معلومة

ما هي البروتينات الطبية والتجارية المصنوعة من الحيوانات المعدلة وراثيا؟

ما هي البروتينات الطبية والتجارية المصنوعة من الحيوانات المعدلة وراثيا؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

تُستخدم تقنيات إعادة الارتباط في الكائنات الحية الدقيقة لإنتاج بروتينات تجارية ومفيدة طبيًا مثل الأنسولين ، وهي شائعة إلى حد ما.

ومع ذلك ، لا تزال بعض البروتينات تُنتج تجاريًا في الحيوانات المعدلة وراثيًا. لماذا تعتبر الحيوانات خيارًا أفضل من الكائنات الحية الدقيقة ، وما هي البروتينات الأكثر شيوعًا التي يتم إنتاجها بهذه الطريقة؟


الأساس المنطقي لاختيار الكائنات الحية الأعلى كمصدر إنتاج يعتمد على التكاليف والنشاط البيولوجي.

  • النشاط البيولوجي. في أشكالها النشطة ، تحتوي البروتينات المختلفة على تعديلات ما بعد الترجمة (مثل الارتباط بالجليكوزيل) والتي يصعب تكاثرها في البكتيريا. إجابة آلان شاملة بالفعل.
  • التكاليف. من الأسهل إنشاء خطوط الخلايا الثديية والحفاظ عليها ولكنها تعاني من عدم الاستقرار الوراثي والجيني (يمكن فقد الجين المحور أو تعطيله). على العكس من ذلك ، تتطلب الحيوانات المعدلة وراثيًا مزيدًا من الاستثمار ولكن بمجرد إثبات وجود الجين المحور في السلالة الجرثومية والتكاثر من خلالها ، يمكن إنتاج البروتين بكميات أكبر مع حوالي 1/10 من التكاليف المطلوبة لإعداد مفاعل حيوي GMP. هذا أمر جذاب بشكل خاص للمنافذ الصيدلانية الصغيرة ، مثل الأدوية التي تستهدف الأمراض النادرة: إذا كان السوق صغيرًا ، فإن تربية عدد قليل من الماعز يمكن أن تكون أكثر ربحية من بناء وصيانة مفاعلات حيوية معقمة. ومع ذلك ، فإن مرافق التنقية النهائية مطلوبة لكل من المزارع الخلوية والحيوانية. هذا هو السبب في تفضيل النماذج الحيوانية التي تنتج مستويات عالية من البروتين العلاجي في المصفوفات المفرزة (مثل الحليب ، بياض البيض): هذا يسهل تخزين كميات كبيرة من البروتين غير المنقى قبل تنقيته.

    مراجعة جيدة وحديثة لمقارنة النماذج والاستراتيجيات من Wang et al. ، أنظمة التعبير والأنواع المستخدمة في المفاعلات الحيوية الحيوانية المعدلة وراثيًا (doi: 10.1155 / 2013/580463).

للبقاء على اطلاع تدخل البروتينات المؤتلفة من المزارع المعدلة وراثيًا إلى السوق، من المحتمل أن يكون المرجع الرسمي هو قسم إدارة الغذاء والدواء في علم الأحياء. شركتان تعملان بنشاط في المزارع المعدلة وراثيًا هما GTC Biotherapeutics و Synageva.

  • تنتج GTC Biotherapeutics مضاد الثرومبين البشري ألفا (ATryn) في حليب الماعز المعدلة وراثيا ، لاستخدامه في المرضى الذين يعانون من نقص مضاد الثرومبين الوراثي (HD). نقلاً عن تقرير ATryn التنفيذي:

    Antithrombin III (المؤتلف) هو بروتين سكري مؤتلف عالي النقاء يتميز جيدًا ويتألف من 432 حمضًا أمينيًا و 3 جسور ثاني كبريتيد بين بقايا السيستين ومواقع الارتباط بالجليكوزيل المرتبطة بـ 4-N ، والمطابقة لمضاد الثرومبين البشري المشتق من البلازما. يتم إنتاج مضاد الثرومبين البشري المؤتلف في لبن الماعز المعدلة وراثيا. للتعبير عن rhAT ، احتوى بناء الحمض النووي على محفز كازين بيتا الماعز مع منطقة تشفير (كدنا) لمضاد الثرومبين البشري (hAT). تم حقن بنية الحمض النووي بشكل دقيق في أجنة الماعز أحادية الخلية المخصبة ، والتي تم نقلها إلى الإناث المتلقية. تم اختبار الأطفال المولودين من المتلقين لوجود الجينات المعدلة والتعبير عن البروتين البشري. تم اختيار ماعز معدّل وراثيًا مؤسسًا تولد منه النسل اللاحق عن طريق التكاثر الطبيعي لإنتاج قطيع إنتاج من الماعز المعدلة وراثيًا ، والتي يتم حلبها لتوفير المواد المصدر لتنقية المصب.

  • سيناجيفا تنتج سيبيليباز ألفا (SBC-102) في بياض البيض من الدجاج المعدلة وراثيا ، لاستخدامه كبديل إنزيم لنقص حمض الليزوزومال ليباز (LAL). أعتقد أنهم في المرحلة السريرية 2/3 (لم يتم طرحهم في السوق بعد). وفقًا لتقريرهم السنوي لعام 2012:

    تسمح نواقل الملكية الخاصة بنا بدمج الجين المعني في جينوم الخلايا الطبيعية لطيور (جالوس) مع التعبير الانتقائي للبروتين الناتج في أنسجة قناة البيض وإفرازه في الحرب الإلكترونية. يتم تسليط الضوء على أهمية هذه البيئة الخلوية للتعبير عن البروتين العلاجي من خلال التناسق الشديد لتعديل ما بعد الترجمة ، بما في ذلك الارتباط بالجليكوزيل ، الذي يظهر في البروتينات المصنعة باستخدام منصتنا مقارنة بالمواد المنتجة في زراعة الخلايا. علاوة على ذلك ، ينتج عن نظام التعبير لدينا مستويات تعبير متسقة وجودة البروتين داخل خطوط الإنتاج وعبر أجيال متعددة.


ATryn هو مضاد الثرومبين البشري ينتج في حليب الماعز المعدل وراثيا بواسطة GTC Biotherapeutics. لديها موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية وأعتقد أنها متاحة للوصفات الطبية في الولايات المتحدة الأمريكية.

أضيف في وقت لاحق ، بعد أن تغير التركيز على السؤال إلى حد ما.

من المرجح أن يكون للبروتينات المنتجة في نظام الثدييات تعديلات ما بعد الترجمة أقرب بكثير لتلك الموجودة في البروتين البشري. يحتوي مضاد الثرومبين ، على سبيل المثال ، على أربعة روابط ثاني كبريتيد وأربعة مواقع ارتباط بالجليكوزيل. على الرغم من أنه من المعقول افتراض أن روابط ثاني كبريتيد ستتشكل بشكل صحيح في كائن حي دقيق حقيقي النواة ، فإن الأمر نفسه لا ينطبق على الارتباط بالجليكوزيل: تختلف الجليكانات الميكروبية عن جليكانات الثدييات ، وقد تؤثر هذه الاختلافات على استقرار البروتين في مجرى الدم في الثدييات. ، أو استجابة جهاز المناعة في الثدييات للبروتين. يمكن استخدام خلايا الثدييات في المزرعة ولكنها بالطبع شديدة الحساسية. لذلك كان الكأس المقدسة لإنتاج البروتين المؤتلف دائمًا هو إفراز البروتين في حليب الحيوان ، مما يسمح باستخدام مواد أولية رخيصة جدًا والحصاد السهل للبروتين على مدى سنوات ، على الرغم من ملاحظات @ shigeta.


عالم معدل وراثيا: الجزء الثاني

عقود من الدراسة حول كيفية تصنيع المنتجات باستخدام البكتيريا المعدلة وراثيًا (عادةً & ltem & gtE. coli & lt / em & gt ، الموضحة أعلاه بدقة عالية) ، أتاحت لنا اليوم مجموعة مذهلة من الإبداعات الطبية والغذائية التي تم إنشاؤها في مثل هذه المعدلة & ltem & gtE. coli & lt / em & gt لقد نجحنا في إقناع هذه المخلوقات بإنتاج الحرير والصور!

عند التفكير في الكائنات المعدلة وراثيًا (GMOs) ، فإن أول ما يتبادر إلى الذهن عادةً هو النباتات المعدلة وراثيًا (التي تمت مناقشتها الأسبوع الماضي) والحيوانات ، والتي ربما تتجاهل المجموعة الأكثر أهمية على الإطلاق: الكائنات الحية الدقيقة المعدلة وراثيًا.

خلال عقود من التطوير ، أصبحت منتجات هذه المخلوقات الصغيرة تؤثر على حياتنا اليومية. لقد أصبحت بالفعل ضرورية للصناعات الطبية وتجهيز الأغذية. ربما في يوم من الأيام ، سيكونون أيضًا مهمين لأعمال الزراعة وإنتاج الطاقة ، من بين أمور أخرى.

أول كائن معدّل وراثيًا: في أوائل السبعينيات ، أنشأ هربرت دبليو بوير وزملاؤه (في جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو ، وكلية الطب بجامعة ستانفورد) ما يُعتبر عمومًا أول كائن حي معدل وراثيًا. كان هذا الكائن كائنًا دقيقًا ، وتحديداً البكتيريا الإشريكية القولونية (بكتريا قولونية). (في حين أننا أكثر دراية بمسببات الأمراض بكتريا قولونية من خلال العناوين التي تصدرها أحيانًا ، هناك في الواقع العديد من سلالات بكتريا قولونية التي تعيش بشكل طبيعي في بطوننا كجزء من النباتات الدقيقة الغنية والضرورية.) مثل البكتيريا بكتريا قولونية تمتلك علمًا وراثيًا بسيطًا نسبيًا مقارنة بالنباتات والحيوانات ، وهذا جزء من سبب استخدام الباحثين لها في دراسات التلاعب الجيني لعقود. بالإضافة إلى، بكتريا قولونية تتكاثر بسرعة ويمكن زراعتها بأعداد كبيرة بتكلفة زهيدة نسبيًا.

فكيف "عدل" بوير وزملاؤه جينات بكتريا قولونية؟ وببساطة شديدة ، وضع الباحثون الحمض النووي لجين معروف بأنه يمنح البكتيريا مقاومة للمضادات الحيوية ، وأظهروا أن البكتيريا المعدلة أصبحت مقاومة للمضاد الحيوي. لكن ، بالطبع ، الأمر أكثر تعقيدًا من ذلك بقليل. لم يتم إرسال جين مقاومة المضادات الحيوية إلى البكتيريا بمفردها ، فقد تم تسليمها في حزمة تسمى "البلازميد" ، وهي قطعة من الحمض النووي (عادةً ما تكون دائرية) تخبر الخلية بعمل نسخ أكثر من البلازميد - جنبًا إلى جنب مع أي جينات الموجودة فيه ، مثل الجين المقاوم للمضادات الحيوية. أظهر فريق Boyer أنه يمكن قطع اثنين من البلازميدات المختلفة وفتحهما وإعادة تجميعهما لصنع بلازميد جديد وفريد. (وهذا هو سبب تسميتها بالتكنولوجيا "المؤتلفة").

وضع هذا الأساس لمشروع جديد بالكامل.

ما هي بالضبط الآثار المترتبة على عمل بوير؟ يمكن أن تصنع البكتيريا تلك البروتينات المرغوبة بكميات كبيرة ، دون الحاجة إلى المواد الكيميائية القاسية والظروف القاسية التي يتطلبها التخليق الكيميائي في كثير من الأحيان. على بلازميد واحد ، لم يتمكن الباحثون من وضع الجين الذي يجعل البكتيريا مقاومة للمضادات الحيوية فحسب ، بل يمكنهم أيضًا إدخال جين يجعل البكتيريا تصنع بعض البروتينات المهمة. في حين أن البكتيريا جيدة جدًا في دمج الحمض النووي الغريب الذي تتعرض له ، مقارنة بمعظم الكائنات الحية ، فإن مثل هذه الجهود لا تزال غير ناجحة بنسبة 100 في المائة. وبالتالي ، للتأكد من أن البكتيريا قد تناولت البلازميد الذي يريد الباحثون منهم تناوله ، يمكنهم تعريض البكتيريا لمضاد حيوي. أولئك الذين لديهم البلازميد سيعيشون ، ويموت الآخرون. مع اختيار البكتيريا المرغوبة ، يمكن نموها بسهولة وسرعة إلى أعداد كبيرة ثم تحفيزها (عن طريق التعرض لبروتين معين) لإنتاج البروتين المطلوب. نظرًا لأن البكتيريا قد تم تصنيعها لتركيز كل طاقاتها على إنتاج هذا البروتين ، فغالبًا ما تموت أثناء حصاد البروتين ، ولكنها تنتج الكثير من البروتين في هذه العملية. أصبحت هذه الاستراتيجية تقنية أساسية تُستخدم بشكل روتيني في المختبرات في جميع أنحاء العالم اليوم لمجموعة متنوعة من الأغراض.

التطبيقات الطبية: أدرك الكثيرون بسرعة الآثار المترتبة على هذه التكنولوجيا الجديدة المؤتلفة. في منتصف السبعينيات ، بدأ Boyer في تأسيس شركة Genentech ، التي غالبًا ما تُعتبر أول شركة للتكنولوجيا الحيوية. في عام 1977 ، تم إنتاج أول بروتين بشري تم إنشاؤه في كائن حي آخر Genentech made بكتريا قولونية يمكن أن يتحول إلى بروتين السوماتوستاتين البشري (الذي ينظم الهرمونات في الجسم ، من بين وظائف أخرى).

بعد مرور عام ، نجحت شركة Genentech في تعديل البكتيريا لإنتاج الأنسولين البشري ، والذي أصبح أول منتج يتم إنتاجه بواسطة الكائنات المعدلة وراثيًا في السوق في عام 1982. الأنسولين ضروري لعلاج مرضى السكري من النوع 1 ، ويمكنه التحكم في تطور مرض السكري من النوع 2 في البعض. المرضى. يحفز الأنسولين الجسم على وجه التحديد على إخراج السكر (الجلوكوز تحديدًا) من مجرى الدم ووضعه في الأنسجة المختلفة (مثل الكبد والأنسجة الدهنية والعضلات) ، حيث يتم تخزينه لحين الحاجة إليه. عندما تكون مستويات الأنسولين منخفضة ، أو عندما يصبح الشخص مقاومًا للأنسولين (لم تعد أنسجته تستجيب للمستويات الطبيعية من الأنسولين) ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى ارتفاع مستويات السكر في الدم ، مما قد يؤدي إلى الإصابة بمرض السكري. قبل أن تخلق شركة Genentech مصدرًا "مؤشبًا" للأنسولين البشري ، كان يتم حصاد الأنسولين الطبي بالكامل من بنكرياس الخنازير أو الأبقار. في عام 2007 ، قدرت مبيعات منتجات الأنسولين بنحو 8 مليارات دولار على مستوى العالم ، ومن المؤكد أنها ستزداد بمرور الوقت. (يجب أن تكون جميع البروتينات التي يتم إنتاجها معدلاً وراثيًا نقية وآمنة كيميائيًا ، بالمناسبة ، تمامًا كما يجب أن تتم الموافقة على استخدام أي بروتين غير معدّل وراثيًا).

في الثمانينيات من القرن الماضي ، تنافست شركة Genentech مع شركات التكنولوجيا الحيوية الأخرى لتكون الأولى في إنشاء عوامل تخثر الدم المؤتلفة. لماذا عوامل التخثر؟ عوامل التخثر ضرورية للأشخاص المصابين بالهيموفيليا للبقاء على قيد الحياة. ولكن في أوائل الثمانينيات ، وُجد أن كميات كبيرة من عوامل التخثر المخزنة المشتقة من البلازما البشرية ملوثة بفيروس نقص المناعة البشرية. فازت شركة Genentech بالسباق حيث تمكن علماؤها من صنع العديد من عوامل التخثر في المختبر (مثل العامل المضاد للهيموفيليا أو العامل السابع والعامل التاسع).

في الوقت الحالي ، تم إنشاء مجموعة متنوعة من الأدوية والهرمونات وغيرها من المنتجات في الكائنات الحية الدقيقة للسوق الطبي. وهذا يشمل إرثروبويتين (الذي ينظم إنتاج خلايا الدم الحمراء) ، والإنترفيرون (الذي يحفز جهاز المناعة) ، واللقاحات (على سبيل المثال ضد فيروس التهاب الكبد B) ، وهرمون النمو البشري (hGH) ، وغيرها الكثير. في الآونة الأخيرة في المجال الطبي ، تجري البكتيريا تجارب سريرية قد تمنع تسوس الأسنان ، ويتم تكوين بكتيريا أخرى قد تمنع الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية.

إنه ما لتناول الإفطار! اليوم ، العديد من المضافات الغذائية التي نستهلكها على أساس يومي مصنوعة من الكائنات الدقيقة المعدلة وراثيا. على سبيل المثال لا الحصر ، تشمل القائمة الفيتامينات (B2 ، C) ، والأحماض الأمينية التي تعمل على تحسين النكهات (مثل الأسبارتام) ، والمضافات الغذائية (مثل الزانثان) ، والمواد الحافظة الغذائية (مثل النيسين) ، والإنزيمات المستخدمة في الطعام أثناء تفاعلات كيميائية محددة (على سبيل المثال صنع الجبن والخبز وبعض الكحوليات وبعض السكريات) وغيرها الكثير. في حين أن بعض الكائنات الحية الدقيقة المستخدمة قد تصنع هذه المنتجات بشكل طبيعي ويتم إقناعها فقط بإنتاج كميات أعلى ، إلا أن الكائنات الحية الدقيقة الأخرى لا تحتوي على الجين الأجنبي ويجب أن يتم إدخالها فيها للقيام بذلك.

أطلق في البيئة: وافقت وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) على أول استخدام للبكتيريا المعدلة وراثيًا في البيئة في عام 1985. وفي هذه الحالة بالذات ، أخذ الباحثون البكتيريا التي تشجع عادة تكوين الجليد على النباتات (على وجه التحديد Pseudonomas syringae و المتألقة P.) وتخلصت من الجين الذي تحتاجه البكتيريا للقيام بذلك. وبالتالي ، فإن النباتات المستعمرة بهذه البكتيريا المعدلة لا تشكل الصقيع حتى حوالي 23 درجة فهرنهايت ، مما يحميها من الأضرار التي تلحق بالنباتات بسبب الصقيع المبكر ، أو الطقس البارد بشكل غير عادي.

سرعان ما اكتشف الباحثون مجالًا زراعيًا آخر يمكن أن يستفيد بشكل كبير من البكتيريا المعدلة وراثيًا: إنشاء بكتيريا محسنة لتثبيت النيتروجين للمساعدة في زيادة نمو البقوليات. تتميز البقوليات (التي تشمل الفول ، والعدس ، والفول السوداني ، وفول الصويا ، والبرسيم ، والبرسيم ، وغيرها) بقدرتها على التقاط النيتروجين من الغلاف الجوي ، وهو ما تحققه من خلال علاقة تكافلية مع مجموعة من البكتيريا (الريزوبيا) التي تعيش فيها. الجذور. البكتيريا Sinorhizobium meliloti، التي يمكن أن تستعمر أنواعًا متعددة من البقوليات ، كانت ذات أهمية خاصة. في بعض الدراسات الميدانية ، البقوليات المعدلة وراثياً S. meliloti قد حسن نمو النبات.

ومع ذلك ، فقد كشفت بعض هذه الدراسات عن مجال مثير للقلق لاستخدام الكائنات الحية الدقيقة المعدلة وراثيًا: في حين أن البكتيريا التي تم إدخالها (والتي تعتمد على مضيفات البقوليات) غالبًا ما كان يتعذر اكتشافها بعد بضعة أسابيع أو سنة ، فقد استمرت في بعض الأحيان في التربة لأكثر من أسبوعين. سنوات. كانت هناك أيضًا مخاوف من أن جينات الكائنات الحية الدقيقة المعدلة وراثيًا قد تنتقل إلى بكتيريا أصلية أخرى أو إلى الكائنات الحية التي تستهلك البكتيريا. يجري العمل الجاري لمعالجة مثل هذه القضايا.

في الآونة الأخيرة ، تم استخدام البكتيريا المعدلة وراثيًا لتنظيف البيئة. في أحد الأمثلة ، استخدم الباحثون بكتيريا ريزوبيا (على وجه التحديد صديقنا S. meliloti مرة أخرى) وتعديلها لتكون قادرة على تحطيم مركب متعلق بـ TNT. عندما يتم تغليف بذور البرسيم بهذه البكتيريا المعدلة وزرعها في التربة بالمركب ، يمكن للبكتيريا أن تقلل من مستويات التلوث مع تحفيز نمو النبات.

في الأشغال …: تم استكشاف مجموعة متنوعة من التطبيقات الإبداعية لاستخدام الكائنات الحية الدقيقة المعدلة وراثيًا خلال العقد الماضي.

في عام 2005 ، كانت حساسة للضوء بكتريا قولونية تم إنشاؤها واستخدامها لإنشاء نوع من الكاميرات ذات الحركة البطيئة وعالية الدقة.

تم تعديل مجموعة من سلالات الخميرة التي يمكنها تحويل السكريات إلى الإيثانول (الذي نحصده حاليًا من الذرة) ، والذي يمكن أن يكون مصدرًا بديلاً قيمًا للطاقة. وبالمثل ، تم استثمار العديد من الجهود في إنتاج البنزين (النفط الخام) من الكائنات الحية الدقيقة.

في الأسبوع الماضي فقط ، كان هناك تقدم كبير في إنتاج حرير أقوى وأخف من البكتيريا. لقد أصبحت أكثر فاعلية من أي وقت مضى (تولد من جرام إلى جرامين من الحرير لكل لتر من البكتيريا) ، ولكن كيفية وضع بروتينات الحرير معًا بكفاءة في خيوط قابلة للاستخدام تظل مشكلة كبيرة.

المستقبل: كانت الكائنات الدقيقة المعدلة وراثيًا بالتأكيد نعمة للصناعات الطبية والغذائية ، ناهيك عن المختبرات العامة في كل مكان. كما أنها تبشر بالتطبيقات الإبداعية وربما لمصادر الطاقة البديلة التي تشتد الحاجة إليها. ومع ذلك ، لا يزال هناك قلق بشأن إطلاق الكائنات الدقيقة المعدلة وراثيًا في البيئة بشكل عام ، سيكون من المفيد إجراء المزيد من الدراسات القائمة على الملاحظة حول تأثيرات هذه الكائنات الدقيقة على موائلها الجديدة.

تحقق من "Biology Bytes" الأسبوع المقبل للاطلاع على الجزء الثالث من هذه السلسلة حول "العالم المعدل وراثيًا" ، حيث سنستكشف مجموعة مذهلة من الحيوانات المعدلة وراثيًا التي تم إنشاؤها.


البعوض

ابتكرت شركة Oxitec البريطانية ذكور البعوض المعدلة وراثيا والتي تحمل "جينًا محددًا ذاتيًا". عندما يتم إطلاقها في البرية وتتزاوج مع الإناث ، لا تصل نسلها إلى مرحلة البلوغ ، لذلك لا تساهم بشكل حاسم في انتشار فيروس زيكا. يبحث باحثون آخرون في استخدام التعديل الجيني للحد من انتشار الملاريا.

روزيتا عيسى ، بقرة معدلة وراثيا لإنتاج حليب يشبه الإنسان. الصورة: INTA (المعهد الوطني للتكنولوجيا الزراعية في الأرجنتين)

قام علماء في كل من الصين والأرجنتين بتصنيع أبقار معدلة وراثيًا لإنتاج حليب مشابه في تركيبته لتلك التي يصنعها الإنسان. بعد تعديل الأجنة ، ولدت بقرة أرجنتينية - روزيتا عيسى - تحتوي على حليب يحتوي على بروتينات موجودة في حليب الأم ولكنها تفتقر إلى حليب البقر. ومع ذلك ، هناك عدد من القضايا العلمية والمتعلقة بالسلامة والذوق التي يجب التغلب عليها قبل أن يحل هذا محل "حليب الأم" للرضع.

كتاكيت معدلة الجينات في معهد روزلين. الصورة: بإذن من فاليري وايت / نوري راسل / معهد روسلين


الإنتاج والأمان والفعالية

البحث الدوائي هو عملية فريدة متعددة التخصصات تؤدي إلى تطوير عوامل علاجية جديدة للحالات المرضية التي لم تتم تلبية احتياجاتها. 13 البحث عن أدوية بيولوجية جديدة مدفوع بالحاجة الطبية والاحتمالية المتصورة للنجاح التكنولوجي ، على النحو الذي تحدده كل من الفعالية العلاجية ومعايير الأمان. هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها عند اختبار السلامة للمستحضرات الصيدلانية الحيوية الجديدة. 14 نظرًا لطبيعة البروتين لمعظم المنتجات الصيدلانية الحيوية ، فمن المتوقع حدوث القليل من التفاعلات الضائرة غير المسببة للحساسية بخلاف تلك المنسوبة إلى النشاط الدوائي الأساسي. ومع ذلك ، فإن كلا من الممارسات المختبرية الجيدة وممارسات التصنيع الجيدة ، كما هو مقرر لأنماط أخرى من إنتاج الأدوية ، ضرورية لزراعة الأدوية المصنعة. قبل البدء في الاستخدام التجريبي أو السريري ، من الأهمية بمكان أن يكون لديك مواد كاملة المواصفات وخالية من الملوثات ، بالإضافة إلى ضمان الجودة المناسب بحيث يكون كل من المنتج نفسه والنتائج العلاجية قابلة للتكرار. يجب أن تخضع العوامل الصيدلانية الجديدة المشتقة من خلال التكنولوجيا الحيوية النباتية لنفس معايير النقاء ومراقبة الجودة والسلامة مثل المواد المشتقة من أنظمة الخلايا البكتيرية أو الثديية أو من مصادر تقليدية أخرى مثل إنتاج اللقاح.

المواقع المستخدمة لزراعة النباتات المعدلة وراثيًا قد تم تعطيلها أو تدميرها في بعض الحالات من قبل الأفراد المعارضين لاستخدام التكنولوجيا الحيوية النباتية ، مما يثير مخاوف أمنية إضافية. جزئيًا ، يمكن معالجة هذه المخاوف من خلال زيادة مراقبة الموقع الميداني وأمنه ، واستخدام البيئات المغلقة (الصوبات الزراعية) للعمليات الصغيرة. يسمح النطاق الصغير نسبيًا والاقتصاديات الملائمة لعمليات الصيدلة الحيوية بوضع العمليات الميدانية في المواقع الجيوسياسية المختارة للأمان الأمثل ، مع الشحن اللاحق للمواد الخام أو المعالجة.

تتمتع النباتات المعدلة وراثيًا بميزة أمان إضافية تتمثل في التحرر من مسببات الأمراض البشرية أو الحيوانية. 8 بالإضافة إلى ذلك ، فإن الخلايا النباتية قادرة على إنتاج بروتينات معقدة مع تجنب إلى حد كبير وجود السموم الداخلية في النظم البكتيرية. غالبًا ما يكون من الصعب إزالة السموم الداخلية ويمكن أن تلوث المنتج النهائي. وبالتالي ، هناك سلامة وقيمة جوهرية في استخدام النباتات كمصدر للبروتين المؤتلف. 15 ومع ذلك ، كما هو الحال مع جميع المستحضرات الصيدلانية المشتقة من النباتات ، يجب اتخاذ التدابير المناسبة للتخلص من البروتينات المشتقة من النباتات أو الجزيئات الحيوية الأخرى غير المرغوب فيها وللتحكم في وجود السموم الفطرية أو المبيدات الحشرية المستخدمة في الإنتاج النباتي. 11

يجب أن تأخذ تقييمات السلامة في الاعتبار الاستجابات المحتملة للأعضاء غير المستهدفة بالإضافة إلى النطاق الكامل للآثار الجانبية المتوقعة وغير المتوقعة كما هو الحال مع أي منتج صيدلاني حيوي. تعتبر المستحضرات الصيدلانية التي تنتجها النباتات فريدة إلى حد ما من التأثيرات المحتملة على الأنواع غير المستهدفة مثل الفراشات ونحل العسل والحياة البرية الأخرى في مواقع النمو أو بالقرب منها. لحسن الحظ ، في معظم الحالات ، يكون التأثير على الأنواع غير المستهدفة محدودًا بحقيقة أن البروتينات هي جزء طبيعي من النظام الغذائي ، ويتم هضمها بسهولة ، وتتحلل في البيئة. علاوة على ذلك ، فإن العديد من بروتينات المستحضرات الصيدلانية الحيوية ، وخاصة الأجسام المضادة ، شديدة الخصوصية في تأثيراتها.

قد يخلق الإنتاج الصيدلاني في النباتات إمكانية تدفق المواد الصيدلانية إلى السلسلة الغذائية البشرية ، خاصة عند استخدام المحاصيل الغذائية. يمكن أن يحدث هذا نتيجة التلوث التبادلي غير المقصود للمواد الغذائية ، من خلال النمو التلقائي للنباتات المعدلة وراثيًا حيث لا تكون مرغوبة ، أو بسبب تدفق حبوب اللقاح مع بعض النباتات (مثل الذرة) ، ولكن ليس غيرها (مثل البطاطس). في حين اقترح البعض بالتالي قصر الإنتاج الصيدلاني على المحاصيل غير الغذائية مثل التبغ ، فإن المحاصيل الغذائية هي التي تقدم أكبر الفرص للإنتاج الفعال للمستحضرات الصيدلانية الحيوية والتي ستكون مفيدة للغاية لإنتاج لقاحات صالحة للأكل.

بسبب احتمالية التواجد العرضي في الطعام ، يجب توخي الحذر في إنتاج المستحضرات الصيدلانية الحيوية في المحاصيل الغذائية. لحسن الحظ ، فإن متطلبات المساحات المخصصة للإنتاج الصيدلاني محدودة ، حيث يكون إنتاج البروتين بالطن المتري ممكنًا مع 5000 فدان من الذرة. 9 وهذا يسمح بالإنتاج في ظل ظروف خاضعة لرقابة مشددة والتي تشمل الإنتاج في مناطق البلد التي لا يتم فيها زراعة المحصول المعني بشكل روتيني ، واستخدام مسافات العزل المادي والفصل الزمني لمنع التلقيح المتبادل مع المحاصيل الغذائية ، واستخدام دي- الشرابة و / أو الصفات العقيمة للذكور للتحكم في تدفق حبوب اللقاح ، ومعدات الحصاد والتخزين المخصصة ، والمعالجة الخاضعة للرقابة منفصلة عن جميع المحاصيل الغذائية. على عكس المحاصيل السلعية ، يجب أن يتم الإنتاج النباتي للمستحضرات الصيدلانية فقط في ظل ظروف خاضعة لرقابة مشددة مماثلة لتلك الخاصة بمعايير تصنيع وإنتاج الأدوية الأخرى التي تم تطويرها بشكل مشترك من قبل الصناعة ، ووزارة الزراعة الأمريكية ، وإدارة الغذاء والدواء ، والمنظمات الدولية. 12 يتم فرض هذه المعايير في الولايات المتحدة من خلال وزارة الزراعة الأمريكية وإدارة الغذاء والدواء ، ويتم تشجيع الامتثال بشكل أكبر من خلال رغبة المنتجين في تجنب المسؤولية والمخالفات المحتملة. تتطلب ممارسة التصنيع الجيدة المطلوبة من قِبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) تحكمًا شاملاً في الوصول إلى الحقول والحصاد والتصرف في المنتج.

في حين أن ضوابط الإنتاج ضرورية ومناسبة ، يجب أن يوضع في الاعتبار أن غالبية البروتينات العلاجية ليس من المتوقع أن يكون لها أي نشاط دوائي عند تناولها ، وبالتالي من غير المحتمل أن تمثل مشكلة تتعلق بالسلامة في حالة التلوث العرضي للمواد الغذائية. على سبيل المثال ، تنتج الأجسام المضادة والأنسولين وهرمون النمو ومعظم البروتينات الأخرى القليل من التأثيرات الدوائية الجهازية عن طريق الفم. لا يستبعد هذا احتمال حدوث تأثيرات موضعية على الجهاز الهضمي أو احتمال حدوث تأثيرات مناعية ، كما يظهر في سياق اللقاحات الفموية ، حيث يتم تقديم مثل هذا التأثير عن طريق التصميم. في الواقع ، تم سحب جسم مضاد مشتق من النبات موجه ضد جزيئات الالتصاق الخلوي الظهاري من التطور السريري نتيجة للآثار الجانبية المعوية المعوية التي يُعتقد أنها ناتجة عن الارتباط بالمستضد ذي الصلة ، والذي يتم التعبير عنه في الجهاز الهضمي. 8 هذا هو نتيجة لخصوصية مستضد الجسم المضاد ، ولا يمكن عزوها إلى الطبيعة المشتقة من النبات للجزيء. في حين أن تحديد المخاطر لكل حالة على حدة سيكون ضروريًا عند النظر في البروتينات لتطبيقات المحاصيل الغذائية ، يبدو أن غالبية البروتينات لن تشكل خطرًا كبيرًا على الجمهور في حالة فشل تقنيات التحكم في أن تكون فعالة تمامًا.


3. هل لتربية النباتات التقليدية آثار على الصحة والبيئة؟

في تربية النباتات التقليدية ، تم إيلاء القليل من الاهتمام للتأثيرات المحتملة للأصناف النباتية الجديدة على سلامة الأغذية أو البيئة. ومع ذلك ، فقد تسبب هذا النوع من التكاثر في بعض الأحيان في آثار سلبية على صحة الإنسان. على سبيل المثال ، يمكن أن تحتوي مجموعة متنوعة من المحاصيل المزروعة التي تم إنشاؤها عن طريق التهجين التقليدي على مستويات مفرطة من السموم التي تحدث بشكل طبيعي.

أثار إدخال النباتات المعدلة وراثيًا بعض المخاوف من أن نقل الجينات يمكن أن يحدث في الحقل بين النباتات المزروعة والبرية وتنطبق هذه المخاوف أيضًا على المحاصيل التقليدية. تم الإبلاغ عن عمليات النقل هذه في بعض الأحيان ولكنها لا تعتبر مشكلة بشكل عام. أكثر.


يمكن إجراء الهندسة الوراثية باستخدام النباتات أو الحيوانات أو البكتيريا وغيرها من الكائنات الحية الصغيرة جدًا. تسمح الهندسة الوراثية للعلماء بنقل الجينات المرغوبة من نبات أو حيوان إلى آخر. يمكن أيضًا نقل الجينات من حيوان إلى نبات أو العكس. اسم آخر لهذا هو الكائنات المعدلة وراثيا ، أو الكائنات المعدلة وراثيا.

تختلف عملية إنتاج الأطعمة المعدلة وراثيًا عن التربية الانتقائية. يتضمن ذلك اختيار النباتات أو الحيوانات ذات الصفات المرغوبة وتربيتها. بمرور الوقت ، ينتج عن ذلك نسل بهذه الصفات المرغوبة.

تتمثل إحدى مشكلات التربية الانتقائية في أنها يمكن أن تؤدي أيضًا إلى سمات غير مرغوب فيها. تسمح الهندسة الوراثية للعلماء باختيار جين معين لزراعته. هذا يتجنب إدخال جينات أخرى ذات سمات غير مرغوب فيها. تساعد الهندسة الوراثية أيضًا في تسريع عملية إنشاء أغذية جديدة بالسمات المرغوبة.

تشمل الفوائد المحتملة للهندسة الوراثية ما يلي:

  • المزيد من الأطعمة المغذية
  • ألذ طعام
  • نباتات مقاومة للأمراض والجفاف تتطلب موارد بيئية أقل (مثل الماء والأسمدة)
  • استخدام أقل للمبيدات
  • زيادة المعروض من المواد الغذائية بتكلفة منخفضة وعمر تخزين أطول
  • نمو النباتات والحيوانات بشكل أسرع
  • الأطعمة ذات السمات المرغوبة أكثر ، مثل البطاطس التي تنتج كمية أقل من مادة مسببة للسرطان عند قليها
  • الأطعمة الطبية التي يمكن استخدامها كلقاحات أو أدوية أخرى

أعرب بعض الأشخاص عن مخاوفهم بشأن الأطعمة المعدلة وراثيًا ، مثل:

  • إنتاج الأطعمة التي يمكن أن تسبب الحساسية أو رد فعل سام
  • التغيرات الجينية غير المتوقعة أو الضارة
  • النقل غير المقصود للجينات من نبات أو حيوان معدّل وراثيًا إلى نبات أو حيوان آخر غير مخصص للتعديل الوراثي
  • الأطعمة الأقل تغذية

هذه المخاوف لا أساس لها حتى الآن. لم يتسبب أي من الأطعمة المعدلة وراثيًا المستخدمة اليوم في حدوث أي من هذه المشكلات. تقوم إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) بتقييم جميع الأطعمة المعدلة وراثيًا للتأكد من أنها آمنة قبل السماح ببيعها. بالإضافة إلى إدارة الغذاء والدواء ، تنظم وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) ووزارة الزراعة الأمريكية (USDA) النباتات والحيوانات المهندسة بيولوجيًا. يقيمون سلامة الأطعمة المعدلة وراثيًا للإنسان والحيوان والنباتات والبيئة.


ما المحاصيل المعدلة وراثيًا التي تزرع وتباع في الولايات المتحدة؟

يتم زراعة أنواع قليلة فقط من المحاصيل المعدلة وراثيًا في الولايات المتحدة ، ولكن بعض هذه الكائنات المعدلة وراثيًا تشكل نسبة كبيرة من المحاصيل المزروعة (مثل فول الصويا والذرة وبنجر السكر والكانولا والقطن).

في عام 2018 ، شكّل فول الصويا المعدّل وراثيًا 94٪ من جميع أنواع فول الصويا المزروعة ، وشكل القطن المعدّل وراثيًا 94٪ من جميع القطن المزروع ، و 92٪ من الذرة المزروعة كانت ذرة معدلة وراثيًا.

في عام 2013 ، شكلت الكانولا المعدلة وراثيًا 95٪ من نبات الكانولا المزروع بينما شكلت بنجر السكر المعدّل وراثيًا 99.9٪ من جميع بنجر السكر المحصود.

تُستخدم معظم النباتات المعدلة وراثيًا في صنع المكونات التي تُستخدم بعد ذلك في المنتجات الغذائية الأخرى ، على سبيل المثال ، نشا الذرة المصنوع من الذرة المعدلة وراثيًا أو السكر المصنوع من بنجر السكر المعدّل وراثيًا.

الذرة هي المحصول الأكثر شيوعًا في الولايات المتحدة ، ومعظمها من الكائنات المعدلة وراثيًا. يتم إنشاء معظم الذرة المعدلة وراثيًا لمقاومة الآفات الحشرية أو تحمل مبيدات الأعشاب. Bacillus thuringiensis (Bt) الذرة عبارة عن ذرة معدلة وراثيًا تنتج بروتينات سامة لبعض الآفات الحشرية ولكن ليس للإنسان أو الحيوانات الأليفة أو الماشية أو الحيوانات الأخرى. هذه هي نفس أنواع البروتينات التي يستخدمها المزارعون العضويون للسيطرة على الآفات الحشرية ، ولا تضر الحشرات المفيدة الأخرى مثل الدعسوقة. تقلل الذرة المعدلة وراثيًا من الحاجة إلى رش المبيدات الحشرية مع استمرار منع تلف الحشرات. في حين أن الكثير من الذرة المعدلة وراثيًا تذهب إلى الأطعمة والمشروبات المصنعة ، فإن معظمها يستخدم لإطعام الماشية ، مثل الأبقار والدواجن ، مثل الدجاج.

معظم فول الصويا المزروع في الولايات المتحدة هو فول الصويا المعدل وراثيًا. يستخدم فول الصويا المعدل وراثيًا في أغذية الحيوانات ، وفي الغالب الدواجن والماشية ، وفي صناعة زيت فول الصويا. كما أنه يستخدم كمكونات (الليسيثين والمستحلبات والبروتينات) في الأطعمة المصنعة.

تم تصنيع القطن المعدّل وراثيًا ليكون مقاومًا لديدان اللوز وساعد في إحياء صناعة القطن في ألاباما. لا يوفر القطن المعدّل وراثيًا مصدرًا موثوقًا للقطن لصناعة النسيج فحسب ، بل يستخدم أيضًا في صناعة زيت بذرة القطن ، والذي يستخدم في الأطعمة المعلبة وفي العديد من المطاعم للقلي. كما تستخدم وجبة القطن المعدلة وراثيا والقشور في أغذية الحيوانات.

تم تطوير بعض البطاطس المعدلة وراثيًا لمقاومة الآفات الحشرية والأمراض. بالإضافة إلى ذلك ، تم تطوير بعض أصناف البطاطس المعدلة وراثيًا لمقاومة الكدمات والتحول إلى اللون البني الذي يمكن أن يحدث عند تعبئة البطاطس وتخزينها ونقلها أو حتى تقطيعها في مطبخك. في حين أن اللون البني لا يغير من جودة البطاطس ، فإنه غالبًا ما يؤدي إلى التخلص من الطعام دون داع لأن الناس يعتقدون خطأً أن الطعام البني تالف.

بحلول التسعينيات ، كان مرض فيروس سبوت الحلق قد قضى تقريبًا على محصول البابايا في هاواي ، وفي هذه العملية دمر تقريبًا صناعة البابايا في هاواي. تم إنشاء بابايا معدلة وراثيًا ، يُطلق عليه اسم بابايا قوس قزح ، لمقاومة فيروس القرع الحلقي. أنقذت هذه الكائنات المعدلة وراثيًا زراعة البابايا في جزر هاواي.

الاسكواش الصيف:

يقاوم القرع الصيفي المعدّل وراثيًا بعض الفيروسات النباتية. كان الاسكواش من أوائل الكائنات المعدلة وراثيًا في السوق ، لكنه لا يزرع على نطاق واسع.

تستخدم الكانولا المعدلة وراثيًا في الغالب لصنع زيت الطهي والسمن. يمكن أيضًا استخدام وجبة بذور الكانولا في طعام الحيوانات. يستخدم زيت الكانولا في العديد من الأطعمة المعلبة لتحسين تناسق الطعام. معظم الكانولا المعدلة وراثيًا مقاومة لمبيدات الأعشاب وتساعد المزارعين على مكافحة الأعشاب الضارة في حقولهم بسهولة أكبر.

يستخدم البرسيم المعدّل وراثيًا في المقام الأول لتغذية الماشية - معظمها أبقار الألبان. معظم البرسيم المعدّل وراثيًا مقاوم لمبيدات الأعشاب ، مما يسمح للمزارعين برش المحاصيل لحمايتها من الأعشاب الضارة التي يمكن أن تقلل من إنتاج البرسيم وتقلل من الجودة الغذائية للتبن.

تم تطوير عدد قليل من أنواع التفاح المعدّل وراثيًا لمقاومة اللون البني بعد تقطيعه. يساعد هذا في تقليل هدر الطعام ، حيث يعتقد العديد من المستهلكين أن التفاح البني فاسد.

يستخدم بنجر السكر في صنع حبيبات السكر. أكثر من نصف السكر المحبب المعبأ لأرفف محلات البقالة مصنوع من بنجر السكر المعدّل وراثيًا. نظرًا لأن بنجر السكر المعدّل وراثيًا مقاوم لمبيدات الأعشاب ، فإن زراعة بنجر السكر المعدّل وراثيًا يساعد المزارعين على مكافحة الأعشاب الضارة في حقولهم.


الكائنات المعدلة وراثيا (GMOs) الاستخدامات والمزايا والعيوب

جيإنالكائنات المعدلة وراثيًا (GMOs) هي شكل من أشكال الزراعة العلمية حيث يتم ضخ المواد الكيميائية إلى المحاصيل لزيادة حجم المنتج والعائد ، على الرغم من أن هذه الطريقة محل نقاش كبير وقد أصبحت شائعة بشكل متزايد في الأطعمة اليومية.

مزايا الكائنات المعدلة وراثيًا

Genetically Modified organisms ( GMOs ) are the effective ways to provide the farmers a larger profit, while making them spend less time on the resources, They are economically beneficial because they are used to repel the pests that prevents the need for the pesticides to be used that means more savings .

الكائنات المعدلة وراثيًا are known to decrease the food prices due to the advanced crops and lower cost that can lead to cheaper food, It will certainly help the families that can not afford to buy the food they need for everyday consumption, so, The starvation will be prevented .

الكائنات المعدلة وراثيًا process includes adding new genetic material into the organism’s genome , GMOs reduce the prices for the consumers , They نكون more nourishing to the body & they are proven to be effective , GMOs crops are safe for the human consumption and they are safer compared to the traditional crops .

Genetically modified organisms

GMO crops increases the genetic alterations knowledge and it makes the genes in the crops more advantageous for the human consumption and production, The plants will be temperature resistant or produce higher yields, It offers greater genetic diversity in different regions where the climate limits the productivity .

GMO crops planted add the nutritional value to the crops that lack necessary vitamins and nutrients, GMOs offers increased flavor and nutrition, Along with the resistances to the insects and the disease , They will help the malnourished populations receive more nutrients from their diet .

We have made pesticide resistant plants so that the farmers can use the right kinds of the pesticides to get rid of the insects and not inhibit the plant growth , there will be fewer insects and pests to eat the crops and the crops will grow without being bothered by the pesticides .

Genetically Modified Crops offer the stable & efficient way to sustain enough crops to feed the growing population of the people in the world, GMOs keep the food affordable , when more crops are yielded, the prices can be much lower .

Genetically modified foods ( GMOs ) have a longer shelf life , So , they will last and stay fresh during the transportation and the storage , The crops are more productive and have a larger yield , They will be more resistant & they will stay ripe for long periods, more GMO crops can be grown on relatively small parcels of land .

الكائنات المعدلة وراثيًا increase the resistance to the pests, the weeds and the disease, The crops are more capable of thriving in the regions with poor soil or adverse climates, they require less herbicides & pesticides, So, They will be more environment friendly.

GMOs disadvantages

GMOs can be dangerous to some insects that are important to our ecosystem because the new genes of crops can be deadly to some insects such as the butterflies which are not actually dangerous to the crops , The critics claim that GMOs can cause particular disease or illnesses .

The genetically modified crops can damage the environment , They may cause the threat to the environment , This is because it is not the natural way to plant and cultivate the crops , Possible greed or self-indulgence of the manufacturers and the companies of GMOs , This is due to the profit which can be acquired .

GMO strains have the potential to change the agriculture , GMOs cause unwanted residual effects, They can leave the unwanted residual substances which can stay in the soil for extended periods of time, Genetically modified foods have the unnatural tastes compared with the ordinary foods due to the substances that were added to their composition .

الكائنات المعدلة وراثيًا threaten the crop diversity, GM genes can spread to the other organic farm crops and threaten the crop diversity in the agriculture, And if the crop diversity decreases, it will have the direct impact on our entire ecosystem .

The pollen from the genetically modified plants is contaminated & will have the same resistance properties as the crops, When this pollen is around the other plants, they cross pollinate, GMO foods can encourage the authorities to implement higher tariffs to the merchants , who will be selling them .

Some genetically modified foods have the antibiotic features which are built into them, making them resistant or immune to the viruses or the diseases, these antibiotic markers will persist in our body and they will render actual antibiotic medications less effective .

ال resent genetically modified foods can pose significant allergy risks to the people, The genetic modification adds the proteins that are not indigenous to the original animal or plant which may cause new allergic reactions in our body .

Some organisms in the ecosystem can be harmed, When we remove a certain pest that is harmful to the crops, we can remove the food source for a certain species, genetically modified crops can cause toxic to some organisms that can lead to their reduced numbers or even extinction.

GMO foods contain the substances that may cause the diseases & the death to many species , The humans , mice and butterflies can not survive with these foods, GMO can create new diseases, they are modified using viruses and bacteria and it can threat the human health.

The genetically modified foods may escape into the wild, The genes from the commercial crops that are resistant to the herbicides may cross into the wild weed population, So, They create super-weeds that have become impossible to kill.

Some countries can use the genetic engineering of foods as a weapon against their enemies, these products can kill a lot of individuals in the world by using the harmful diseases, Genetically modified food can be a costly and lengthy process.


GENETICALLY MODIFIED ORGANISMS

For centuries, humans have altered plants and animals by selective reproduction (breeding, hybridizing). As a result, we have a wide range of domestic animals and plants grown for food and for a variety of non-food uses (such as for fibers and decorative purposes and as a source of fuel). These efforts to adjust the characteristics of organisms in nature do not involve direct genetic modification by humans, but involve human actions working with existing natural processes for selection of traits. These traits are in the genes, so there are some differences in the genes of the original and modified versions of the plants and animals.

Direct genetic modification is a relatively new process based on a set of technologies that alter the genetic makeup of living organisms, including animals, plants, bacteria, or fungi by inserting genes rather than using cross-breeding and selection techniques. The purpose of the modification of the genes is to derive certain benefits. Genetic modification is accomplished by inserting one or more genes from one organism into a different organism (for example, from bacteria into a plant or from one species of plant into another). Combining genes from different organisms is known as recombinant DNA technology ("gene splicing"), and the resulting organism is said to be "genetically modified," "genetically engineered," or "transgenic." The end product we use may be part of the genetically modified organism itself (e.g., the beans of the soy plant) or something produced by the modified organism (for example, a drug produced by fermentation using modified bacteria or fungi).

PROCESS AND PRODUCTION
Insulin production is started by the inoculation of a vessel of culture medium with a genetically modified E. coli bacterium. The E. coli have had a human gene spliced into their DNA compelling them to produce human insulin. The insulin is harvested by lysing the dead bacteria and then separating out the pre-insulin from the rest by centrifugation and filtration. The pre-insulin has then to be "folded" into its active tertiary structure by treatment in a refolding vessel with buffers of various concentrations. After enzymatic cleavage of this product and chromatographic separation, the insulin product is crystallized, deep frozen (under clean room conditions), and is then ready for fill and finish.

The first reported recombination of genetic material was in 1973, so this technology is just over 30 years old. One of the first applications was the production of insulin by bacteria (insulin to be used for treating diabetics was previously derived from pig pancreas) the recombinant insulin product was approved by the FDA in 1982. The bacteria used for this purpose is a strain of E. coli , a common organism (it is a major bacteria in the human intestinal tract), into which the human insulin gene is inserted. The advantage of this technology is that the product matches human insulin exactly and it is cheaper to produce the pig product is more likely to cause allergic reactions.

A few years later, in 1988, the first field tests of a genetically modified food plant were undertaken in Canada this was for the canola plant that yields a very desirable vegetable oil (lowest in saturated fat high in cholesterol-lowering mono-unsaturated fat best large-scale plant source of omega-3 fatty acids). The genetic modification increased the yield and decreased the need for fertilizers, lowering the price. But, it wasn't until 10 years ago, in 1996, that commercial production of genetically modified (GM or GMO) crops was undertaken: these involved not only canola, but also corn, potatoes, and cotton.

The primary focus of the research on genetic modification involves locating genes that can produce the desired results-such as those conferring insect resistance, reducing sensitivity to herbicides, increasing the amount of desired nutrients, or preventing fruits from rotting as quickly as usual. This difficult process is becoming easier with technologies that permit rapid gene sequencing and with sophisticated computer programs that can match up genetic patterns with their protein products.

An example of genetic modification is the introduction of a gene from the soil bacterium Bacillus thurigiensis into the genes of a crop plant the selected gene codes for a protein that is toxic to certain insects. The genetically modified plants then produce the protein, making them resistant to pests like the European Corn Borer or Cotton Boll Worm (the genes also protect potatoes and rice from destructive insects). By using this technology, the yield of plants is higher (since fewer are damaged by insects) and the use of insecticides against these pests can be reduced. Other pest-resistant GM crops on the market today have been engineered to contain genes that confer resistance to specific plant viruses.

Another example of genetic modification for food use is associated with the production of cheese. Traditionally, an enzyme preparation called rennet is added to milk. Rennet is isolated from the lining of calf stomachs it contains the enzyme chymosin, which causes milk protein (casein) to clump together into a solid gel, making hard cheese, like cheddar cheese. By the 1960s, the amount of rennet was insufficient to meet the increasing world-wide demand for cheese. So, cheese manufacturers turned to getting the enzyme from the stomachs of other animals or obtaining a similar enzyme from certain fungal strains (used for "rennetless" cheese that vegetarians preferred). Genetic engineering is the solution that worked the best. Bacteria were modified by inserting a gene that codes for producing chymosin identical to the enzyme obtained from calf it produces a better quality cheese than that produced using non-calf rennets. The technology was worked out in 1981 using bacteria, but relying instead on genetically modified food yeasts was soon found to be more productive. In 1988, chymosin was the first enzyme from a genetically-modified source to gain approval for use in food compared to the calf chymosin, its activity is more predictable and it has fewer impurities. Also, vegetarians have approved of these cheese products.

One of the best known of the GM food crops is the "roundup ready" soybean, introduced into commerce in 1997. These were developed by Monsanto, the same company that had produced the GM canola and that manufactures the herbicide (weed killer) called "Roundup," a form of glyphosphate. This genetic modification allows soybean farmers to get rid of weeds with Roundup while the soybeans are not adversely affected by it. Otherwise, soybean crop yields would be lowered by the growth of weeds, or less desirable chemicals would need to be used to control competition by weeds (glyphosphate is not carcinogenic, does not affect reproduction and development of animals, does not accumulate in the body, and is not acutely toxic in its dilute form). Today, 85% of the soybeans grown in the U.S. are GM soybeans. As the graph (below) displays, starting with that 1997 introduction, GM crop production took off.

Other crops grown commercially or field-tested include a sweet potato resistant to a virus that could decimate most of the African harvest rice with increased iron and vitamins that may alleviate chronic malnutrition in Asian countries and a variety of plants able to survive weather extremes. There are over 100 species of plants in the testing phase for potential commercial use of their genetic modifications.

While these GM crops are becoming increasingly relied upon, they still represent only a small fraction of all farming activity. In 2003, about 167 million acres (67.7 million hectares) were devoted to transgenic crops this is out of 1.5 billion total hectares, or about 4.5% of the world cropland. These crops were grown by about 7 million farmers in 18 countries, but mostly in the U.S., Argentina, Canada, Brazil, China, and South Africa. The main crops were the ones already mentioned, being herbicide-resistant and insect-resistant soybeans, corn, cotton, and canola.

In 2003, countries that grew 99% of the global transgenic crops were: the United States (63%), Argentina (21%), Canada (6%), Brazil (4%), and China (4%), and South Africa (1%) see the graph below, listing the acreage in millions for the countries indicated. Although growth of this enterprise will eventually plateau in industrialized countries, it will increase for decades in developing countries. It has been predicted that during the next few years we will see an exponential progress in GM product development as researchers gain access to genetic information and resources beyond the more limited scope of individual projects undertaken thus far.

Technologies for genetically modifying foods offer dramatic promise for meeting some areas of greatest challenge for the 21st century. Like all new technologies, they also pose some risks, both known and unknown. Controversies surrounding GM foods and crops commonly focus on human and environmental safety, labeling and consumer choice, intellectual property rights, ethics, food security, poverty reduction, and environmental conservation (see last page for a summary: "GM Foods: Benefits and Controversies").


10 Genetically Modified Animals You Might Not Know

Enviropig

Enviropig, also known as Frankenswine, is a type of pig which was genetically modified: it contains DNA from the mouse and E. Coli. So it can process and digest phosphorus better, and then it is unnecessary to feed them with additional phosphorus. This kind of pig is created for the current issue that normal pig manure contains high levels of phosphorus, so if it is used as fertilizer, this chemical gets into the water, leading to algae blooms and oxygen depletion as well as death of marine life. The enviropig won't need to be fed with phosphorus, so their manure has quite low level of it, thus they won't do harm to the marine animals.

Web-Spinning Goats

When it comes to natural goods, flexible and strong spider silk is incredibly valuable. If we were able to make it on a larger scale, it would be useful for parachute cords, artificial ligaments, and everything in between. Nexia Biotechnologies announced in 2000 the creation of one of the genetically engineered animals to fix this problem. They engineered a goat which produces the protein found in spiders' webs in its milk. To do this, they inserted a dragline silk gene from spiders into goats. You can use the silk milk produced by the goats to create Biosteel, a web-like material.

Fast-Growing Salmon

AquaBounty made their contribution to the world' genetically modified animals in the form of a fast-growing salmon. This fish is actually able to grow twice as fast as typical fish, despite having the same odor, color, texture, and flavor of standard salmon. These Atlantic salmon were genetically engineered to add the growth hormone of Chinook salmon so they can produce the necessary growth hormone throughout the entire year. The hormone stays activated thanks to a gene of ocean pout, a fish that is eel-like. There are still debates, however, as to whether this fish is safe to eat. If the FDA approves them, they would not need a label indicating that these are genetically modified.

Less-Flatulent Cows

Cows are known for their high production of methane, the second largest factor for the greenhouse effect. Cows naturally produce methane due to their digestion process, specifically a bacterium that results from the cow diet of grass and hay, both of which are high in cellulose. Agriculture research scientists from the University of Alberta worked to identify this bacterium that is responsible for methane. Afterwards, they created cattle with 25 percent less production of methane compared to average cows.

Sudden-Death Mosquitoes

Some mosquitoes were engineered as a way to fight malaria. This disease causes a million deaths annually as well as infecting additional 300 million people. These malaria fighting mosquitoes are able to resist the plasmodium parasite, which means that it is almost impossible for them to become infected with the disease. The thing, however, is that plasmodium parasites can evolve quickly, leading to some people wondering if we would be better off by killing mosquitoes.

To deal with this option, some scientists created sudden-death mosquitos which pass the relevant gene to their offspring. This gene means that the baby mosquitoes would die (naturally of old age) before reaching sexual maturity. The issue, however, is that without mosquitoes, the entire ecosystem would be affected with facing extinction of bats and other predators.

Glittering Gold Seahorses

You can actually buy a glittering gold seahorse if you really want to. Vietnamese scientists created this, the first of genetically modified animals originating from Vietnam. Scientists used the gene shooting method to insert a mixture of jellyfish proteins and gold dust into the eggs of a seahorse. While gold seahorses are pretty, gene shooting has many other implications, such as treating diabetes and other incurable diseases by replacement of problematic DNA within the body.

Mostly Male Tilapia

Over the years, tilapia have undergone genetic modifications to let them mature much faster, survive on a smaller quantity of food, and grow larger. Tilapia farmers, however, want to take this a step further and make male tilapia more common than female ones. This is because females "mouthbrood", which means they hold their eggs in their mouths over an extended period of time. During this time, they won't eat anything so they don't accidentally swallow the eggs, resulting in smaller fish. Because of mouthbrooding, tilapia farmers rather have males on their farms.

Featherless Chicken

Scientists in Israel are responsible for this prototype, which is a featherless chicken. They are significantly cheaper to raise, more environmentally friendly, and don't require plucking, which saves time. The scientists say they bred a species which has naked neck with a standard broiler chicken. There are, however, some drawbacks. The feathers on chickens help protect them from harsh weather, parasites, and even overzealous cocks during mating.

Glow-in-the-Dark Rabbit

The glow-in-the-dark rabbit is one of the genetically modified animals that stemmed from art. Eduard Kac uses genetic engineering for creating works of art that are alive. In May 2000, he introduced Alba, an albino rabbit that will glow fluorescent when in blue light, known as his "GFP bunny." The idea to create Alba has a public debate concerning animals with modified genes for research. He then took Alba home to be his pet. To create Alba, a French research institute injected fluorescent jellyfish protein in a rabbit egg which was fertilized. They never agreed for Kac to take Alba home and there were animal rights debates, but Alba died before the issue could be resolved.

Glow-in-the-Dark Cat

The glow-in-the-dark cat was developed as a way to fight feline immunodeficiency virus (FIV), which is related to HIV and typically affects feral cats. American and Japanese scientists in 2011 inserted genes in cats to help resist FIV. In order to mark the cells more easily, they also inserted a green fluorescent protein and both genes transferred to feline eggs. This let the scientists examine how this resistant gene developed within the cats by examination under a microscope. The cats are always normal during the day, but sometimes glow at night.


شاهد الفيديو: ترتيب أغنى و أكثر أطعمة فيها بروتينات و المفيدة لبناء العضلات بعضها سيفاجئك (ديسمبر 2022).