Dokończenie wykładu o

roślinach GM dla st

zaocznych WOiAK

Lód nie tworzy się przypadkowo, tylko w jądrze kondensacji ,
którym mogą być poszczególne gatunki bakterii, najczęściej
Pseudomonas syringae.
Na bazie tej obserwacji powstały produkty komercyjne używane
do zapobiegania zamarzaniu:

- Frostban TN (nazwa rodzajowa bakterii nie mającej

genów

zdolności do tworzenia kryształów

lodu na liściach)

- Blightbau® zmniejszaj. zasięg zarazy ogniowej (fire

blight), konkurencja do E. amylovora przez

P. fluorescens

.

- Snomax® wytwarzający śnieg przy -3 C zamiast -10 C

Bakterie INA+ (ice nucleating active) stanowią ca. 1% populacji
lub mniej, chociaż wartość ta może się znacznie różnić zależnie
od miejsca i pory roku. Kompleks białkowy powoduje tworzenie
kryształów lodu nieco poniżej temperatury zamarzania, co
uszkadza rośliny lub powoduje ich śmierć w temperaturze w
której w sytuacji inne przeżywają.

Bakterie transgeniczne w kontroli zamarzania
u truskawki i ziemniaka (Acta Hortic. 2000;
179-189)

ich podstawowymi zaletami są:

-        zwiększone plonowanie

-       

zmniejszone zużycie środków chemicznych

-       

zmniejszone zanieczyszczenie gleby i

środowiska

-        oddziaływanie prozdrowotne w wyniku
zmniejszonej zawartości pestycydów i/lub toksyn
 
 

[Vasil J., Plant Biotechnology 2002 and beyond; Kluwer
Publ.]

Pierwsza generacja (1995-2005)
transgenicznych odmian roślin
uprawnych

Odporność na herbicydy

 

Odporność na owady

 

Odporność na wirusy

W wytwarzaniu tych odmian dokonał się duży
postęp. Wiele z nich jest obecnie sprawdzanych w
doświadczeniach polowych i badaniach klinicznych.
Odmiany te dadzą konsumentom dużo korzyści
bezpośrednich.

[Vasil J., Plant Biotechnology 2002 and beyond; Kluwer
Publ.]

Druga generacja (2005-2015)
transgenicznych odmian roślin
uprawnych

Odporność na herbicydy, szkodniki i patogeny;

tolerancja na suszę, zasolenie, metale ciężkie i

temperaturę; poprawiona wartość odżywcza (białka,

tłuszcze, witaminy, składniki mineralne); poprawiona

zdolność przechowalnicza owoców i warzyw; poprawiony

smak i zapach; eliminacja alergenów; szczepionki, białka

dla medycyny ludzkiej; farmaceutyki; fitoremediacja

Zakończenie sekwencjonowania genomów Arabidopsis i ryżu;
sekwencjonowanie innych (Brassica, Lotus, kukurydza, Medicago,
topola, jęczmień, pszenica, pomidor, ziemniak, soja, sosna) jest
zaawansowane. Syntenia odkryta w genomach zbóż ułatwi
znalezienie ważnych genów. Odkrycie i charakterystyka genów
Karłowatości/Zielonej Rewolucji (jak Rht u pszenicy, sd u ryżu i
niewrażliwości na GA) umożliwi wysokie plonowanie przez
manipulowanie

relacjami

owoc/nasiona/wielkość/liczebność.

Ostatnio wykazano, że wprowadzenie kilku genów głównych
biorących udział w fotosyntezie typu C4 z kukurydzy do ryżu
znacząco zwiększyło wydajność fotosyntezy i liczbę nasion oraz
zwiększyło tolerancję na stres.

Trzecia generacja transgenicznych

roślin uprawnych (2015 i później).

Sekwencjonowanie genomu/hodowla molekularna.

Zmiana architektury rośliny; kształtowanie czasu

kwitnienia, jakości, wielkości, oraz liczby owoców i

nasion; poprawa wydajności fotosyntetycznej i

przyswajania składników pokarmowych;

wykorzystanie heterozji i apomiksji.

WHO szacuje, że liczba
chorych na świecie wzrośnie
z 177 mln (2004) do ponad
330 mln (w 2030).

Niektóre dane dotyczące

Niektóre dane dotyczące

cukrzycy

cukrzycy

Koszty wynikające z tego
schorzenia (USA, 2002)

• ogólne (bezpośrednie i
pośrednie):

$

132 mld

• bezpośrednie koszty medyczne:
$ 92 mld

• koszty pośrednie: $ 40 mld
(niedyspozycja,
utrata pracy, przedwczesna
śmierć)
[National Health Interviev Survey
and 1999-2000 National Health
and Nutrition Survey]

Frederick Banting

Chronologia
1922 Banting i Best użyli insulinę wolową
do człowieka

1923 Eli Lilly wyprodukował komercyjne
ilości insuliny wołowej
1926 Nordisk uzyskało wyłączność do
produkcji insuliny w Danii jako działalność
non profit

1946 Nordisk tworzy Isophane® insulinę
wieprzową Neutral Protamine Hagedorn
czy insulinę NPH
1950 Nordisk komercjalizuje insulinę NPH
1953 Novo tworzy insuliny wieprzowe i
wołowe Lente® przez dodanie cynku dla
przedłużonego działania insuliny
1973 Wprowadzenie czystego
monokpomponentu (MC) insuliny

INSULIN

INSULIN

A

A

–

–

od wczoraj do dzisiaj

od wczoraj do dzisiaj

Chronologia –

zastosowanie

konstrukcji genetycznych

1978 Genentech wytwarza

insulinę

ludzką w bakterii Escheria coli używając
modyfikacji genetycznej

1982 Dopuszczenie insuliny ludzkiej
Genentech

1983 Eli Lilly produkuje insulinę ludzką
Humulin® z modyfikacji genetycznej

1985 Axel Ullrich sekwencjonuje
receptor insuliny ludzkiej

1996 Lilly Humalog® "lyspro" ulepszone
wersje insuliny

2004 Dopuszczenie analoga insuliny
"glargine" Aventis Lantus®
2001

Wprowadzenie na rynek w Polsce

„Gensuliny” przez firmę Bioton

INSULIN

INSULIN

A

A

–

–

od wczoraj do dzisiaj

od wczoraj do dzisiaj

BIOREA

BIOREA

K

K

TOR

TOR

Y

Y

O OBJĘTOŚCI

O OBJĘTOŚCI

PONAD

PONAD

160 000 L

160 000 L

PORÓWNANIE EFEKTYWNOSCI PRODUKCJI W BIOREAKTORACH
FIRMY „Bioton” :
Proces inicjacji- bioreaktor o objętości 5 l
Wzrost skali - bioreaktor o objętości 150 l

150 l kultury wystarcza na zainicjowanie produkcji w 2-3
bioreaktorach o objętości 1500 l, co daje 1 kg of insuliny surowej

Efekty ekonomiczne i społeczne

wprowadzenia na rynek w Polsce

rekombinowanej insuliny ludzkiej

przez firmę „Bioton” S.A.

• Oszczędności budżetu państwa w

refundacji leków 131 mln/rocznie (od

2004r)

• Pozytywny wpływ na bilans płatniczy

państwa

• Przychody budżetu państwa z tytułu

podatków

• Nowe miejsca pracy

• Zapotrzebowanie rynku insuliny w Polsce

ca. 400 mln PLN/rocznie

Carthamus tinctorius

Carthamus tinctorius

-

-

produkuje

produkuje

insulinę

insulinę



Krokosz barwierski ma kilka zalet technologicznych stawianych

roślinom wytwarzającym farmaceutyki



Jadalna szczepionka – dla Trzeciego Świata



Wytwarzanie insuliny w krokoszu pozwoli na zmniejszenie kosztów

produkcji insuliny o 70% oraz redukcję kosztów preparatu o 40%



Ta technologia wytwarzania insuliny będzie wymagała ca 80 mln $

kapitału inwestycyjnego na wyprodukowanie 1,000 kg insuliny



Insulina produkowana obecnie

wymaga

250

mln

$

kapitału

inwestycyjnego

dla

zdolności

produkcyjnej 1,000 kg



łatwość w zwiększaniu skali

produkcji przez dobieranie areału
uprawy oznacza, że ten sposób
wytwarzania insuliny ma istotne
zalety

INSULINA WYTWARZANA PRZEZ

INSULINA WYTWARZANA PRZEZ

KROKOSZ BARWIERSKI

KROKOSZ BARWIERSKI

c.d.

c.d.



SemBioSys – komercyjna

produkcja insuliny w krokoszu jest

pod względem chemicznym, strukturalnym i funkcjonalnym
równocenna z wymogami US dla insuliny zwierzęcej



Badania kliniczne - prawdopodobnie w końcu 2007 lub na

początku 2008



Insulina produkowana przez krokosz powinna się znaleźć na

rynku na początku 2010.



Insulina w genetycznie zmodyfikowanym krokoszu jest

gromadzona w nasionach



Podstawą produkcji są typowe zasady uprawy z

uwzględnieniem integralności produkcji izolacji



Insulina produkowana przez krokosz powinna uzupełnić

zwiększające się zapotrzebowanie na ten produkt oraz
zredukować

koszty

wytwarzania

w

porównaniu

z

dotychczasowymi

Biofarming

• Nowa gałąź produkcji rolniczej

polegająca na pozyskiwaniu z roślin GM
specyfików na potrzeby profilaktyki,
terapii i przemysłu farmaceutycznego

• Wysoki reżim technologiczny oraz

kontrola jakości na wszystkich etapach
oraz specjalna infrastruktura w zakresie
obrotu, składowania i dystrybucji

Wątpliwości ogólne podnoszone w
dyskusji nad stosowaniem odmian

GM w rolnictwie

• filozoficzne

– czy manipulowanie genami

polegająca na ingerowaniu w informacje

genetyczną nie narusza naturalnego porządku

rzeczy;

• technologiczne

– czy geny pochodzące z bardzo

oddalonych taksonów mogą funkcjonować w

roślinach nie oddziałując na inne ważne cechy;

• ekologiczne

– czy odporność na szkodniki nie

spowoduje wzrostu ich zjadliwości;

• środowiskowe

– czy zmiany w zapisie

genetycznym roślin uprawnych nie spowodują

zagrożenia dla środowiska za sprawą efektów

niekontrolowanych i niezamierzonych;

Wątpliwości ogólne podnoszone w
dyskusji nad stosowaniem odmian

GM w rolnictwie c.d.

• ekonomiczne

– obawa, aby firmy

biotechnologiczne kontrolując jednocześnie w
materiał nasienny i środki ochrony roślin nie
zbudowały niebezpiecznie monopolistycznej
pozycji w produkcji żywności;

• polityczne

– czy innowacyjność

technologiczna powinna podlegać
demokratycznej kontroli;

• osobiste

– czy konsumpcja żywności GM

stanowi zagrożenie dla mojego zdrowia.

Zalety produkcji białek

rekombinowanych w roślinach:

• pozyskiwanie materiału na szeroką skalę przy niskich

kosztach produkcji

• niższe koszty od technologii przemysłowych wykorzystujące

fermentację lub inne systemy bioreaktorowe

• duża łatwość zwiększania skali

• występowanie eukariotycznych szlaków biosyntezy białek,

pozwalające na uzyskanie prawidłowego produktu

białkowego,

• minimalizacja zanieczyszczenia białek toksynami lub

patogenami ludzkimi takimi jak wirus HIV czy wirus żółtaczki

• etap oczyszczania rekombinowanych białek w niektórych

przypadkach może być pominięty; tkanki roślinne mogą być

wykorzystane jako jadalne szczepionki

• możliwość skierowania białek do określonych przedziałów

wewnątrzkomórkowych np. chloroplastów, gdzie mają

większą stabilność

• ilość rekombinowanych białek syntetyzowanych przez

rośliny stwarza możliwość ich produkcji na masową,

przemysłową skalę.

Niektóre stwierdzenia ogólne

dotyczące historii odmian GM

• Dynamiczny rozwój upraw transgenicznych w

ostatnim dziesięcioleciu świadczy o tym, że

opłacalność jest faktem. Z pewnością

producenci nowych jakościowo odmian

odnotowali korzyści, natomiast ci, którzy

utracili rynek - ponieśli straty.

• Również oczywista wydaje się ocena, że

biotechnologia przyczynia się do pogłębienia

procesów globalizacyjnych.

• W ocenie wpływów na środowisko można z

całą stanowczością stwierdzić, że do dzisiaj

nie ma udokumentowanych efektów

negatywnych.