúcares reductoras puede generar la acumulación de acrilamida -un compuesto carcinogénico (preocupación en papa desde el 2002).

Alergenicidad de la papa

• La papa produce reacciones alérgicas muy poco frecuentes en niños y adultos1;– Casos reportados con papa fresca (sin cocinar) mientras se

pela, muy pocos casos con papa cocida (un reporte para niños);

– La proteína de reserva más abundante (patatina) es el alergeno más importante;

– Sin embargo, la papa no es reconocida dentro de los alimentos alergénicos mas importantes.

1Seppala et al. (1999) J Allergy Clin Immunol 103:165-171

Casos derivados del mejoramiento convencional

• Mejoramiento por recombinaciones sexuales1:– Variedad Lenape liberada en 1967 por USDA en varios estados de los

EEUU para procesamiento;– En 1969, se reportó que contenía el doble de GA;– Aunque los GA están mayormente en la cáscara y son destruidos

parcialmente por cocción (sus productos eran inocuos), la variedad Lenape fue retirada del mercado.

• Mejoramiento por fusión de celulas2:– Híbridos somáticos tbr+brv poseen además de los GA parentales uno

nuevo GA - demisidina

1Coghlan (1999) New Scientist Mag 2208:72Laurila et al. (1996) Plant Science 118:145-155

Caso derivado del ADN recombinante

• Papa con lectina1:– En 1998, el Dr. A. Pusztai del Rowett Research Institute UK afirmó

públicamente que ratones alimentados con papas transgénicas con un gen de lectina mostraban desorden del sistema inmunitario y alteraciones de ciertos órganos;

– Una investigación independiente concluyó que los datos del Dr. Pusztai no permitían sustentar sus afirmaciones y fue sancionado por el daño causado sin fundamentos científicos validos.

– Se sospecha que el contenido en glicoalcaloides de algunos tubérculos pudiera haber causado alguna intoxicaciones.

1Pusztai et al. (1999) The Journal of Nutrition 129:1597-1603

Caso derivado del ADN recombinante

• Presencia de un gen de resistencia a antibióticos:– El gen nptII es el mas utilizado, confiere resistencia a la

kanamicina; Permite la identificación de las plantas transgénicas de las que no lo son.

– Estudio de toxicología ha demostrado no tener impacto sobre la salud humana.

– Su transferencia horizontal de un alimento ingerido a una bacteria patogénica es un evento altamente improbable.

– Este gene esta presente abundantemente en nuestra flora intestina y en el ambiente.

– El antibiótico kanamicina no es de uso importante o clave en tratamientos clínicos.

– Esta autorizado por todas la agencias regulatorias (incl. EU).

Evidencias científicas del ADN recombinante

• La inserción de un transgén en un genoma de una planta no modificó el contenido en glicoalcaloides1.

• No hay correlación entre la variación de los componentes principales y la presencia de transgenes2.

• Hay menos variación en proteínas y metabolitos entre la papa transgénica y su progenitor que entre variedades del germoplasma3.

• La variación somaclonal derivada del cultivo de tejido parece contribuir a la variación observada.

1Esposito et al. (2002) J Agric Food Chem 50:1553-15612Shepherd et al. (2006) Transgenic Research 15:409-4253Lehesranta et al. (2005) Plant Physiology 138:1690-1699

Conclusiones sobre la inocuidad de la papa transgénica

No como nada que sea genéticamente modificado

Puede serdañino

• La evaluación de riesgo de los alimentos derivados de cultivos transgénicos garantiza que son iguales si no mas seguros que los alimentos convencionales (conclusiones del CODEX, FAO, WHO, y otros).

• No existen evidencias científicas de efectos no-intencionales sobre la salud con papas transgénicas;

• Es necesario, verificar el contenido en glicoalcaloides tal como se hace para variedades convencionales.