Avaliação do risco ambiental e alimentar de plantas geneticamente modificadas. Segurança Alimentar

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1 Avaliação do risco ambiental e alimentar de plantas geneticamente modificadas Segurança Alimentar Marilia Regini Nutti Embrapa Agroindústria de Alimentos

2 Moderna Biotecnologia Organismos Geneticamente Modificados (OGMs) são os organismos em que o material genético foi alterado de forma que não ocorre na natureza. Esta tecnologia é chamada de moderna biotecnologia, tecnologia do DNA recombinante ou engenharia genética e permite a seleção e transferência de genes de um organismo para outro, mesmo entre diferentes espécies. Estes métodos são utilizados para produzir plantas geneticamente modificadas e seus derivados, que são os alimentos geneticamente modificados. Esta tecnologia permitiu o desenvolvimento de produtos como: vacinas, medicamentos, anticorpos, enzimas e hormônios, plantas geneticamente modificadas, entre outros.

3 RISCO = PERIGO X Probabilidade PERIGO Um agente biológico, químico ou físico, ou uma condição do alimento, com potencial para causar um efeito adverso à saúde. RISCO Probabilidade do efeito adverso à saúde ocorrer, como conseqüência do perigo. Assim, o risco depende do nível de exposição ao perigo e a existência do perigo, por si só, não implica em risco apreciável. 4

4 Necessidade de avaliação da segurança alimentar (OMS, 1991) Sempre que mudanças forem introduzidas no processo pelo qual um alimento é obtido, ou um novo processo for introduzido, as implicações para a segurança do produto deverão ser examinadas. O âmbito da avaliação irá depender da natureza dos perigos observados ou percebidos. 3

5 Segurança Alimentar - Definição OECD (1993): Certeza razoável de que o uso intencional do alimento, nas condições previstas para consumo, não causará nenhum dano à saúde do consumidor. OMS (1996): Garantia de que o alimento não causará nenhum dano à saúde do consumidor quando preparado e/ou consumido de acordo com seu uso intencional. 2

6 VALOR DE CULTIVO E USO (VCU) Estudos necessários para o cadastramento de novas cultivares, nacionais e estrangeiras, no Registro Nacional de Cultivares (RNC), habilitando-as para produção e comercialização em todo território nacional. Ensaios preliminares (valor agronômico) Ensaios principais (aptidão agronômica) Ensaios secundários (complementares) 5

7 VALOR DE CULTIVO E USO (VCU) Exemplo: Desempenho de linhagens de soja com adaptação regional específica (altitude elevada), realizado pela Embrapa Trigo: 3 regiões, 68 linhagens, 4 ensaios Ciclos de floração e maturação (dias) Estatura (cm) Acamamento (notas de 1 a 5) Nota visual dos grãos (1 a 5) Peso de 100 grãos (g) 6

8 Padrões de Identidade e Qualidade - PIQ (utilizados para alimentos em geral) 7 Nome do produto Âmbito de aplicação Descrição Fatores essenciais de composição e qualidade Aditivos alimentares Contaminantes Higiene Pesos e medidas Rotulagem Métodos de amostragem e análise

9 JECFA - Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (utilizado para aditivos alimentares) Introdução Aspectos bioquímicos Estudos toxicológicos Observação em humanos Comentários Avaliação 8

10 JECFA - Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives Limitações do modelo do JECFA (validade e eficácia dos estudos com animais) ADITIVOS - substâncias bem caracterizadas - sem valor nutricional significativo - podem ser dadas a animais em grandes quantidades ALIMENTOS - misturas complexas - contribuição para a dieta não é apenas trivial - têm efeito na saciedade / balanceamento da dieta 9

11 JECFA - Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives Limitações do modelo do JECFA (validade e eficácia dos estudos com animais) Aplicação do fator de segurança de pelo menos 100 vezes é comprometida Complexidade do produto a ser avaliado dificulta o balanceamento das dietas Qualquer resultado adverso é freqüentemente de difícil interpretação 10

12 O Conceito de Equivalência Substancial (FAO/OMS, 2000) O conceito de ES é empregado para identificar similaridades e diferenças entre o alimento GM e o análogo convencional com histórico de uso seguro, orientando, subseqüentemente, o processo de avaliação de segurança. 11

13 ANÁLISE COMPARATIVA TÃO SEGURO QUANTO CASO A CASO 12

14 Fases da avaliação de segurança de OGMs FASE I: Descoberta do gene/concepção do produto (antes da transformação) - segurança do gene e da proteína FASE II: Equivalência biológica e agronômica (seleção da linhagem) - avaliação no campo - performance agronômica - mais de 99% dos eventos são eliminados FASE III: Segurança alimentar e ambiental - produção no campo - comercialização 13

15 Segurança Alimentar Construção genética / processo de transformação Proteína expressa Toxicidade Alergenicidade Características agronômicas Composição Efeitos do processamento / cozimento Nutrição animal 14

16 ESQUEMA PARA AVALIAÇÃO DA SEGURANÇA ALIMENTAR Gene / Proteína Gene(s) fonte (s) caracterização molecular inserção / número de cópia / integridade do gene Proteína (s) histórico de consumo seguro função / especificidade / modo de ação níveis Toxicologia /Alergenicidade sequencia de aminoácidos digestibilidade toxicicidade oral aguda Segurança outros estudos de toxicologia (eg. Bt ) de Alimentos /Ração Características da planta morfológicas agronômicas Composição do Alimento /Ração análise de composição nutrientes Equivalência Substancial anti- nutrientes testes específicos no desenvolvimento de animais

17 Caracterização Molecular Número de locais de inserção Número de cópias / local Integridade dos cassetes inseridos Sequenciamento das bordas 5 e 3 Imuno-ensaios - qualitativos (detecção) - quantitativos (níveis de expressão) Estabilidade da transformação 15

18 Caracterização da Proteína Expressa Produção e purificação Determinação da equivalência Identidade / composição Pureza / concentração Glicosilação Solubilidade Estabilidade ao armazenamento Atividade funcional 16

19 Toxicidade Toxicidade oral aguda ( acute mouse gavage ) 90-day rat feeding study Letalidade aguda (LD 50 ) Toxicidade intravenosa? Carcinogenicidade? Sobre reprodução? Imunotoxicidade? 17

20 Estudos toxicológicos realizados com cultivares geneticamente modificadas Cultivar Característica Espécies Duração (dias) Parâmetros Referência Algodão Endotoxina Bt (Bacillus thuringiensis) Rato 28 Peso corpóreo, Conversão de ração em peso, histopatologia de órgãos, bioquímica do sangue Chen et al. (1996) Milho Endotoxina Cry9C (Bacillus thuringiensis var. tolworthi) Homem - Reatividade com soro de pacientes alérgicos a milho EPA (200a) Batata Lectina (Galanthus nivalis) rato 10 Histopatologia intestino de Ewen & Pustzai (1999) Batata Endotoxina Cry1 (Bacillus thuringiensis var. kurstaki HD1) camundongo 14 Histopatologia intestino de Fares & El Sayed (1998) Batata Glicinina (Glycine max) rato 28 Consumo de ração, peso corpóreo, bioquímica do sangue, contagem sanguínea, peso dos órgãos, histopatologia de rim e fígado Hashimoto et al. (1999a) Hashimoto et al. (1999b) Fonte: Kuiper et al. (2001)

21 Estudos toxicológicos realizados com cultivares geneticamente modificadas Cultivar Característica Espécies Duração (dias) Parâmetros Referência Batata Glicinina (Glycine max) rato 28 Consumo de ração, peso corpóreo, bioquímica do sangue, contagem sanguínea, peso dos órgãos, histopatologia de rim e fígado Momma et al. (2000) Arroz Fosfinotricina acetiltransferase (Streptomyces hygroscopicus) rato, camundongo Agudo e 30 Consumo de ração, peso corpóreo, dose letal média bioquímica do sangue, peso dos órgãos, histopatologia Wang et al. (2000) Soja GTS CP4 EPSPS (Agrobacterium) Rato, camundongo 105 Consumo de ração, peso corpóreo, Histopatologia de intestinos e soro IgE, sistema imune e níveis IgE Teshima et al. (2000) Soja GTS CP4 EPSPS (Agrobacterium) humano - Reatividade com soro de pacientes alérgicos soja Burks & Fuchs (1995) Soja GTS CP4 EPSPS (Agrobacterium) rato 150 Bioquímica do sangue, composição urina, atividade de enzimas hepáticas Tutelýan et al. (1999) Soja Albumina 2S humano - Reatividade com soro de pacientes alérgicos a castanhado-brasil Nordlee et al. (1996) Tomate Endotoxina Cry1Ab (Bacillus thuringiensis var. kurstaki) rato 91 Consumo de ração, peso corpóreo, peso órgãos, bioquímica do sangue, histopatologia Noteborn et al. (1995) Tomate Poligaracturonase antisenso rato 28 Consumo de ração, peso corpóreo, peso órgãos, bioquímica do sangue, histopatologia Hattan (1996) Fonte: Kuiper et al. (2001)

22 Alergenicidade Análises de bioinformática - identidade da proteína expressa (seqüência de aminoácidos) - homologia estrutural (com bancos de dados de proteínas alergênicas / tóxicas) Resistência à digestão pela pepsina Teste cutâneo por punctura? DBPCFC (provocação oral duplo-cego controlada com placebo)? Triagem com bancos de soro? 18 Modelos animais?

23 Caracterização Agronômica Diversos locais Diversas gerações Diferentes condições - sol - chuva - solo Características morfológicas Rendimento 19

24 Estudos de Composição Macro e micronutrientes - umidade - proteína - carboidratos - lipídeos - cinzas Componentes chaves (Ex.: isoflavonas) Componentes antinutricionais/tóxicos (Ex.: lectinas) 20

25 Resumo das análises realizadas para os grãos de soja resistente ao herbicida glifosato e seus derivados Analises realizadas Produtos (1) Proteína (Nitrogênio por Kjeldahl) Teor de lipídeos Fibra bruta Cinzas Carboidratos (Por diferença) Umidade Energia Perfil de Aminoácidos Perfil de ácidos graxos Isoflavonas livres e ligadas Análise de Lecitina (Composição em fosfolipideos) Lectinas Solubilidade do nitrogênio Ácido fítico Proteínas ou aminoácidos em óleo Açúcares (Estaquiose e Rafinose) Inibidor de tripsina Urease (Atividade Ureática) G, FT, FNT, IP, CP G, FT, FNT, IP, CP G, FT, FNT, IP, CP G, FT, FNT, IP, CP G, FT, FNT, IP, CP G, FT, FNT, IP, CP G G G, O G, FT L G, FT FT FT O FT G, FT, FNT G, FT, FNT (1) G : Grãos; FT: Farelo tostado; FNT : Farelo não tostado; O : Óleo refinado; L: Lecitina; I : Isolado protéico; C: Concentrado protéico Fonte: Padgette et al. (1996)

26 Avaliação química de cultivares geneticamente modificados Vegetal modificado Característica Ensaios Realizados (1) Referência Canola Aumento ácido láurico AA, AE, AG, GL Redenbaugh et al. (1995) Canola GT73 Resistência a herbicida AA, AE, AG, GL, MI, A, PX, SI ANZFA (2000a) Algodão 1445 Resistência a herbicida (glifosato) AA, AG, GP, MT, PX, TO Nida et al. (1996) Algodão Resistência a herbicida (bromoxinil) AA, AGC, AG, GP Redenbaugh et al. (1995) Milho GA21 Resistência a herbicida (glifosato) AA, AG, MI, PX Sidhu et al. (2000) ANZFA (2000b) Milho Milho Milho Milho Bt176 Milho Bt176 Resistência a herbicida (glufosinato) Resistência a inseto (Cry1Ab) Resistência a inseto (Cry1Ab) Resistência a inseto (Cry1Ab) Resistência a inseto (Cry1Ab) AA, AG, PX, AC Böhme & Aulrich (1999) AA, AG, MI, PX Sanders et al. (1998) MT, PX Masoero et al. (1999) AA, MT, PX Brake & Vlachos (1998) AA, AG, MI, PX, AC Aulrich et al. (1999) Milho MON810 Resistência a inseto (Cry1Ab) AA, AG, MI, AF, PX, AC, TO, IT ANZFA (2000c) (1) AA: aminoácidos; AGC: ácidos graxos ciclopropenóide; AE: ácido erúcico; AG acids graxos; GA glicoalcalóides; GL: glucosinolatos; GP: gossipol; IF: isoflavonas; LE: lectinas; MI: minerais; MT: micotoxinas; AF: ácido fítico; PR: proteína; PX: protéinas, gordura, cinzas, fibra, umidade e carboidratos; SI: sinapina; ER: estaquiose e rafinose; AC: açúcares; TO: tocoferol (s); IT: inibidor de tripsina; AT: alfa-tomatina; UR: urease; VI: vitaminas. Fonte: Kuiper et al. (2001)

27 Avaliação química de cultivares geneticamente modificados Vegetal modificado Característica Ensaios Realizados (1) Referência Batata Resistência a herbicida (clorosulfuron) AA, PX Conner (1994) Batata Resistência a inseto GA, MI, PX, VI Lavrik et al. (1995) Arroz Glicinina soja AA, AG, MI,, PX, VI Momma et al. (1999) Soja GTS Soja GTS Soja Abóbora Beterraba Tomate Tomate Resistência a herbicida (glifosato) Resistência a herbicida (glifosato) Aumento no conteúdo de ácido oléico Resistência a vírus (ZYMV, WMV2) Resistencia a herbicida (glufosinato) Resistência a insetos (Cry1Ab) Poligaracturonase antisenso AA, AG, IF, LE, AF, PX, ER, IT, UR Padgette et al. (1996) IF Lappé et al. (1999) AA, AG, IF, MI, AF, PX, ER, IT, VI ANZFA (2000b) MI, PX, AC, VI Quemada (1996) PX Böhme & Aulrich (1999) AA, MI, PX, AT, VI Noteborn et al. (1995) MI, PR, AT, VI Redenbaugh et al. (1991) (1) AA: aminoácidos; AGC: ácidos graxos ciclopropenóide; AE: ácido erúcico; AG acids graxos; GA glicoalcalóides; GL: glucosinolatos; GP: gossipol; IF: isoflavonas; LE: lectinas; MI: minerais; MT: micotoxinas; AF: ácido fítico; PR: proteína; PX: protéinas, gordura, cinzas, fibra, umidade e carboidratos; SI: sinapina; ER: estaquiose e rafinose; AC: açúcares; TO: tocoferol (s); IT: inibidor de tripsina; AT: alfa-tomatina; UR: urease; VI: vitaminas. Fonte: Kuiper et al. (2001)

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30 Efeito do Processamento Grãos Farinha tostada (farelo) Farinha não tostada isolado e concentrado protéico óleo refinado 21

31 Performance Animal Estudos realizados com - Peixes - Frangos - Gado de leite - Gado de corte - Porcos Peso Consumo de ração Taxa de conversão ração / peso Digestibilidade Expectativa de vida 22

32 Medidas de Qualidade Frangos - Composição da carne - Rendimento - Asas, coxas, sobre-coxas Gado de leite / leite - Produção de leite - Composição do leite - Contagem de células somáticas 42-day broiler study - Baixo custo, ocupam pouco espaço - Homogeneidade genética - Sensíveis a pequenas variações na ração 23

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34 Em estudos com animais alimentados com cultivos geneticamente modificados estudados, não foi detectada a presença do gene inserido nem de fragmentos, nem da proteína expressa em nenhum dos produtos derivados, sugerindo que esses ensaios não são críticos, (EINSPAINER et al., 2001). Recentemente, apesar de estudos com animais alimentados com rações produzidos a partir de AGMs detectarem fragmentos do DNArec em diversos órgãos e tecidos em altos níveis, os pesquisadores concluíram que a ingestão de DNArec, é um processo natural e que o risco de transferência de genes a partir do AGM não é diferente do risco envolvido com a ração convencional (Mazza et al., 2005; Nielsen et al., 2005). Em 2007, a European Food Safety Authority-EFSA (2007) foi questionada sobre a presença de proteína transgênica ou o DNA-rec em produtos alimentares (carne, ovos e leite) de animais tratados com alimentos GM. A EFSA chegou à conclusão de que os fragmentos de DNA ou proteína proveniente de plantas GM não são detectados em tecidos, fluídos ou partes comestíveis de codornas, suínos, bovinos e frango, sendo considerados seguros sob este aspecto.

35 De maneira geral, os órgãos internacionais (EFSA 2004, ILSI 2003 e 2004, OECD 2003) consideram que os estudos de alimentação a longo prazo acrescentam pouca informação com respeito a avaliação nutricional para os AGMs de primeira geração, salvo exceção quando há a suspeita de que um determinado efeito possa aparecer em estudos a longo prazo, como mencionado anteriormente

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37 Os alimentos transgênicos atualmente disponíveis no mercado internacional passaram por rigorosa avaliação de risco (bem maior até do que os alimentos modificados na forma tradicional), sendo improvável a existência de qualquer perigo para a saúde humana. Jamais se evidenciou qualquer efeito danoso à população dos países onde eles têm sido consumidos há anos. ORGANIZAÇÃO MUNDIAL DA SAÚDE

38 Benefício dos transgênicos não chega aos pobres, diz FAO ROMA - A Organização para Agricultura e Alimentação da ONU (FAO) saiu em defesa de alimentos geneticamente modificados, dizendo que eles já ajudaram financeiramente fazendeiros, trouxeram alguns benefícios econômicos e nenhum prejuízo à saúde. Em um grande relatório divulgado nesta segunda-feira, a FAO afirmou que o principal problema com a biotecnologia na agricultura até agora é o fato da técnica não ter chegado rapidamente até os agricultores pobres e ter sido focada na maioria das vezes a favor de interesses econômicos. Fonte : Agência Reuters, 17/05/2004.

39 Fonte: Revista Veja, 9 de abril de 2003.

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43 . Exemplos de Produtos com benefícios nutricionais Em 2009, a soja transgênica com alto conteúdo do AG 3, ácido estearidônico-(sda), desenvolvida pela MONSANTO foi considerada GRAS (Generally Regarded As Safe) pela FDA. Poucas plantas, entre elas a soja, produzem o ácido linolênico (ALA), também da classe 3, que é convertido a EPA (ácido eicosapentaenoico) no organismo humano, porém com pouca eficiência (1%). Entretanto, a conversão de SDA a EPA é muito mais eficiente, resultando em mais EPA por grama consumido. Assim, a conversão de ALA a SDA foi propiciada na soja, através da inserção de do gene 6 desaturase (da prímula) no genoma da soja, resultando em um óleo rico em SDA, que ao ser consumido permite sua conversão a EPA com mais eficiência em comparação ao mesmo óleo com ALA. Segundo pesquisa apresentado na American Heart Association's Scientific Sessions (2009) em estudo realizado com humanos o consumo deste óleo aumentou os níveis de EPA nos eritrócitos, sendo considerada uma fonte alternativa ao óleo de peixe como fonte de AGs 3 e importante na redução do risco de desenvolvimento de doenças cardiovasculares. Nos Estados Unidos e no Canadá já se encontra disponível no mercado óleo de soja com alto teor de ácido oléico (80% desse ácido graxo; os óleos produzido a partir de variedades convencionais de soja contêm 24% de ácido oléico) (DU PONT, 1997). Esse óleo contribui para a diminuição da ingestão de gorduras saturadas e para o aumento da ingestão de gorduras mono e poliinsaturadas, mais saudáveis em relação ao risco de doenças cardiovasculares (HU et al., 1997).

44 Outro produto também já disponível nos Estados Unidos e no Canadá é o óleo de canola com maior teor de ácido esteárico, largamente utilizado pela indústria de biscoitos, sorvetes, sobremesas congeladas e margarinas. A utilização desse óleo diminui a necessidade de hidrogenação da gordura, diminuindo assim a ingestão de ácidos graxos trans, tão prejudiciais à saúde quanto as gorduras saturadas (HU et al., 1997). A batata com alto conteúdo de amido, já disponível na América o Norte, reduz a absorção de óleo durante a fritura, fazendo com que as batatas fritas tenham um menor conteúdo de gordura (AMERICAN DIETETIC ASSOCIATION, 1995). Oportuno mencionar aqui o potencial de redução do uso de praguicidas no cultivo de sementes engenheiradas para resistirem a pragas. O caso do milho Bt é também ilustrativo; verificou-se que ele tem menos contaminação por fumonisina (micotoxinas produzida por fungos do gênero Fusarium). Isso acontece indiretamente, porque a espiga é resistente ao inseto, não apresentando pontos com lesões onde o fungo possa proliferar e produzir a toxina (BAKAN et al., 2002; USDA, 2001). O arroz dourado 2, demonstrou uma efetiva conversão do -caroteno do arroz dourado a vitamina A no valor de 3,8 ± 1,7 para 1 (Tang et al., 2009), sendo assim, uma fonte alternativa deste carotenóide contribuindo para a redução da hipovitaminose A observada em algumas populações. O aumento da capacidade antioxidante também foi observado em tomate após a inserção de dois genes que codificam para fatores de transcrição (Del e Ros 1) que regulam a biossíntese de antocianinas. Neste caso, esta modificação induz ao acúmulo de altos níveis deste bioativo e confere uma intensa cor púrpura em todo o fruto em relação ao convencional (Butelli et al., 2008). Vale lembrar que tem-se atribuído, tanto a antocianina como ao resveratrol, propriedades biológicas benéficas à saúde humana pela ingestão diária através da dieta.

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