Inocuidad de alimentos derivados de Organismos Genéticamente Modificados Agustín López Munguía Instituto de Biotecnología, UNAM.

TRES CONSIDERACIONES FUNDAMENTALES SOBRE LOS OGMs

¿SON SEGUROS LOS OGMs? ¿SON NECESARIOS? ¿A QUIEN BENEFICIAN?

Producción mundial de cereales*– Superficie conservada gracias a las tecnologías mejoradas PRODUCCIÓN DE CEREALES 1950 650 millones t 2000 1,900 millones t

Millones de hectáreas

1,800

Superficie conservada 1.1 mil millones ha

1,400

1,000 Superficie utilizada 660 millones ha

600 200

1950

1960

1970

1980

1990 2000

•Utiliza equivalentes de arroz molido Fuente: FAO Production Yearbooks y AGROSTAT

Futuras fuentes de suministro de alimentos en el mundo 85% del futuro crecimiento en la producción de alimentos debe provenir de tierras ya cultivadas

Pocas posibilidades de expandir la superficie, excepto en América del Sur (el área de los Cerrados de Brasil) y África al sur del Sahara

Reto para alimentar a una población de 8,300 millones en el 2030,

Demanda de 771 millones de toneladas de arroz, es decir, 153 millones más que los 618 millones producidos en el 2005. Estrategias biotecnológicas: convertir al arroz de planta C3 a C4: mientras más energía solar captura una planta de arroz, mayor es su rendimiento. Un arroz C4 tendría entre 15 y 20% más de rendimiento.

Un estudio revela que el cambio climático podría devastar los rendimientos de cultivos en los EUA. Caroline Scott-Thomas, 01-Sep-2009 Publicación en el: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) llevado a cabo por dos economistas: el Dr Michael Roberts de la North Carolina State University y el Dr Wolfram Schlenker de la Columbia University, quienes mediante un modelo de cambio climático evaluaron dicho efecto a lo largo de este siglo. Encontraron que los rendimientos de maiz, soya y algodón podrían caer entre 30 y 46% para finales de siglo en el escenario de menor cambio (es decir si logran reducirse en un 50% en 2050 con respecto a los de 1991), y entre un 63 a 82% si se mantienen en los niveles actuales. El efecto se sentirá en todo el planeta, particularmente en paises en vías de desarrollo.

Tamaño del mercado de diversos productos farmacéuticos de naturaleza transgénica Producto

Enfermedad

Eritropoyetina Insulina Factores de coagulación Factores de crecimiento Interferón beta Interferón alfa Anticuerpos monoclonales Hormona de crecimiento Anticuerpos monoclonales tPA Interleucinas Factor de crecimiento Vacunas Otras proteínas

Mercado (millones de dólares)

Anemia Diabetes Hemofilia Neutropenia Esclerosis múltiple Cáncer, hepatitis Cáncer Crecimiento Varios Trombosis Cáncer Heridas Varios Varios

6,800 4,017 2,585 2,181 2,087 1,832 1,751 1,706 1,152 642 184 115 50 2,006

M.Gavrilescu, Y Chisti / Biotechnology Advances 23 (2005) 471-499

WHO backs GM foods but warns that risk assessments needed 24/06/2005- Adding fuel to the already heated debate on GM foods and ingredients, the UN’s World Health Organisation claims genetically modified foods can contribute to enhancing human health and development. I – – – – – – – – – –

International Food Biotechnology Council (1990) OECD Group of National Experts on Safety in Biotechnology, 1993, 1994, 1996 OECD Task Force on the Safety of Novel Foods and Feed, 1998-presente FAO/WHO Expert Consultations, 1991, 1996, 2000, 2001, 2003 CODEX Task Force on Foods Derived from Biotechnology, 1999-2004 US FDA, 1992, 2000, 2002 Council for Agricultural Science and Technology (CAST), 2001 ENTRANSFOOD, the EU Thematic Network on the Safety Assessment of Genetically Modified Food Crops, 2000-2003 European Food Safety Authority (EFSA), 2002, Guidance Documents GMO Panel, 2003-2007 International Life Science Institute (ILSI), Task Forces, 1996

En 2003, Comisión del Codex Alimentarius publicó principios para el análisis de riesgos de alimentos derivados de la biotecnología. -Evaluación de la inocuidad -Efectos intencionales y no intencionales -Identificar peligros nuevos o diferentes 2005 Ley de Bioseguridad 2008 REGLAMENTO DE LA LEY DE BIOSEGURIDAD DE ORGANISMOS GENÉTICAMENTE MODIFICADOS

Bioseguridad: se construye un concepto...

“Bioseguridad: el conjunto de conocimientos que facilita la evaluación de riesgos, así como la legislación y regulación necesarias para autorizar el uso seguro de procesos biotecnológicos y productos modificados genéticamente”

   

Recomendaciones internacionales Usar de la mejor ciencia disponible para identificar peligros y exposiciones de tal manera que se pueda cuantificar el riesgo Identificar riesgos potenciales a la salud humana y animal, y para el ambiente Capacidad de detectar efectos potencialmente dañinos no intencionales

Equivalencia sustancial

• Concepto que permite tener una referencia para la evaluación.

•Tiene como objetivo determinar si el producto modificado es al menos tan seguro como su contraparte silvestre. No se ha evaluado el efecto a largo plazo prácticamente de ningún alimento

No se puede asegurar la inocuidad absoluta de ningún alimento.

CONCEPTO DE EQUIVALENCIA SUSTANCIAL • Punto de inicio para la evaluación. • Comparación del OGM y su contraparte silvestre mas cercana. • Identificación de efectos esperados e inesperados en los que podrían enfocarse nuevos estudios.

ASPECTOS DE BIOSEGURIDAD • Proceso de construcción del OGM • Seguridad de las nuevas proteínas • Ocurrencia e implicaciones de efectos inesperados • Transferencia de genes a la microflora • Alergenicidad de las nuevas proteínas • Papel de los nuevos alimentos en la dieta • Influencia en el procesamiento

Evaluación Regulatoria a Productos Biotecnológicos: inocuidad como alimento, pienso y al medio ambiente

Seguridad como planta

Seguridad Gen/Prot 



Gen(es) –

Fuente(s)

–

Caracterización Molecular

–

Inserto/número copias/integridad gen

–

Efectos inesperados de la expresión del gene.



Quimico/nutricionales

Proteína(s) –

Historial de uso seguro y consumo

–

Función/especificidad/modo de acción

–

Niveles de Expresión

–

Toxicología/Alergenicidad

Característica

del cultivo

Seguridad como alimento/pienso



–

Análisis Proximal

–

Nutrientes y antinutrientes clave

–

Impacto en la dieta

–

Análisis de desempeño en modelos animales

Estudios Ambientales –

Fenotipo

Seguridad para organismos no blanco

–

Degradación en suelo

Identidad

–

Entrecruzamiento

Fuente

–

Susceptibilidad a enfermedades15

Productividad

¿Cuáles son los temas de Bioseguridad? ¿Cuál es el impacto en la dieta?

¿Habría daños si se da un consumo en exceso al anticipado? ¿Se digiere la proteína?¿Que tan fácilmente? ¿Se altera con el procesamiento?¿Cómo? ¿Es alergénica? ¿Hay cambios inesperados

ACRILAMIDA EN LA DIETA

Inhibidores de proteasas Alteración del crecimiento; hipertrofia pancreática

Hemaglutininas Alteración del crecimiento; aglutinación de eritrocitos; actividad mitógena en cultivos celulares Glucósidos cianógenos Intoxicación con ácido cianhídrico

Azúcares no digeribles Fermentación en el intestino

TODO ALIMENTO ES UN TOXICO POTENCIAL Ejemplo de tóxicos inherentes a las plantas. Saponinas Glucosinolatos Gosipol Vicina y convicina Fitoalexinas Safrol

(soya, espinaca, espárrago…) (col, nabo, rábano, mostaza, …) (semilla de algodón) (habas) (papa dulce, apio, habas, …) (pimienta negra)

Ejemplo de cancerígenos naturales 5,8 metoxipsoraleno p-hidrazinobenzoato Sinigrina Estragol Safrol Bencil acetato Ácido cafeico

(perejil, apio, …) (setas) (col, acelgas, coliflor, mostaza, rábano, …) (albahaca, helecho) (nuez moscada, pimienta negra, …) (albahaca, té de jazmín, miel, café, …) (manzana, zanahoria, apio, cereza, uva, …)

Micotoxinas

(Fusarium spp. Aspergillus sp

Proteína de B.thuringiensis : Cry1Ab

Un ejemplo (Instituto de Control de Calidad de Productos Agrícolas. Wageningen, Holanda): Dosis de la proteína de a ratones (1.5 mg/día) y conejos (15 mg/día). Equivalentes a la dosis de proteína Bt que un humano consumiría si comiese de 3 a 4 ton de tomate al día. …

No pudo definirse una Dosis Letal Media. Se definió un NOEL (NO OBSERVABLE EFFECT LEVEL ) de 3,250mg/Kg peso Uno consume de 0.2 a 0.4mg de Cry1Ab por Kg de cereal.

Evaluación del Potencial Alergénico de Alimentos Derivados de Plantas Modificadas Geneticamente. Fuente del Gene (alergénico)

Si

Si

Inmunoensayo Alergenicidad desconocida

Alergenicidad reconocida

No

Análisis de secuencia

No 5 sueros

Prueba cutanea No DBPCFC (Prueba) No

Si

No

Si Alergénico

Posiblemente Alergénico

Si No Alergénico

Sin evidencia de alergenicidad

Alimentos Alergénicos más comunes

Identificación de la actinidina como el compuesto responsable de la alergenicidad del kiwi. Journal of Allergy and Clinical Immunology Volume 101 • Number 4 • April 1998 Copyright © 1998 Mosby-Year Book, Inc.

Las alergías en niños avanzan en el mundo Se estima que 4% de los adultos y 8% de los niños en la Unión Europea (ojo: no-GMO) sufren de alergias alimentarias. Esto de acuerdo con: la European Federation of Allergy and Airways Diseases Patients' Associations.

El CDC estima en su primer estudio a este respecto que 3 millones de niños las padecen. El reporte establece que en 2007, 1 de cada 26 niños padece de alergias a alimentos, un incremento de 18% en 10 años.

GM pea study discontinued after assessment failure •CSIRO, Australia, noviembre de 2005 (Organización para la Investigación Científica e Industrial del Commonwealth. • Desarrollo de una planta de chícharo resistente al ataque de un insecto empleando un inhibidor de amilasas. • El valor de la industria australiana de chícharo es de más de 100 millones de dólares • La plaga del pee weevil (Bruchus pisorum) ocasiona pérdidas de hasta un 30% en los cultivos. • Las plantas modificadas resultaron ser 100% efectivas contra el insecto. • El Dr Simon Hogan y el Professor Paul Foster inmunólogos en el John Curtin School of Medical Research (JCSMR) demostraron que el chícharo OGM causaba una respuesta inmune en ratón. • Por esta razón CSIRO decidió abandonar el proyecto.

La intolerancia al gluten afecta a uno de cada 133 norteamericanos. No existe una cura y se trata de un amplio mercado que deberá crecer hasta unos $1,700 millones en 2010 (Packaged Facts, 2006), habiendo sido de $700 million (2006)

UN EJEMPLO: UN PARADIGMA De acuerdo con la OMS la deficiencia en vitamina A (DVA) causa que 250,000 a 500,000 niños sufran de ceguera cada año, particularmente en el sureste asiático y en África Mas de la mitad de los que pierden la vista mueren en el transcurso de un año. Más del 40% de niños tienen un sistema inmune reprimido a causa de la DVA El arroz sirve de alimento base a más de la mitad dela población en el mundo. Provee energía y proteínas pero es deficiente en nutrimentos. Bajo contenido aun en el arroz integral. Las estrategias de fortificación (distribución), suplementación (industria) y educación (pobreza y disponibilidad) han tenido hasta ahora muy poco éxito

En el arroz no se expresa la Fitoeno sintasa. La primera variedad tenía el gene del narciso y la fitoeno desaturasa de la bacteria Erwinia pseudonarcissus. La nueva variedad tiene la sintasa del maíz y contiene mas de 30mg de b-caroteno por g de arroz.

Funciona en diferentes fondos genéticos No contiene marcadores de resistencia antibióticos Resueltos los problemas de Propiedad Industrial Eventos de transformación bien identificados

Uso exclusivo de promotores específicos de tejidos Cantidad de b-caroteno

Las preguntas más importantes que se deben responder

1. ¿Es seguro consumir las proteínas nuevas que se producen (en términos toxicológicos y alergénicos)? Considerando también los patrones estimados de consumo con base en la edad, género, demografía, estado de salud). 2. ¿Es seguro consumir los nuevos niveles (elevados) de carotenoides? 3. ¿Existieron cambios no deseados en la composición? (Los carotenoides y otros componentes se derivan de geranil geranil difosfato) 4. ¿Existieron otros cambios no deseados en el fenotipo? 5. ¿Está biodisponible? 6. ¿Qué impacto tendrá a nivel nutricional en la población?

Inocuidad de proteínas: Arroz Dorado Las nuevas proteínas

• La fitoeno sintetasa del maíz tiene una historia de uso seguro • La caroteno desaturasa de Erwinia no tiene una historia del uso

118k Da 92 -

La caroteno desaturasa de Erwinia “Western Blot”

52.2 35.7 -

• Estudios de inocuidad de proteinas  Análisis de Bioinformatica Goodman et al, www.goldenrice.org

 Pruebas de Digestibilidad  Análisis de “Modification Post-translacionales”

La fitoeno sintetasa de 52.2 maíz “Western 35.7 Blot” 28.9 20.8 -

Composicion nutricional del Arroz Dorado 2 • OECD documento del consenso sobre el arroz • Análisis químico proximal • proteínas, grasa, ceniza, carbohidratos, almidón, NDF, ADF, fibra cruda, lignina – Aminoácidos – Ácidos grasos – Ca, P • Arroz dorado 2 analitos específicos – α- y β- caroteno – Licopeno – Xantofilas – Vitamina A

¿ Es biodisponible el b-caroteno del Arroz Dorado? Rob Russell de la Universidad de Tufts realizó estudios sobre el Arroz Dorado original y determinó que en cinco personas saludables el β-caroteno del Arroz Dorado se convierte en vitamina A a razón de 3:1 a 4:1 (es típicamente 12:1) Se están realizando estudios de eficacia nutricional con niños en China (serán publicados en 2010) Las preguntas que quedan no son sobre inocuidad Estabilidad cuando se almacena y cocina Aceptabilidad

Eficacia

Análisis Nutricional del Arroz Dorado 2

•

Se puede estimar el contenido de b-caroteno en base a la información de consumo arroz

•

Si b-caroteno se convierte en vitamina A en 4:1, una sola porción de 100 g del arroz dorado 2 provee el RDA de vitamina A

•

Contrario a lo que dice un grupo ambientalista, el arroz dorado original (primera generación) podría proporcionar la RDA de vitamina A

•

Si se introduce el arroz dorado los estudios complementarios en estado de VAD deben ser realizados

¿Donde Está el Arroz Dorado Hoy? • Pruebas en campo en varios sitios en La India y Las Filipinas • Los estudios de eficacia se han terminado en China

• Los datos para la aprobación de la seguridad alimentaria del arroz dorado están siendo analizados • IRRI y Philrice están planeando lanzar variedades de alto rendimiento en 2012 • India está planeando una introducción en 2012-2014 • China no ha anunciado los planes para el lanzamiento

Riesgos de la seguridad alimentaria en perspectiva

Alto Riesgo Dieta: escasez, suficiencia, sobre-nutrición Dietas deficientes, insuficientes… excesos Enfermedades producidas por los los alimentos Enfermedades producidas por alimentos (infecciones) Suplementos naturales aprobados Suplementos: ¿quien losno regula? Tóxicos naturales Toxicantes naturales Alergias alimentarias Alergia alimentaria Contaminantes no intencionales Contaminantes no intencionales Residuos de plaguicidas Residuos de pesticidas y herbicidas Ingredientes no aprobados Ingredientes y aditivos aprobados OGMs Alimentos OGM

¿Para qué se necesitan plantas transgénicas? Un asunto de política nacional para el campo • Mejorar el rendimiento agrícola • Reducir los insumos de energía y de agroquímicos (plaguicidas) • Diseñar o adaptar plantas a la producción de

sustancias de interés industrial: agroindustrias.

• Mejorar la calidad de los productos • Adaptar los cultivos a condiciones agricolas adversas (salinidad, temperatura, sequía, …) Calentamiento global

Conclusiones • Inocuidad depende de las características del producto – no del proceso de producción (caso por caso) • Los cultivos OGMs y no-OGM presentan los mismos riesgos • Existe una estrategia bien definida y métodos eficaces para la evaluación de la seguridad de OGMs • Existe una larga historia de la experiencia con la suplementación de los alimentos • Generalmente, esta carece de regulaciones • Es difícil imaginarse qué daño se pudo hacer por el arroz dorado que sería peor que la VAD