Sintētiskā bioloģija un biodrošība

Dr. biol. Nils Rostoks LU Bioloģijas fakultāte

Eiropas Sociālā fonda projekts “Kapacitātes stiprināšana starpnozaru pētījumos biodrošībā”

Nr.2009/0224/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/055

Sintētiskā bioloģija

2011.04.05. 2

• Sintētiskā bioloģija – jaunu bioloģisko funkciju un sistēmu veidošana, kādas nav sastopamas dabā

• Sintētisks vīruss • Sintētisks baktērijas genoms • Var sintezēt genomu, bet nevar sintezēt šūnu

(tikai laika jautājums?)

Pirmais sintētiskais vīruss

2011.04.05. 3

• Ķīmiski sintezēts poliovīrusa genoms (~7.5 kbp)

Cello et al. (2002) Chemical synthesis of poliovirus cDNA: generation of infectios virus in the absence of natural template. Science, 297:1016

Sintētisks baktērijas genoms

2011.04.05. 4

• Ķīmiski sintezēts baktērijas Mycoplasma genitalium genoms (~0.58 mbp) ar “ūdenszīmēm”

VENTERINSTITVTE, CRAIGVENTER, HAMSMITH, CINDIANDCLYDE, GLASSANDCLYDE

• Gibson et al. (2008) Complete chemical synthesis, assembly, and cloning of a Mycoplasma genitalium genome. Science 319:1215-1220.

2011.04.05. 5

Sintētisks baktērijas genoms II

Gibson et al. (2010) Creation of a bacterial cell controlled by a chemically synthesized genome. Science 329:52-56.

Sintētiskās bioloģijas perspektīvas

2011.04.05. 6

• “Minimālais” šūnas genoms • Metabolisma inženierija • Organismi ar jaunām īpašību kombinācijām • Organismi ar jaunām īpašībām

Do – it – yourself bioloģija

2011.04.05. 7

• Koncepcija –gēnu inženierija ir samērā vienkāršs manipulāciju kopums, kurus var veikt jebkura ieinteresēta persona

• Popularizē bioloģiju, padara sabiedrībai saprotamāku gēnu inženieriju, izstrādā alternatīvas dārgajām, patentētajām iekārtām, rada jaunas idejas un zināšanas, par to kā pielietot gēnu inženieriju biotehnoloģijā

• Ķīmiski sintezē dažādas genoma daļas un no tām kā Lego konstruē jaunus organismus ar jaunām īpašībām

• http://web.mit.edu/newsoffice/2009/diy-bio-0113.html • http://ung.igem.org/About

“Garāžas” bioloģija

2011.04.05. 8

• Kocepcija – pirmie visiem pieejamie personālie datori tapa garāžā, varbūt arī visiem pieejamas gēnu inženierijas metodes varētu attīstīties tādā pat veidā

• Uz ķīmiski sintezētām genoma daļām neattiecas biodrošības principi!?

• Internetā izplatot informāciju un pārdodot “konstruktorus” var apiet biodrošības likumdošanu

• Ne vienmēr ir atbilstošas zināšanas un priekšstats par riskiem, kas saistīti ar paredzēto darbību

• http://www.indiebiotech.com/

2011.04.05. 9

Kas kopīgs sintētiskajai bioloģijai un biodrošībai?

Transgēni (ģenētiski modificēti)

organismi

Ģenētiski modificētu organismu ierobežotu izmantošanu regulē EK direktīva 2009/41/EC (6.05.2009.) un LR MK noteikumi Nr. 784 (22.09.2008)

2011.04.05. 10

Biohazard

Biodrošība

“...pasākumu kopums, lai pasargātu cilvēku veselību un vidi no iespējamas modernās biotehnoloģijas produktu negatīvas ietekmes. Tajā pašā laikā tiek atzīts modernās biotehnoloģijas lielais potenciāls cilvēku labklājības veicināšanā, it īpaši pārtikas, lauksaimniecības un veselības aizsardzības jomās.” Bioloģiskās daudzveidības konvencijas Kartahenas protokols

2011.04.05. 11

Biodrošība ≠ ĢMO

biodrošība attiecas uz jebkuru biotehnoloģijas jomu

2011.04.05. 12

Biodrošība laboratorijā

• Darbs laboratorijā jāveic tā, lai neradītu veselības riskus laboratorijas personālam, kā arī novērstu risku apkārtējai videi

• Biodrošība laboratorijā var būt saistīta ar - baktērijām, sēnēm un citiem parazītiskiem aģentiem - vīrusiem - rekombinanto DNS - cilvēka asinīm un audiem - laboratorijas dzīvniekiem - bioloģisko materiālu iegūšanu, sūtīšanu un likvidāciju

2011.04.05. 13

Mikroorganismu riska grupas

2011.04.05. 14

Riska grupa 1. Zems risks indivīdam un sabiedrībai

Riska grupa 2. Vidējs risks indivīdam, zems - sabiedrībai

Riska grupa 3. Augsts risks indivīdam, zems - sabiedrībai

Riska grupa 4. Augsts risks indivīdiem un sabiedrībai

Biodrošības līmeņi

2011.04.05. 15

Biodrošības līmenis (BDL)

Laboratorijas veids Laboratorijas prakse Drošības aprīkojums

BDL1 Standarta mācību un zinātniskā

Laba mikrobioloģiskā prakse (LMT)

Nav nepieciešams. Darbs uz laboratorijas galda

BDL2 Primārie veselības pakalpojumi, diagnostika, zinātne

LMT, aizsargtērps, bioapdraudējuma zīme

Laboratorijas galds, laminārs (bioloģiskās drošības kabinets, BDK)

BDL3 Speciāli diagnostikas pakalpojumi, zinātne

Kā BDL2, ar speciālu apģērbu, kontrolētu piekļuvi un pazeminātu gaisa spiedienu

BDK un cits primārais drošības aprīkojums visām darbībām

BDL4 Bīstamo patogēnu laboratorijas

Kā BDL3, ar hermētisku pārejas telpu, dušu, atkritumu savākšanu

III. klases BDK, pozitīva spiediena skafandrs, autoklāvs ar divām durvīm, filtrēts gaiss

WHO Laboratory Biosafety Manual

Biodrošības līmeņi

2011.04.05. 16

ĢMO biodrošība laboratorijā

2011.04.05. 17

Kādā biodrošības līmenī drīkst strādāt ar ģenētiski modificētiem organismiem?

ĢMO biodrošība laboratorijā ES

• EK direktīva 2009/41/EC (6.05.2009.) klasificē ierobežotu ĢMM izmantošanu 4 klasēs:

• 1. klase: risks nepastāv, vai tas ir niecīgs. Ierobežojumi atbilst 1. BDL , lai aizsargātu cilvēka veselību un vidi

• 2. klase: risks ir zems. Ierobežojumi atbilst 2. BDL • 3. klase: risks ir vidējs. Ierobežojumi atbilst 3. BDL • 4. klase: risks ir augsts. Ierobežojumi atbilst 4. BDL

2011.04.05. 20

ĢMO biodrošība laboratorijā ASV

• Drošības līmeni nosaka atkarībā no organisma piederības noteiktai riska grupai, piemēram, eksperimenti, kuros rekombinantā DNS tiek ievadīta RG3 organismos tiek veikti BDL3 laboratorijā

• Ja DNS no RG2, 3, vai 4 tiek ievadīta nepatogēnos saimniekorganismos, jāņem vērā konkrētās DNS īpašības

• Visi eksperimenti, kuri nav specifiski uzskaitīti, tiek uzskatīti par drošiem un tos var veikt standarta BDL1 vai BDL2 laboratorijās

• NIH vadlīnijas darbam ar rekombinanto DNS (2011. g., http://oba.od.nih.gov/oba/rac/Guidelines/NIH_Guidelines.htm)

2011.04.05. 21

ĢMO augu biodrošība laboratorijā ASV

• Atkarīga no augu sugas bioloģiskajām īpašībām, transgēna izcelsmes un īpašībām un apkārtējās vides. Jāņem vērā augu sugas spēja izplatīties apkārtējā vidē, tās reproduktīvās īpašības, radniecīgu sugu klātbūtne apkārtējā vidē

• NIH vadlīnijas darbam ar rekombinanto DNS (2011. g. http://oba.od.nih.gov/oba/rac/Guidelines/NIH_Guidelines.htm)

• Specifiski izcelti ir eksperimenti, kuros augos tiek ievadīti toksīnu gēni, augu patogēnu gēni un tmldz.

2011.04.05. 22

ĢMO augu biodrošība laboratorijā ASV

• BDL1 laboratorijas tiek rekomendētas visām darbībām ar rekombinanto DNS saturošiem augiem un mikroorganismiem, izņemot gadījumus, kuri minēti sadaļā “Section III-E-2-b” vai citās NIH vadlīniju daļās. BDL1 ierobežota izmantošana attiecas piemēram uz rekombinanto DNS saturošiem augiem, kuri nav bīstamas nezāles attiecīgajā ģeogrāfiskajā reģionā, vai arī nevar krustoties ar bīstamām nezālēm attiecīgajā reģionā, un uz rekombinanto DNS saturošiem ne eksotiskiem mikroorganismiem, kuriem nepiemīt ātras un plašas izplatīšanās spējas, vai nopietna negatīva ietekme uz dabiskām vai pārveidotām ekosistēmām (piemēram, Rhizobium spp. vai Agrobacterium spp.)

NIH vadlīnijas darbam ar rekombinanto DNS

2011.04.05. 23

ĢMO biodrošība laboratorijā Latvijā

• MK noteikumi Nr. 784 (22.09.2008) • Regulē visus ģenētiski modificētus organismus, ne tikai ĢMM • ZI pirms ierobežotās izmantošanas iesniedz PVD paziņojumu

- ja darbības atbilst 1. drošības klasei, tad iesniedz informāciju par ZI un laboratorijas telpu plānu, paredzētās ierobežotās izmantošanas darbības aprakstu un ģenētiskās modifikācijas mērķi, kā arī riska novērtējuma kopsavilkumu “5. Zinātniskā institūcija ierobežotās izmantošanas darbības, kas atbilst pirmajai drošības klasei atbilstoši šo noteikumu 26. punktā minētajām prasībām, sāk pēc tam, kad tā paziņojusi PVD par darbavietu”

2011.04.05. 24

ĢMO biodrošība laboratorijā Latvijā

• ZI pirms ierobežotās izmantošanas iesniedz PVD paziņojumu ja darbības atbilst 2. drošības klasei, tad iesniegumā jānorāda detalizētāka informācija nekā 1. klases gadījumā ZI drīkst uzsākt ierobežotu izmantošanu, kas atbilst 2. drošības klasei 45 dienu laikā pēc paziņojuma iesniegšanas, vai nekavējoties, ja pēdējo 2 gadu laikā tā jau šādu paziņojumu iesniegusi vai arī tai ir atļauja darbībām augstākā drošības klasē

2011.04.05. 25

Biodrošība plašākā skatījumā

• Biodrošība nav tikai tehniska lieta – lamināri, telpas un atkritumu utilizācija

• Biodrošība ietver arī sociālos, ētiskos un juridiskos aspektus Sabiedrības informētība par biotehnoloģijas riskiem un iespējām

Ētiskie apsvērumi saistībā ar manipulācijām ar dzīviem organismiem Tiesiskie apsvērumi, kas saistīti ar ĢMO ierobežotu izmantošanu

2011.04.05. 26

Pateicības

ESF līdzfinansēts projekts “Kapacitātes stiprināšana starpnozaru pētījumos biodrošībā”

Nr.2009/0224/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/055

2011.04.05. 28

Eiropas Sociālā fonda projekts “Kapacitātes stiprināšana starpnozaru pētījumos biodrošībā”

Nr.2009/0224/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/055