Transcript prezentācija

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
• 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?)
2011.04.05.
2
Pirmais sintētiskais vīruss
• 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
2011.04.05.
3
Sintētisks baktērijas genoms
• 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.
4
Sintētisks baktērijas genoms II
2011.04.05.
Gibson et al. (2010) Creation of a bacterial cell controlled by a chemically
synthesized genome. Science 329:52-56.
5
Sintētiskās bioloģijas perspektīvas
•
•
•
•
“Minimālais” šūnas genoms
Metabolisma inženierija
Organismi ar jaunām īpašību kombinācijām
Organismi ar jaunām īpašībām
2011.04.05.
6
Do – it – yourself bioloģija
• 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
2011.04.05.
7
“Garāžas” bioloģija
• 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.
8
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.
9
Biohazard
2011.04.05.
10
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
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
2011.04.05.
14
Biodrošības līmeņi
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
2011.04.05.
WHO Laboratory Biosafety Manual
15
Biodrošības līmeņi
2011.04.05.
16
ĢMO biodrošība laboratorijā
Kādā biodrošības līmenī drīkst strādāt ar
ģenētiski modificētiem organismiem?
2011.04.05.
17
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_Guideli
nes.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.
Eiropas Sociālā fonda projekts
“Kapacitātes stiprināšana starpnozaru pētījumos biodrošībā”
Nr.2009/0224/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/055
28