Bằng các thực nghiệm khoa học, phân tích nguy cơ của công nghệ chuyển gen trong việc tạo ra những thay đổi không mong muốn trong thành phần dinh dưỡng của thực phẩm và phân tích các hậu quả đối với sức khỏe con người và v

“Bằng các thực nghiệm khoa học, phân tích nguy cơ của công nghệ chuyển gen trong việc tạo ra những thay đổi không mong muốn trong thành phần dinh dưỡng của thực phẩm và phân tích các hậu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

CÔNG NGHỆ SINH HỌC



“Bằng các thực nghiệm khoa học, phân tích nguy cơ của công nghệ chuyển gen trong việc tạo ra những thay đổi không mong muốn trong thành phần dinh dưỡng của thực phẩm và phân tích các hậu quả đối

với sức khỏe con người và vật nuôi?”

Nhóm SV thực hiện : hóm 9

Hà Nội, 3/2014

MỤC LỤC

A ĐẶT VẤN ĐỀ 4

B NỘI DUNG 6

1 Một số định nghĩa 6

2 Phân loại nguy cơ 7

3 Nguy cơ và hậu quả đối với con người và vật nuôi 8

a.Tích lũy độc tố: 8

b.Tạo chất đối kháng dinh dưỡng: 13

c.Gây dị ứng: 14

4 Thực nghiệm khoa học về sự an toàn của thực phẩm GMO: 21

a Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ăn uống ngô chuyển gen Phytase về đặc điểm sinh lý và số phận của DNA tái tổ hợp trong thực vật ở gà đẻ trứng: 21

b Nghiên cứu ảnh hưởng của Ngô biến đổi gen kháng thuốc diệt cỏ- NK603 trong khẩu phần ăn của chuột (Tạp chí Thực phẩm & Hóa chất) : 26

c Một số nghiên cứu khác 28

C KẾT LUẬN 33

Tài liệu tham khảo 34

A ĐẶT VẤN ĐỀ

Cho tới cuối thế kỷ 21, Trái đất sẽ là mái nhà của 11 tỉ người Cái mốc tới sớm hơn dự kiến này có ý nghĩa thế nào với hành tinh chúng ta? Khả năng cung cấp thực phẩm cho số dân khổng lồ và tác động của chúng ta lên các sinh vật khác trên Trái đất sẽ ra sao?

Theo các chuyên gia, việc làm thế nào để nuôi sống lượng người kỷ lục

đó là một trong những câu hỏi lớn cả thế giới phải đối diện trong những năm tới.Một trở ngại trong việc tăng sản lượng lương thực là biến đổi khí hậu

Hiện nay, sự bùng nổ của công nghệ sinh học, hàng đầu là công nghệbiến đổi gen đã tạo ra nguồn thực phẩm biến đổi gen không những giải quyếtvấn đề về lương thực mà còn cải thiện thành phần dinh dưỡng trong thực phẩm,giảm tỷ lệ suy dinh dưỡng của con người Mặt khác, thực phẩm biến đổi gen gópphần bảo vệ môi trường, bảo tồn đa dạng sinh học

Tuy nhiên, mặt sau của nó còn là bức màn cần được vén ra bởi hàng loạtcác câu hỏi lớn được đặt ra bởi các nhà chuyên môn, chức trách và đặc biệt làngười tiêu dùng: sự biến đổi di truyền các cây trồng có gây tai hại cho bản thânchúng về lâu dài? Thực phẩm sản xuất từ cây biến đổi gene liệu có an toàn? Hậuquả sẽ như thể nào đối với con người nếu sử dụng lâu dài? Cây trồng chuyêngene có làm giảm tính đa dạng sinh học, có tiêu diệt các côn trùng có lợi, có làmtăng cỏ dại? Có lường hết được các hậu quả của việc đưa cây trồng chuyển genevào môi trường? Vấn đề ô nhiễm di truyền thì sao? Những gene đã chuyển vàocây trồng, có thể chuyển sang người hay các động vật không? Về mặt đạo đức,việc chủ động biến đổi các sinh vật xung quanh ta là đúng hay sai? Đã và đang

có kế hoạch quản lý thực phẩm biến đổi gene hay chưa? Và có thể nói, đây là

một vấn đề rất nóng và nhiều tranh cãi bởi tính thời đại của nó.Trong quá trìnhtạo ra và sử dụng thực phẩm GMO tồn tại không ít nguy cơ Một trong nhữngnguy cơ rất được quan tâm đó là sự thay đổi không mong muốn trong thànhphần dinh dưỡng của thực phẩm GMO.

Vì vậy, bài tiểu luận này sẽ tìm hiểu về thế nào là sự thay đổi không mong muốn trong thành phần dinh dưỡng của thực phẩm GMO? Phân tích những nguy cơ do những thay đổi không mong muốn trong thành phần dinh dưỡng của thực phẩm biến đổi gene ? Và hậu quả của nó đến sức khỏe của con người và vật nuôi bằng các thực nghiệm khoa học.

B NỘI DUNG

Công nghệ biến đổi gen là công nghệ chuyển gen theo kỹ thuật DNA tái

tổ hợp với những công cụ và kỹ thuật phân tử, qua việc phân lập những gen cóích từ sinh vật cho, chuyển trực tiếp vào sinh vật nhận, tạo ra những sinh vậtbiến đổi gen

Sinh vật biến đổi gen (GMO: Genetically Modified Organism) là sinh vật

mà vật liệu di truyền của nó được biến đổi theo ý muốn chủ quan của con người,

nó mang một tổ hợp nguyên liệu di truyền mới tạo ra nhờ sử dụng các kỹ thuật phân tử để đưa gen mới vào bộ gen của sinh vật, tạo ra một dạng chưa hề tồn tại trong tự nhiên

Thực phẩm biến đổi gen là thực phẩm được tạo ra từ các sinh vật biến

đổi gen hay có chứa thành tố của chúng, có chứa toàn bộ hoặc một phần thành phần có nguồn gốc từ sinh vật biến đổi gen, bao gồm cả mẫu vật di truyền của sinh vật biến đổi gen không có khả năng tự tạo cá thể mới trong điều kiện tự nhiên

Thay đổi không mong muốn trong thành phần dinh dưỡng của thực

phẩm biến đổi gene là những thay đổi diễn ra ngoài ý muốn chủ quan của con

người

Trong quá trình chuyển gene, gene chuyển vào sẽ không chỉ tạo raprotein mới hoặc cải thiện thành phần dinh dưỡng mục tiêu mà còn có thể ảnhhưởng đến các thành phần khác trong thực phẩm Và sự thay đổi này có thể gâyhậu quả đến sức khỏe của con người và vật nuôi

2 Phân loại nguy cơ

Có hay không nguy cơ do sự thay đổi không mong muốn trong thành phần dinh dưỡng của thực phẩm biến đổi gene?

Nguy cơ được định nghĩa chung là ‘tiềm năng gây tác hại’ Nguy cơ là

những trường hợp, khả năng mà trong những tình huống cụ thể có thể dẫn tớinguy hiểm (Royal Society, 1992)

Như vậy, câu trả lời ở đây là có, tuy nhiên những nguy cơ này đều phảiđược phát hiện và loại bỏ trước khi một thực phẩm biến đổi gene mang nguy cơ

đó được đưa ra thị trường

Theo cơ chế di truyền phân tử:

Bản thân mỗi sinh vật sống đều có những đặc điểm di truyền đặc trưng

và được xem là phù hợp nhất cho nó đó là genome Như vậy, khi một gene lạđược chuyển vào genome, rất có thể nó sẽ làm xáo trộn những trật tự vốn có,gene được chuyển vào có thể tương tác với các gene trong genome, gây tăngcường hay ức chế một gene khác và từ đó có thể dẫn đến những thay đổi khôngmong muốn trong thành phần dinh dưỡng của thực phẩm biến đổi gene Tùytheo mục đích chuyển gen thì có thể phân loại nguy cơ do các thay đổi khôngmong muốn như sau:

Nhóm 1: Chuyển gen vào để tạo ra protein mới chưa từng có trong cơ thể

sinh vật Thông thường, khi chuyển gen vào sinh vật người ta thường mong muốn

tạo ra protein có lợi Tuy vậy, chúng cũng có thể tiềm ẩn những nguy cơ như gây

dị ứng, tạo ra chất đối kháng, tích lũy độc tố, ảnh hưởng đến hệ tiêu hóa

Nhóm 2: Chuyển gen vào làm thay đổi thành phần dinh dưỡng của thực

phẩm Việc chuyển gen làm cho thành phần dinh dưỡng nào đó trong thực phẩm

tăng lên hay giảm xuống để phù hợp với mong muốn của con người cũng tiềm

ẩn nhiều nguy cơ đối với sức khỏe, làm mất cân đối thành phần dinh dưỡng

Nhưng liệu rằng những nguy cơ đó có gây hậu quả đến sức khỏe của con người và vật nuôi hay không? Hay có rủi ro xảy ra hay không?

Rủi ro là các tác động gián tiếp hoặc trực tiếp, không chủ đích có thể gâyhại đối với đa dạng sinh học và môi trường do các hoạt động có liên quan đếngiống cây trồng CNSH

Đánh giá rủi ro = Nguy cơ x Điều kiện phơi nhiễm

Phơi nhiễm là phép đo định lượng của sự đánh giá đối với nguy cơ có mặt trong phạm vị cụ thể ( ví dụ: môi trường hoặc hệ sinh thái)

Nguy cơ và điều kiện phơi nhiễm hay điều kiện để nguy cơ có thể biểu hiện là hai điều kiện cần và đủ để rủi ro có thể xảy ra Nếu có nguy cơ nhưng không có điều kiện phơi nhiễm hoặc ngược lại có điều kiện phơi nhiễm nhưng không có nguy cơ thì sẽ không tồn tại rủi ro

Như vậy, nguy cơ do những thay đổi không mong muốn trong thành phần dinh dưỡng của thực phẩm GMO là có Nhưng việc chúng có xuất hiện rủi

ro hay không, có gây hậu quả đến sức khỏe của con người và vật nuôi hay khôngthì còn tùy vào từng trường hợp cụ thể khi mà có điều kiện phơi nhiễm thích hợp

a Tích lũy độc tố:

Độc tố xuất hiện trong thực phẩm biến đổi gene là vấn đề rất đáng quan tâm Tuy nhiên, không phải chỉ có thực phẩm biến đối gene mới có độc tố mà ngay cả thực phẩm được trồng theo phương pháp truyền thống cũng có chứa một

hàm lượng độc tố khá cao Tìm hiểu song song 2 loại thực phẩm: thực phẩm truyền thống và thực phẩm biến đổi gene, qua đó có thể trả lời được câu hỏi về vấn đề an toàn của thực phẩm biến đổi gene Đó cũng là vấn đề được người tiêu dùng đặc biệt quan tâm.

Các giống khác nhau của cùng một loài có thể có hàm lượng độc tố cũngnhư giá trị dinh dưỡng khác nhau

Bảng 3.1 Một số nhóm độc tố thực vật thường gặp ở hàm lượng rất

thấp trong các thực phẩm chúng ta ăn hàng ngày:

Một số độc tố thực vật và chất đối kháng dinh dưỡng thường gặp

Một số nhóm hóa chất gây độc sản xuất bởi thực vật được phát hiện ở nồng

độ thấp trong nhiều thực phẩm chúng ta ăn hàng ngày Những ảnh hưởng của chúnglên người và động vật được dựa trên những nghiên cứu trong phòng thí nghiệm với nồng độ cao hơn nhiều so với nồng độ phát hiện được trong thực phẩm

Nhóm độc tố Có trong thực vật Ảnh hưởng lên động vật và

Viêm đường tiêu hóa, ức chế

hô hấp tế bào

Glulcosinolates

Cây cải dầu, cây mù tạc, Rape (canola), mustard, củ cải, bắp cải, lạc, đậu tương,hành

Bướu cổ (bazơđô); ảnh hưởng đến trao đổi chất, giảm khả năng hấp thụ i-ốt,giảm khả năng phân giải protein

Glycoalkaloids Khoai tây, cà chua

Ức chế hệ thần kinh trung ương, viêm thận, gây u xơ, ảnh hưởng xấu đến thai nhi, giảm khả năng hấp thụ sắt

Giảm khả năng hấp thụ sắt, diệt tinh trùng, có khả năng gây u xơ

Lectins Hầu hết các loại ngũ cốc, Gây viêm đường tiêu hóa,

đậu tương, các loại đậu khác

Phá hủy tiền tố của vitamin nhóm B (thiamine), tăng cholesterol, tác dụng tương tự estrogen

Coumarins

Cần tây, rau mùi tây, quả sung/quả vả, và cây parsnips (một loại rau cần)

Có khả năng gây ung thư khi được họat hóa bởi ánh sáng, gây ngứa trên da

- Nguyên nhân tích lũy độc tố trong thực phẩm GMO

+ Đột biến trong kỹ thuật chuyển gene: trong quá trình thực hiện kỹ

thuật di truyền, gene mới chuyển vào làm hư hỏng hay gây đột biến một hoặc

vài gene khác của thực vật Việc xuất hiện các đột biến này sẽ dẫn đến sự hư hại

về di truyền Đột biến gene trong kỹ thuật chuyển gene làm thay đổi quá trình

điều hòa, gây ảnh hướng đến quá trình sản xuất độc tố Vì vậy, hàm lượng độc

tố mà thực vật sản xuất ra có thể tăng cao

+ Trạng thái stress ở thực vật: nếu thực vật đó được gây biến đổi bằng

kỹ thuật di truyền, nhằm gây ảnh hưởng lên quá trình trao đổi chất bình thường

của thực vật thì bản thân nó sẽ ở trong trạng thái stress, và điều này có thể tạo ra

lượng độc tố cao hơn

Protein không tiềm ẩn nguy cơ gây ngộ độc nếu:

- Có lịch sử sử dụng an toàn

- Không có sự tương đồng về trình tự amino acid với chất có tính độc/

có ảnh hưởng bất lợi đến sức khỏa con người và vật nuôi

- Không gây ảnh hưởng độc cấp tính đối với động vật

( Theo hướng dẫn của Codex Alimentarius Commission - 2003)

Để đánh giá độ độc tiềm năng, các vấn đề sau thường được xem xét:

o Độc tính của nguồn protein mới : trong quá trình phát triển sản phẩm

CNSH và đánh giá an toàn sau này, nguồn gốc của các gen chuyển luôn được xem xét, đánh giá để đảm bảo các gen này không có tiền sử về gây độc đối với người và vật nuôi Nói chung các gen mã hóa cho các protein không có tiềm năng gây độc sẽ được lựa chọn

o So sánh với các chất độc đã biết

o Kiểm tra độ độc cấp tính : để đánh giá quá trình tạo cây CNSH có hoạt

hóa protein có tính độc tự nhiên do một sự kiện ngẫu nhiên hay không, các kiểmtra độc tính tiêu chuẩn cần được tiến hành Việc kiểm tra độ độc cấp tính cần được tiến hành trên các loài có thể thay thế cho người và động vật Thông

thường chuột được sử dụng cho các kiểm tra này bởi kích thước nhỏ của chuột cho phép sự phơi nhiễm với nồng độ cao các protein mới hoặc sản phẩm từ cây CNSH trên một đơn vị trọng lượng cơ thể và tính tương tự về mặt sinh lý của chuột với người về mức độ mẫn cảm với các độc tố

Ví dụ 1:

Finamore, A et al 2008 Khảo sát hệ tiêu hóa và phản ứng miễn dịch

ngoại biên của ngô MON810 của chuột đang cai sữa và trưởng thành Tạp chí Hóa Nông

 Nghiên cứu này đánh giá hệ tiêu hóa và phản ứng miễn dịch ngoại biên đến ngô biến đổi gen (GM) trên những con chuột trong điều kiện tổn

thương Những con chuột cai sữa và trưởng thành được cho ăn một khẩu phần

có chứa MON810 trong 30 và 90 ngày Khi so sánh bắp đã xử lý, bắp MON810 gây ra sự biến đổi tỷ lệ phần trăm của các tế bào T và B và của CD4, CD8 +, γ•T, và số lượng R tại các vị trí ngoại biên và ruột Tăng huyết thanh IL-6, IL-

13, IL-12p70, và MIP-1 [cytokine liên quan đến phản ứng gây dị ứng và viêm] sau khi cho ăn MON810 cũng được tìm thấy

b Tạo chất đối kháng dinh dưỡng:

Chất đối kháng dinh dưỡng là những chất được thực vật tạo ra tuy không

phát hiện được độc tính nhưng có khả năng làm giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm khác bằng cách làm giảm sự tồn tại hay làm cho nó không thể tiêu hóa được bởi động vật hoặc con người

Ví dụ: Phytate là một chất có mặt ở các loại ngũ cốc và lạc có khả năng

tạo phức với nhiều loại khoáng quan trọng và làm cho chất khoáng này không thể hấp thụ được trong đường tiêu hóa của người hay động vật

Phytate (myo-inositol-hexaphosphate) là một dạng phosphore dự trữ trong hạt ngũ cốc và hạt cây họ đậu Khi hạt nảy mầm xuất hiện enzyme phytasegiải phóng phosphate từ inositol Tuy nhiên, những hạt không nảy mầm hoặc động vật trong hệ thống tiêu hóa không có phytase hoạt động ở

mức độ đáng kể thì động vật phải sử dụng phosphate rất nghèo trong hạt

Phytate là yếu tố dinh dưỡng đối kháng vì nó kết hợp với Zn, Fe và các nguyên

tố khoáng khác Phytate kết hợp với Fe làm cho 95% Fe có trong thực phẩm không sử dụng được Đối với nhóm người sử dụng chủ yếu là gạo, đặc biệt thiếu

Fe do phytate Để vượt qua vấn đề này người sản xuất thường xuyên cho

thêm phytase của nấm để chuẩn bị thức ăn vì phytase này bền với nhiệt, phân giải phytate trong gạo

Gần đây, các nhà nghiên cứu tạo ra giống lợn biến đổi gen, có thể tiết

ra phytase vào nước bọt để tiêu hóa phytate trong thức ăn của chúng Những nghiên cứu tiếp theo là tìm kiếm những hạt đột biến dự trữ phosphate vô cơ hơn

là phytate Các nhà nghiên cứu đã xác định được dòng ngô có phytate thấp Người và động vật ăn ngô này tăng được khả năng hấp thụ Fe

Người ta cũng tìm thấy hai gen từ thực vật, một gen làm tăng sự tích lũy

Fe trong gạo (ferritin) và gen khác tăng sự hấp thu Fe (protein giàu cystein, tương tự metallothionine) trong cơ thể người

Như vậy là nguy cơ này xuất hiện ở cả thực phẩm truyền thống chứ không hẳn chỉ có ở thực phẩm biến đổi gene

c Gây dị ứng:

- Khái niệm dị ứng

Dị ứng (allergie) là một rối loạn quá mẫn của hệ miễn dịch Phản ứng dịứng xảy ra để chống lại các chất vô hại trong môi trường được gọi là chất gây dịứng, các phản ứng này xảy ra nhanh chóng và có thể dự đoán được

- Cơ chế gây dị ứng

A Các tác nhân gây dị ứng đi vào cơ thể

B Một tế bào trình diện kháng nguyên mang các phân tử dị ứng và trìnhdiện các epitope của nó thông qua receptor trên bề mặt của chúng

C Tế bào trình diện kháng nguyên được hoạt hóa sau đó luận chuyểnđến điểm tế bào lympho T

E Hoạt hóa các tế bào T thành tế bào Th2 và tiết ra tín hiệu interleukin-4

D Cùng lúc đó, các tế bào B nhận biết tác nhân dị ứng thông qua các tếbào Th2 đã được hoạt hóa

F Kích hoạt tế bào lympho B tiết ra kháng thể đặc hiệu IgE với chất gây

dị ứng

G IgE gắn vào các tế bào mast nhận biết các epitope của phân tử dị ứng

và vận chuyển quanh cơ thể thông qua các hệ thống tuần hoàn và hệ nội tiết vàcuối cùng bám vào receptor của nó là Fc ε RI trên tế bào mast và tế bào bạch cầu

ưu kiềm

H Khi các tác nhân gây dị ứng lần nữa đi vào cơ thể ở những thời điểmsau đó thì nó sẽ bám vào IgE trên bề mặt tế bào.Kết quả là một phản ứng đápứng của thụ thể được gây ra bởi các tế bào để giải phóng các hợp chất trunggian Một trong các hợp chất trung gian là histamine kích thích sản xuất chấtnhầy và gây mẩn đỏ, sưng và viêm

- Những thực phẩm có tiềm năng gây dị ứng

Các loại thực phẩm phổ biến có chứa các protein gây dị ứng bao gồm đậu phộng, các loại hạt như hạnh nhân, quả óc chó, quả hồ đào, hạt dẻ, hạt điều, hạt thông, sữa bò, Loài giáp xác hay động vật có vỏ cứng ( tôm, cua, tôm hùm, tôm càng, mắm tôm), hạt đậu nành, trứng, lúa mì, cá

- Đặc điểm của các chất gây dị ứng:

Hầu hết các chất gây dị ứng đều có một số đặc điểm chung như kích

thước nhỏ, bền nhiệt, axít, và không mẫn cảm với enzyme tiêu hóa Đây là cácđặc tính được cho là cần thiết để cho một chất gây dị ứng có thể xâm nhập vào

hệ tuần hoàn mà không bị phân hủy hay biển đổi

Ngoài ra, nếu chuyển một protein từ vi khuẩn vào thực vật, thì thực vật

có thể gây ra những biến đổi làm cho protein đó không giống như khi nó ở trong

vi khuẩn, vấn đề này có thể ảnh hưởng đến khả năng gây dị ứng của thực phẩmchuyển gen Có một quá trình được chứng minh là có khả năng tạo ra proteingây dị ứng, đó là quá trình Glycosyl hóa, một quá trình cho phép phân từ proteingắn kết với các phân tử đường Hơn nữa, số lượng protein được tạo ra cũng ảnhhưởng đến khả năng gây dị ứng của nó, mặc dù hầu hết các protein chuyển vàothực vật chuyển gene được tổng hợp ở mức rất thấp Tuy nhiên không phải thựcphẩm biến đổi gene nào cũng gây dị ứng, có một số thực vật chuyển gene khôngtạo ra một protein mới nào, thì chúng không có khả năng gây dị ứng Ví dụ: càchua Flavr-Savr

- Đánh giá khả năng gây dị ứng của thực phẩm biến đổi gene

Nếu protein chuyển gene bắt nguồn từ một thực phẩm đã biết là có thể gây dị ứng:

+ Đầu tiên, protein đó được tách từ thực vật chuyển gene và kiểm tra vớihuyết thanh của bệnh nhân bị dị ứng với thực phẩm gây dị ứng ban đầu bằng cácphương pháp chuẩn

+ Nếu như bước thử trên là âm tính hoặc không rõ ràng thì bước tiếptheo sẽ thử dị ứng trên da, bệnh nhân dị ứng sẽ được tiêm một lượng nhỏ proteintrên vào dưới da

+Nếu vẫn không có phản ứng dị ứng thì bước cuối cùng là thử nghiệmbằng cách ăn thực phẩm đó, còn gọi là “phép thử tiêu dùng thực phẩm” Phépthử này được tiến hành theo nguyên tắc “mù đôi”, sử dụng cả mẫu giả (placebo)lẫn mẫu thật

+Nếu tất cả các phép thử trên đầu âm tính trên những người có thể trạng

dị ứng với thực phẩm cao thì có thể kết luận là thực phẩm biến đối gene đókhông có nguy cơ gây dị ứng Hệ thống phương pháp này sẽ phát hiện ra cáctrường hợp thực phẩm biến đổi gene có gây dị ứng hay không Vì thế, có thểngăn chận nó xâm nhập vào thị trường tiêu dùng

Nếu protein chuyển gene có nguồn gốc từ một thực phẩm hiếm khi gây

Dự đoán khả năng gây dị ứng của một thực phẩm khi chưa có bệnh nhân

dị ứng là rất khó khăn Hiện chưa có một phương pháp thử nghiệm nào có thể