Maria Helena Bodanese ZanettiniMaria Helena Bodanese Zanettini

PPGBM-UFRGSPPGBM-UFRGS

Cenário atual da pesquisa científica com organismos geneticamente modificados - prós e contras

Efeitos sobre o meio ambiente e a saúde humana

Reunião de trabalho 4ª CCR20162016

Triticum aestivumAegilops squarrosa

A seleção natural e a seleção artificial foram transformando as espécies selvagens em

domesticadas e cultivadas

Transferência de genes de espécies Transferência de genes de espécies selvagens aparentadas para o trigoselvagens aparentadas para o trigo

• 1930 – Transferência de genes de resistência à ferrugem do caule e ao “carvão” de Aegilops squarrosa para o trigo de pão (T. aestivum)

Cultivar “Hope”: responsável por um dos mais longos períodos livres de ferrugem na história do cultivo de trigo nos EUA

“Carvão” (Loose smut)Trigo Causada pelo fungo

Ustilago tritici

- BASF•  Variedades de arroz resistentes a herbicidas do grupo das

imidazolinonas - desenvolvidas pelo Louisiana State University Agricultural Center (LSU AgCenter), USA.

- sementes foram tratadas com o agente mutagênico etilmetanosulfonato (EMS) -  

•Agentes mutagênicos químicos: -etilnitrosourea(ENH)- metilnitrosourea (MNH)- azida sódica (SA- etilmetanosulfonato (EMS)....

Indução de mutaçõesIndução de mutações

Agentes mutagênicos físicos:- raios X- raios gama - neutrons- laser...

Joint FAO/IAEA Division, International Atomic Energy Agency (IAEA

Banco de dados de mutantes mantido desde 1966 (http://www.mvd.iaea.org)

• Países que liberaram maior número de variedades mutantesChina (605)India (259)Russia (former USSR) Netherlands USA Japan

•Mais de 3200 variedades mutantes Mais de 3200 variedades mutantes liberadas oficialmente em 59 paísesliberadas oficialmente em 59 países

Bacillus thuringiensisBacillus thuringiensis (Bt)(Bt): bactéria do solo que produz proteínas tóxicas a larvas de insetos.

Plantas transgênicas resistentes a Plantas transgênicas resistentes a insetosinsetos

A

ec

a B

e

c

b

Principal praga na lavoura de soja: Principal praga na lavoura de soja: Anticarsia Anticarsia gemmatalisgemmatalis

Detecção da proteína Cry1Ac em plantas de soja por Western Western blotblot

Plantas transgênicas de soja expressando a endotoxina CRY1AC

Confirmação da presença do gene cry1Ac em plantas descendentes (F2 ) Técnica: PCR

+ 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76

+ 77 78 79 80 81 82 83 84 85 87 88 89 90 91 92 93 95 96 B W

cry

1800 pb

50 larvas /planta

A B C

A B C

Bioensaio

24 horas 7 dias 14 dias

WT

Transgênica

No Brasil: soja – 95,2%(safra 2015/16) milho – 86,8% algodão – 77,6%) http://www.celeres.com.br

Meta-análise dos impactos das culturas GMKlümper & Qaim (2014)

147 estudos publicados (soja, milho e algodão GM)

Os ganhos de produtividade e reduções de pesticidas são maiores para as culturas resistentes aos insetos

Rendimento e lucro dos agricultores são maiores nos países em desenvolvimento.

Genetically Engineered Crops: Experiences and Prospects

Committee on Genetically Engineered Crops: Past Experience and Future Prospects

Coordenador: Dr. Fred Gould, North Carolina State University, Raleigh, NC National Academies of Science, Engineering, and Medicine

USA – 2016

Relatório baseado em:

•Literatura relevante (mais de 1000 publicações) referente a riscos e benefícios de culturas GM •80 apresentações de especialistas em audiências públicas e seminários •mais de 700 documentos e comentários enviados por indivíduos e organizações

Efeitos Agronômicos e Ambientais

Parâmetros analisados:• Culturas GM resistentes a insetos: produtividade, uso de inseticida, efeito em

insetos pragas secundárias, evolução da resistência no inseto-alvo• Culturas GM tolerantes a herbicidas: produtividade, uso de herbicidas,

distribuição de ervas daninhas, evolução da resistência na erva daninha alvo.• Produtividade: Cultura GM X Convencional• Biodiversidade em áreas agrícolas e ecossistemas

Conclusão:-Lavouras Bt apresentaram maior biodiversidade de insetos quando comparadas com culturas convencionais tratadas com inseticidas sintéticos

-Lavouras com milho e soja GM tolerantes ao glifosato apresentaram biodiversidade de ervas daninhas similar a de culturas não-GM

-Não foi encontrada nenhuma evidência conclusiva na relação causa-efeito entre culturas GM e problemas ambientais

Efeitos na Saúde Humana

Conclusões:-Estudos experimentais: - Os animais não foram prejudicados pela ingestão de alimentos derivados de cultivos GM. - Dados de alimentação de animais (gado) a longo prazo não revelaram efeitos adversos da ingestão de alimentos derivados de cultivos GM

-Problemas de saúde (câncer, diabetes, obesidade, doença Celíaca, autismo, alergias)

Não há evidência de diferenças na incidência Reino Unido e Europa Ocidental(consumo reduzido de alimento derivado de GM)

EUA e Canadá (consumo de alimento GM há mais de 20 anos)

Nenhuma diferença foi encontrada que implique em maior risco à saúde humana de alimentos derivados de

OGM do que os de variedades convencionais

X

O comite recomenda:Que novas variedades – tanto as GM como as obtidas por

melhoramento convencional – sejam submetidas a análises de biossegurança

Devido à diferença de toxicidade dos diversos produtos químicos utilizados, deve ser desencorajada a publicação de

dados que simplesmente comparam o total de quilogramas de herbicida usado por hectare por ano

Quociente de Impacto Ambiental- Environmental Impact Quotient – EIQ

Desenvolvido em 1992 na Universidade de Cornell, EUA.

A fórmula inclui parâmetros: toxicidade (dérmica, crônica, pássaro, abelha, peixe, artrópode benéfico), semi-vida no solo, sistemicidade, potencial de lixiviação, e semi-vida da planta na superfície.

11 parâmetros são utilizados para calcular 8 indicadores de impacto ambiental (EI) atribuídos a efeitos em: aplicadores, coletores / catadores, consumidores, águas subterrâneas,

peixes, pássaros, abelhas e artrópodes.

EIQ Uso de CampoComo o valor EIQ é um indicador de risco, cálculos adicionais são necessários para obter um indicação sobre o risco de pesticidas

EIQ Uso de campo =EIQ X % Ingrediente Ativo X Taxa de Dosagem

O EIQ é um indicador útil para a avaliação do impacto dos programas de MIP, porque não só mede a redução na utilização de pesticidas, mas também melhorias na seleção de pesticidas

Environmental impacts of genetically modified (GM) crop use 1996–2014: Impacts on pesticide use and carbon emissions

(Brookes & Barfoot, 2016)

A adoção da tecnologia GM (IR / HT):•Redução na pulverização de pesticidas:

-581,4 milhões de kg (- 8.2%)

•Diminuição do impacto ambiental associado ao uso de herbicidas e inseticidas (Quociente de Impacto Ambiental- EIQ)

melhora: -18.5%.

Redução no uso de combustíveis/sequestro de carbono pelo solo (plantio direto)

redução na emissão de dióxido de carbono

REFERÊNCIAS

• Brookes G & Barfoot P (2016) Environmental impacts of genetically modified (GM) crop use 1996–2014: Impacts on pesticide use and carbon emission. GM Crops & Food, 7:84-116.

• CTNBio (www.ctnbio.mcti.gov.br)• James C. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops:

2015. ISAAA Brief nº 51-2015. ISAAA: Ithaca, NY. (www.isaaa.org)

• Klümper, W. & Qaim, M. (2014) A Meta-Analysis of the Impacts of Genetically Modified Crops. PLoS ONE 9(11): e111629.

• National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. 2016. Genetically Engineered Crops: Experiences and Prospects. Washington, DC: The National Academies Press. doi: 10.17226/23395.

Obrigada!

Expressão da insulina humana em bactérias e leveduras geneticamente modificadas

Antes de 1982, a insulina (hormônio) era isolada de pâncreas de gado ou de porcos

Em 1982, foi aprovada para uso humano a insulina produzida por bactérias GM

Produção comercial: Escherichia coliSaccharomyces cerevisiae

Engenharia genéticaAmplamente utilizada para a produção de

medicamentos

Hormônio do Crescimento Humano Recombinante

• Hormônio do crescimento (GH) - produzido pela hipófise. 

• Entre 1960 e 1980, o GH era obtido a partir da hipófise de cadáveres

• Tecnologia do DNA recombinante: o gene do GH humano foi introduzido em bactérias que passaram a produzir o GH

• Aplicações: Tratamento de crianças com deficiência de GH (nanismo); Adultos com deficiência adquirida por trauma de crânio, cirurgia na hipófise ou por radiação. Pode beneficiar portadores de HIV com AIDS e crianças com baixo peso ao nascer.

Vacina recombinante contra a Hepatite BHepatite B: infecção no fígado que pode causar cirrose e câncer. Problema de saúde pública no Brasil. Chega a atingir 12% da população em regiões mais críticas, como o Estado do Amazonas.

1994: início do desenvolvimento da vacina hepatite B pelo Instituto Butantan(Pesquisador: Nikolai Granovski)

Vacina recombinante de DNA: leveduras GM expressam o antígeno de superfície do vírus da Hepatite B. Após testes clínicos (1999 e 2001), o Instituto Butantan recebeu a aprovação da Anvisa para o início da produção.

Enzimas comerciais produzidas por microrganismos GMs para a indústria

de alimentos

Dra. Alda Lerayer - CIB

Enzimas comerciais produzidas por microrganismos GM para a indústria de

alimentos

Dra. Alda Lerayer - CIB

Quimosima produzida por microrganismo GM

Enzima que adicionada ao leite produz a primeira etapa de formação do queijo

Fonte tradicional: estômago de bezerros

Atualmente, a maioria da quimosina comercial é produzida a partir de leveduras ou bactérias geneticamente modificadas

Aprovada pelo FDA e UE

Dra. Alda Lerayer - CIB

Trigo GM com baixo teor de gliadinas

Glúten (gliadinas e gluteninas)

Gliadinas= proteínas tóxicas aos Celíacos (1% da população)Sensíveis ao glúten (5-8% da população)

 Francisco Barro e cols, Institute for Sustainable Agriculture (IAS), Córdoba, Spain.

Laursen, 2016

Tecnologia do RNAi silenciamento de genes quecodificam gliadinas

Trigo GM possui 7,8% das gliadinas tóxicas presentes no trigo não-GM

Teste com pessoas com doençacelíaca em andamento na Espanha

Golden Rice :Arroz capaz de prevenir a carência de vitamina A

Produz na semente beta-caroteno (provitamina A), transformado no organismo humano em vitamina A

Os genes introduzidos vieram de Narciso e de uma bactéria (Erwinia uredovora)

Narciso

Erwinia

Golden Rice I e II

• Philippine Rice Research Institute (PhilRice) e International Rice Research Institute (IRRI) : introgressão em variedades adaptadas

• Resultados: obtido conteúdo desejado de   β-caroteno, mas produtividade mais baixa do que a das variedades locais

1,6 µg/g 37 µg/g  β-caroteno

James, 2014

Perspectivas FuturasAlimentar a população mundial em 2050

• População atual: 7,2 bilhões• Estimativa: 9,6 bilhões (2050) e ~ 11 bilhões

em 2100

Necessidade de aumentar em 60% a produção de alimentos até 2050

“O fato da maioria da população do mundo não estar nem mesmo ciente da magnitude do desafio

torna a tarefa ainda mais difícil” (James, 2014)

É agora evidente que a tecnologia agrícola convencional por si só não vai permitir alimentar

mais de 9 bilhões de pessoas em 2050 e nem biotecnologia é uma panaceia.

Opção proposta pela comunidade científica:abordagem equilibrada, segura e sustentável, utilizando o melhor

da tecnologia agrícola convencional (germoplasma bem adaptado) e o melhor da biotecnologia (características GM e / não-GM adequadas) para alcançar o aumento sustentável da

produtividade das culturas, em 1,5 milhões de hectares de terras agricultáveis a nível global.

James, 2014

Aprovada para cultivo:  USDA (2014) FDA (2015)

Innate™ potatoJ.R. Simplot Company

• Mais resistente a hematomas (escurecimento)

• Contém menos asparagina, aminoácido que se transforma em acrilamida durante a fritura. A acrilamida é um provável carcinógeno humano.

O nome 'inata' vem do fato de que esta variedade não contém material genético de outras espécies. Foi utilizada a tecnologia de RNA de

interferência para silenciar 4 genes da própria batata.

Potenciais novas culturas biotecnológicas nos próximos 5 a 10 anos

• 71 novos produtos estão sendo testados a campo

• Culturas: maçã, banana, falso linho, mandioca, citros, grão de bico, feijão-caupi, amendoim, mostarda, feijão-guandu, batata, arroz, açafrão, cana-de-açúcar e trigo.

• Características: tolerância à seca e salinidade, aumento da produtividade, utilização eficiente do nitrogênio, aumento da qualidade nutricional, resistência a pragas e doenças

• Metade das tecnologias vêm sendo desenvolvidas pelo setor público ou parcerias público-privadas