Эволюция и профиль

Биотехнологию можно определить как применение биологических систем в технических и промышленных процессах. Он охватывает как традиционные, так и генетически модифицированные организмы. Традиционная биотехнология является результатом классической гибридизации, спаривания или скрещивания различных организмов для создания новых организмов, которые веками использовались для производства хлеба, пива, сыра, сои, саки, витаминов, гибридных растений и антибиотиков. Совсем недавно различные организмы также использовались для очистки сточных вод, нечистот человека и промышленных токсичных отходов.

Современная биотехнология сочетает принципы химии и биологических наук (молекулярная и клеточная биология, генетика, иммунология) с технологическими дисциплинами (инженерия, информатика) для производства товаров и услуг и управления окружающей средой. Современная биотехнология использует ферменты рестрикции для вырезания и вставки генетической информации, ДНК, из одного организма в другой вне живых клеток. Затем составную ДНК повторно вводят в клетки-хозяева, чтобы определить, выражен ли желаемый признак. Полученная клетка называется сконструированным клоном, рекомбинантным или генетически модифицированным организмом (ГМО). «Современная» биотехнологическая индустрия зародилась в 1961-1965 годах с расшифровкой генетического кода и резко выросла с момента первых успешных экспериментов по клонированию ДНК в 1972 году.

С начала 1970-х годов ученые поняли, что генная инженерия — чрезвычайно мощная и многообещающая технология, но при этом следует учитывать потенциально серьезные риски. Еще в 1974 г. ученые призвали к всемирному мораторию на определенные типы экспериментов, чтобы оценить риски и разработать соответствующие рекомендации по предотвращению биологических и экологических опасностей (Комитет по рекомбинантным молекулам ДНК, Национальный исследовательский совет, Национальная академия наук, 1974 г.). ). Некоторые из высказанных опасений касались потенциального «ускользания переносчиков, которые могли бы инициировать необратимый процесс с потенциалом создания проблем, во много раз превышающих те, которые возникают в результате множества генетических рекомбинаций, которые происходят спонтанно в природе». Были опасения, что «микроорганизмы с трансплантированными генами могут оказаться опасными для человека или других форм жизни. Вред может возникнуть, если у измененной клетки-хозяина будет конкурентное преимущество, которое будет способствовать ее выживанию в какой-то нише в экосистеме» (NIH 1976). Также хорошо понималось, что работники лабораторий будут «канарейками в угольной шахте», и следует предпринять некоторые попытки защитить работников, а также окружающую среду от неизвестных и потенциально серьезных опасностей.

Международная конференция в Асиломаре, штат Калифорния, состоялась в феврале 1975 года. Ее отчет содержал первые согласованные руководящие принципы, основанные на стратегиях биологической и физической локализации для контроля потенциальных опасностей, связанных с новой технологией. Было сочтено, что некоторые эксперименты представляют настолько серьезную потенциальную опасность, что конференция рекомендовала не проводить их в то время (NIH 1976). Первоначально были запрещены следующие работы:

• работа с ДНК патогенных организмов и онкогенов
• формирование рекомбинантов, которые включают гены токсина
• работа, которая может расширить круг хозяев патогенов растений
• введение генов лекарственной устойчивости в организмы, о которых известно, что они приобретают их естественным путем, и где лечение может быть поставлено под угрозу
• преднамеренный выпуск в окружающую среду (Freifelder 1978).

В Соединенных Штатах в 1976 г. были опубликованы первые рекомендации Национального института здравоохранения (NIHG), заменившие рекомендации Asilomar. Эти NIHG позволили продолжить исследования путем ранжирования экспериментов по классам опасности на основе рисков, связанных с клеткой-хозяином, векторными системами, которые транспортируют гены в клетки, и генными вставками, тем самым разрешая или ограничивая проведение экспериментов на основе оценки риска. Основная предпосылка NIHG — обеспечить защиту рабочих и, соответственно, общественную безопасность — остается в силе и сегодня (NIH 1996). NIHG регулярно обновляются, и они превратились в общепринятый стандарт практики биотехнологии в США. Соблюдение требований требуется от учреждений, получающих федеральное финансирование, а также от многих местных городских постановлений. NIHG обеспечивает основу для нормативных требований в других странах мира, включая Швейцарию (SCBS, 1995 г.) и Японию (Национальный институт здравоохранения, 1996 г.).

С 1976 года NIHG был расширен, чтобы включить вопросы сдерживания и одобрения новых технологий, включая крупномасштабные производственные мощности и предложения по соматической генной терапии растений, животных и человека. Некоторые из первоначально запрещенных экспериментов теперь разрешены при наличии специального разрешения NIH или при соблюдении определенных мер сдерживания.

В 1986 году Управление по научно-технической политике США (OSTP) опубликовало свою Скоординированную структуру регулирования биотехнологии. В нем рассматривался лежащий в основе политический вопрос о том, адекватны ли существующие правила для оценки продуктов, полученных с помощью новых технологий, и достаточно ли процессов проверки для исследований для защиты населения и окружающей среды. Регулирующие и исследовательские агентства США (Агентство по охране окружающей среды (EPA), Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), Управление по безопасности и гигиене труда (OSHA), NIH, Министерство сельского хозяйства США (USDA) и Национальный научный фонд (NSF)) согласились регулировать продукты, а не процессы, и что нет необходимости в новых специальных правилах для защиты работников, населения или окружающей среды. Политика была разработана для управления программами регулирования интегрированным и скоординированным образом, сводя к минимуму дублирование, и, насколько это возможно, ответственность за утверждение продукта будет лежать на одном агентстве. Агентства будут координировать усилия, принимая согласованные определения и используя научные обзоры (оценки рисков) сопоставимой научной строгости (OSHA 1984; OSTP 1986).

NIHG и Coordinated Framework обеспечили соответствующую степень объективного научного обсуждения и участия общественности, что привело к превращению биотехнологии США в многомиллиардную отрасль. До 1970 года было менее 100 компаний, занимавшихся всеми аспектами современной биотехнологии. К 1977 г. к ним присоединились еще 125 фирм; к 1983 г. еще 381 компания довела уровень частных капиталовложений до более чем 1 миллиарда долларов. К 1994 году отрасль выросла до более чем 1,230 компаний (Комитет по связям с общественностью Совета по биотехнологии Массачусетса, 1993 г.), а рыночная капитализация составляет более 6 миллиардов долларов.

В американских биотехнологических компаниях в 1980 г. работало около 700 человек; в 1994 г. примерно в 1,300 компаниях работало более 100,000 1993 человек (Комитет по связям с общественностью Совета по биотехнологии Массачусетса, XNUMX г.). Кроме того, существует целая индустрия поддержки, которая предоставляет расходные материалы (химикаты, компоненты сред, клеточные линии), оборудование, приборы и услуги (банки клеток, проверка, калибровка), необходимые для обеспечения целостности исследований и производства.

Во всем мире существует большое беспокойство и скептицизм по поводу безопасности науки и ее продуктов. Совет Европейских Сообществ (Парламент Европейских Сообществ, 1987 г.) разработал директивы по защите рабочих от рисков, связанных с воздействием биологических препаратов (Совет Европейских Сообществ, 1990a), и по установлению экологического контроля за экспериментальной и коммерческой деятельностью, включая преднамеренное высвобождение. «Выпуск» включает маркетинговые продукты с использованием ГМО (Council of the European Communities 1990b; Van Houten and Flemming 1993). Были разработаны стандарты и руководящие принципы, касающиеся биотехнологических продуктов, в рамках международных и многосторонних организаций, таких как Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Международная организация по стандартизации (ИСО), Комиссия Европейского сообщества, Продовольственная и сельскохозяйственная организация (ФАО) и Сеть данных о штаммах микроорганизмов ( ОСТП 1986).

Современную биотехнологическую отрасль можно рассматривать с точки зрения четырех основных отраслевых секторов, в каждом из которых есть лабораторные, полевые и/или клинические исследования и разработки (НИОКР), поддерживающие фактическое производство товаров и услуг.

• биомедицинские-фармацевтические препараты, биологические препараты и изделия медицинского назначения
• сельскохозяйственные продукты, трансгенные рыбы и животные, устойчивые к болезням и вредителям растения
• генетически улучшенные промышленные продукты, такие как лимонная кислота, бутанол, ацетон, этанол и моющие ферменты (см. таблицу 1)
• экологическая очистка сточных вод, обезвреживание промышленных отходов.

Таблица 1. Микроорганизмы промышленного значения

* Важно для современной биотехнологии.

Работники биотехнологии

Биотехнология начинается в исследовательской лаборатории и является междисциплинарной наукой. Молекулярные и клеточные биологи, иммунологи, генетики, химики белков и пептидов, биохимики и инженеры-биохимики наиболее непосредственно сталкиваются с реальными и потенциальными опасностями технологии рекомбинантной ДНК (рДНК). Другие работники, которые могут в меньшей степени подвергаться непосредственному воздействию биологических опасностей рДНК, включают обслуживающий и вспомогательный персонал, такой как специалисты по вентиляции и холодильному оборудованию, поставщики услуг по калибровке и обслуживающий персонал. В ходе недавнего опроса специалистов по охране труда и технике безопасности в отрасли было обнаружено, что работники, подвергшиеся прямому и косвенному воздействию, составляют от 30 до 40% от общей численности рабочей силы в типичных коммерческих биотехнологических компаниях (Lee and Ryan 1996). Биотехнологические исследования не ограничиваются «промышленностью»; она проводится также в академических, медицинских и государственных учреждениях.

Работники биотехнологических лабораторий подвергаются воздействию широкого спектра опасных и токсичных химических веществ, рекомбинантных и нерекомбинантных или «диких» биологических опасностей, патогенов, передающихся через кровь человека, и зоонозных заболеваний, а также радиоактивных материалов, используемых в экспериментах по маркировке. Кроме того, нарушения опорно-двигательного аппарата и повторяющиеся травмы все чаще признаются в качестве потенциальной опасности для научных работников из-за широкого использования компьютеров и ручных микропипеток.

Операторы биотехнологических производств также подвергаются воздействию опасных химических веществ, но не в том разнообразии, которое можно увидеть в исследовательской среде. В зависимости от продукта и процесса при производстве может иметь место воздействие радионуклидов. Даже при самом низком уровне биологической опасности биотехнологические производственные процессы представляют собой закрытые системы, и вероятность воздействия рекомбинантных культур невелика, за исключением случаев аварий. На биомедицинских производственных предприятиях применение современных передовых методов производства дополняет рекомендации по биобезопасности для защиты рабочих на заводе. К основным опасностям для производственных рабочих при проведении крупномасштабных операций с неопасными рекомбинантными организмами (GLSP) относятся травматические повреждения опорно-двигательного аппарата (например, растяжения и боли в спине), термические ожоги от паропроводов и химические ожоги от кислот и щелочей (фосфорная кислота). , гидроксид натрия и калия), используемые в процессе.

Работники здравоохранения, включая техников клинических лабораторий, подвергаются воздействию векторов генной терапии, экскрементов и лабораторных образцов во время введения лекарств и ухода за пациентами, включенными в эти экспериментальные процедуры. Домработницы также могут быть подвержены воздействию. Защита рабочих и окружающей среды — два обязательных экспериментальных пункта, которые необходимо учитывать при подаче заявки в Национальный институт здравоохранения на проведение экспериментов по генной терапии человека (NIH 1996).

Сельскохозяйственные рабочие могут подвергаться воздействию рекомбинантных продуктов, растений или животных во время применения пестицидов, посадки, сбора урожая и обработки. Независимо от потенциального риска биологической опасности, связанного с воздействием генетически измененных растений и животных, также присутствуют традиционные физические опасности, связанные с сельскохозяйственным оборудованием и животноводством. Технические средства контроля, средства индивидуальной защиты, обучение и медицинское наблюдение используются в соответствии с ожидаемыми рисками (Legaspi and Zenz 1994; Pratt and May 1994). СИЗ, включая комбинезоны, респираторы, рабочие перчатки, защитные очки или капюшоны, важны для безопасности рабочих во время применения, выращивания и сбора генетически модифицированных растений или почвенных организмов.

Процессы и опасности

В процессе биотехнологии в биомедицинском секторе клетки или организмы, определенным образом модифицированные для получения желаемых продуктов, культивируются в монокультурных биореакторах. В культуре клеток млекопитающих белковый продукт секретируется из клеток в окружающую питательную среду, и для улавливания и очистки продукта можно использовать различные методы химического разделения (размерная или аффинная хроматография, электрофорез). Где Кишечная палочка организмы-хозяева используются в ферментациях, желаемый продукт производится внутри клеточной мембраны, и клетки должны быть физически разрушены, чтобы собрать продукт. Воздействие эндотоксинов является потенциальной опасностью этого процесса. Часто в среду для производства добавляют антибиотики для увеличения производства желаемого продукта или поддержания селективного давления на нестабильные в других отношениях генетические элементы производства (плазмиды). Возможна аллергическая чувствительность к этим материалам. Как правило, это риски воздействия аэрозолей.

Ожидаются утечки и выбросы аэрозолей, а потенциальное воздействие контролируется несколькими способами. Проходки в корпуса реактора необходимы для обеспечения питательными веществами и кислородом, для дегазации углекислого газа (CO₂), а также для контроля и управления системой. Каждое проникновение должно быть герметизировано или отфильтровано (0.2 микрона), чтобы предотвратить заражение культуры. Фильтрация выхлопных газов также защищает рабочих и окружающую среду в рабочей зоне от аэрозолей, образующихся во время культивирования или ферментации. В зависимости от потенциальной биологической опасности системы стандартной практикой является утвержденная биологическая инактивация жидких стоков (обычно с помощью тепла, пара или химических методов). Другие потенциальные опасности в биотехнологическом производстве аналогичны опасностям в других отраслях: шум, механическое ограждение, паровые/тепловые ожоги, контакт с коррозионными веществами и так далее.

Ферменты и промышленная ферментация рассматриваются в других разделах этого руководства. Энциклопедия и включают процессы, опасности и меры контроля, аналогичные генно-инженерным производственным системам.

Традиционное сельское хозяйство зависит от развития штаммов, использующих традиционное скрещивание родственных видов растений. Большим преимуществом генно-инженерных растений является то, что время между поколениями и количество скрещиваний, необходимых для получения желаемого признака, значительно сокращаются. Кроме того, непопулярная в настоящее время зависимость от химических пестицидов и удобрений (которые способствуют загрязнению стоков) отдает предпочтение технологии, которая потенциально сделает эти применения ненужными.

Биотехнология растений включает в себя выбор генетически гибких и/или финансово значимых видов растений для модификации. Поскольку клетки растений имеют прочные клеточные стенки из целлюлозы, методы, используемые для переноса ДНК в клетки растений, отличаются от тех, которые используются для линий клеток бактерий и млекопитающих в биомедицинском секторе. Существует два основных метода введения чужеродной инженерной ДНК в растительные клетки (Watrud, Metz and Fishoff 1996):

• Пистолет для частиц стреляет ДНК в интересующую клетку
• обезоруженный, неканцерогенный Агробактерия тумефациенс вирус вводит генные кассеты в генетический материал клетки.

Дикий тип Агробактерия тумефациенс является естественным патогеном растений, который вызывает опухоли корончатого галла у поврежденных растений. Эти обезоруженные, сконструированные векторные штаммы не вызывают образования опухолей растений.

После трансформации любым методом растительные клетки разбавляют, высевают и выращивают на селективных средах для культивирования тканей в течение относительно длительного (по сравнению со скоростью роста бактерий) периода в камерах для выращивания растений или инкубаторах. Растения, регенерированные из обработанной ткани, пересаживают в почву в закрытых вегетационных камерах для дальнейшего роста. По достижении соответствующего возраста их проверяют на проявление желаемых признаков, а затем выращивают в теплицах. Для оценки генетической стабильности интересующего признака и создания необходимого семенного фонда для дальнейшего изучения требуется несколько поколений экспериментов в теплицах. Данные о воздействии на окружающую среду также собираются на этом этапе работы и представляются регулирующим органам вместе с предложениями для утверждения выпуска для испытаний в открытом поле.

Контроль: пример США

NIHG (NIH 1996) описывает систематический подход к предотвращению как воздействия рекомбинантных организмов на рабочих, так и выброса их в окружающую среду. Каждое учреждение (например, университет, больница или коммерческая лаборатория) несет ответственность за безопасное проведение исследований рДНК в соответствии с NIHG. Это достигается за счет административной системы, которая определяет обязанности и требует комплексной оценки риска знающими учеными и специалистами по биобезопасности, осуществления контроля воздействия, программ медицинского наблюдения и планирования действий в чрезвычайных ситуациях. Институциональный комитет по биобезопасности (IBC) обеспечивает механизмы для рассмотрения и утверждения экспериментов внутри учреждения. В некоторых случаях требуется одобрение самого Консультативного комитета по рекомбинации NIH (RAC).

Степень контроля зависит от серьезности риска и описывается в терминах обозначений уровней биобезопасности (УБ) 1-4; BL1 является наименее ограничительным, а BL4 — наиболее строгим. Рекомендации по сдерживанию даны для исследований, крупномасштабных (более 10 литров культуры) НИОКР, крупномасштабного производства и экспериментов на животных и растениях как в больших, так и в малых масштабах.

Приложение G NIHG (NIH 1996) описывает физическую изоляцию в лабораторных масштабах. BL1 подходит для работы с неизвестными агентами или с минимальной потенциальной опасностью для персонала лаборатории или окружающей среды. Лаборатория не отделена от общего движения транспорта в здании. Работа ведется на открытых столешницах. Никаких специальных защитных устройств не требуется и не используется. Лабораторный персонал обучен лабораторным процедурам и работает под руководством ученого с общей подготовкой в ​​области микробиологии или смежных наук.

БЛ2 подходит для работы с отравляющими веществами умеренной потенциальной опасности для персонала и окружающей среды. Доступ в лабораторию во время проведения работ ограничен, рабочие проходят специальную подготовку по обращению с патогенными агентами и руководят компетентными учеными, а работа, в результате которой образуются аэрозоли, проводится в боксах биологической безопасности или другом изолированном оборудовании. Эта работа может потребовать медицинского наблюдения или вакцинации в зависимости от обстоятельств и определяется IBC.

BL3 применим, когда работа проводится с местными или экзотическими агентами, которые могут вызвать серьезное или потенциально смертельное заболевание в результате воздействия при вдыхании. Рабочие проходят специальную подготовку и работают под наблюдением компетентных ученых, имеющих опыт работы с этими опасными веществами. Все процедуры выполняются в условиях изоляции, требующих специальных технических средств и средств индивидуальной защиты.

BL4 зарезервирован для наиболее опасных и экзотических агентов, которые представляют высокий индивидуальный и общественный риск опасного для жизни заболевания. В мире всего несколько лабораторий BL4.

В Приложении K рассматривается физическая изоляция для исследований или производственной деятельности в объеме более 10 л (крупномасштабные). Как и в руководствах по маломасштабным предприятиям, существует иерархия требований к локализации от самого низкого до самого высокого потенциала опасности: от GLSP до BL3-крупномасштабные (BL3-LS).

NIHG, Приложение P, охватывает работу с растениями на уровне стенда, камеры выращивания и тепличных весов. Как отмечается во введении: «Основная цель сдерживания растений состоит в том, чтобы избежать непреднамеренной передачи генома растений, содержащего рекомбинантную ДНК, включая наследственный материал ядер или органелл, или высвобождения организмов, полученных из рекомбинантной ДНК, связанных с растениями. В целом эти организмы не представляют угрозы для здоровья человека или высших животных, если только они не были преднамеренно модифицированы для этой цели. Однако возможно непреднамеренное распространение серьезного патогена из теплицы на местную сельскохозяйственную культуру или непреднамеренная интродукция и закрепление организма в новой экосистеме» (NIH 1996). В Соединенных Штатах Агентство по охране окружающей среды и Служба инспекции здоровья животных и растений (APHIS) Министерства сельского хозяйства США несут совместную ответственность за оценку рисков и проверку данных, полученных до выдачи разрешения на испытания при выпуске в полевых условиях (EPA, 1996; Foudin and Gay, 1995). Такие вопросы, как стойкость и распространение в воде, воздухе и почве, видами насекомых и животных, присутствие других подобных культур в этом районе, устойчивость к окружающей среде (чувствительность к морозу или жаре) и конкуренция с местными видами оцениваются - часто сначала в теплице. (Либерман и др., 1996).

Уровни защиты растений для объектов и практик также варьируются от BL1 до BL4. Типичные эксперименты с BL1 включают самоклонирование. BL2 может включать перенос признаков от патогена к растению-хозяину. BL3 может включать экспрессию токсина или опасные для окружающей среды агенты. Защита рабочих достигается на различных уровнях с помощью средств индивидуальной защиты и технических средств контроля, таких как теплицы и головные постройки с направленным потоком воздуха и высокоэффективными воздушными фильтрами для твердых частиц (HEPA) для предотвращения выброса пыльцы. В зависимости от риска, защита окружающей среды и населения от потенциально опасных агентов может быть достигнута с помощью биологических средств контроля. Примерами являются чувствительность к температуре, чувствительность к лекарствам или потребность в питании, отсутствующая в природе.

По мере роста научных знаний и развития технологий ожидалось, что NIHG потребует пересмотра и пересмотра. За последние 20 лет RAC собирался для рассмотрения и утверждения предложений об изменениях. Например, NIHG больше не запрещает преднамеренное высвобождение генетически модифицированных организмов; выпуск сельскохозяйственной продукции в полевых условиях и эксперименты по генной терапии человека разрешены при соответствующих обстоятельствах и после соответствующей оценки риска. Одной очень важной поправкой к NIHG было создание категории сдерживания GLSP. Он ослабил требования к сдерживанию для «непатогенных, нетоксигенных рекомбинантных штаммов, полученных из организмов-хозяев, которые имеют продолжительную историю безопасного крупномасштабного использования или которые имеют встроенные ограничения окружающей среды, которые обеспечивают оптимальный рост в крупномасштабных условиях, но ограничивают выживание. без неблагоприятных последствий для окружающей среды» (NIH 1991). Этот механизм позволил технологии развиваться, не забывая при этом о требованиях безопасности.

Средства контроля: пример Европейского сообщества

В апреле 1990 года Европейское Сообщество (ЕС) приняло две Директивы по ограниченному использованию и преднамеренному выпуску ГМО в окружающую среду. Обе директивы требуют от государств-членов обеспечить принятие всех соответствующих мер для предотвращения неблагоприятного воздействия на здоровье человека или окружающую среду, в частности, путем предварительной оценки пользователем всех соответствующих рисков. В Германии Закон о генетических технологиях был принят в 1990 г. частично в ответ на директивы ЕС, но также и в ответ на потребность в законных полномочиях для строительства экспериментальной установки по производству рекомбинантного инсулина (Reutsch and Broderick 1996). В Швейцарии правила основаны на NIHG США, директивах Совета ЕС и немецком законе о генных технологиях. Швейцарцы требуют от правительства ежегодной регистрации и обновления экспериментов. В целом стандарты рДНК в Европе более строгие, чем в США, и это способствовало тому, что многие европейские фармацевтические фирмы перенесли исследования рДНК из своих стран. Однако швейцарские правила допускают категорию 4 уровня безопасности для крупных объектов, что не разрешено NIHG (SCBS 1995).

Продукты биотехнологии

Некоторые из биологических и фармацевтических продуктов, которые были успешно получены с помощью биотехнологий рекомбинантной ДНК, включают: человеческий инсулин; гормон роста человека; вакцины против гепатита; альфа-интерферон; бета-интерферон; гамма-интерферон; Гранулоцитарный колониестимулирующий фактор; тканевый активатор плазминогена; Гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор; ИЛ2; эритропоэтин; Crymax, инсектицид для борьбы с гусеницами в овощах; лесной орех и виноградные культуры; томат «Флавр Савр» (ТМ); химоген, фермент, из которого делают сыр; ATIII (антитромбин III), полученный из трансгенного козьего молока, используемый для предотвращения образования тромбов в хирургии; BST и PST (бычий и свиной соматотропин) используются для увеличения производства молока и мяса.

Проблемы со здоровьем и модели заболеваний

Существует пять основных опасностей для здоровья, связанных с воздействием микроорганизмов или их продуктов в биотехнологии в промышленных масштабах:

• инфекция
• реакция на эндотоксин
• аллергия на микроорганизмы
• аллергическая реакция на продукт
• токсическая реакция на продукт.

Заражение маловероятно, поскольку в большинстве промышленных процессов используются непатогенные микроорганизмы. Однако возможно, что микроорганизмы, считающиеся безвредными, такие как Pseudomonas и Aspergillus виды могут вызывать инфекцию у лиц с ослабленным иммунитетом (Bennett 1990). Воздействие эндотоксина, компонента липополисахаридного слоя клеточной стенки всех грамотрицательных бактерий, в концентрациях более 300 нг/м3 вызывает преходящие гриппоподобные симптомы (Balzer 1994). Работники многих отраслей, включая традиционное сельское хозяйство и биотехнологии, испытали на себе воздействие эндотоксинов. Аллергические реакции на микроорганизм или продукт также возникают во многих отраслях промышленности. Профессиональная астма была диагностирована в биотехнологической промышленности для широкого спектра микроорганизмов и продуктов, включая Аспергилл нигер, пеницилл виды и протеазы; некоторые компании отметили случаи заболевания более чем у 12% сотрудников. Токсические реакции могут быть такими же разнообразными, как организмы и продукты. Было показано, что воздействие антибиотиков вызывает сдвиги в микробной флоре в кишечнике. Известно, что грибы способны производить токсины и канцерогены при определенных условиях роста (Bennett 1990).

Чтобы развеять опасения, что подвергшиеся воздействию рабочие будут первыми, у кого возникнут какие-либо потенциальные неблагоприятные последствия для здоровья от новой технологии, медицинское наблюдение за работниками рДНК было частью NIHG с самого начала. Институциональные комитеты по биобезопасности, консультируясь с врачом по гигиене труда, отвечают за определение, на основе проекта за проектом, какое медицинское наблюдение является целесообразным. В зависимости от идентичности конкретного агента, характера биологической опасности, потенциальных путей воздействия и наличия вакцин компоненты программы медицинского наблюдения могут включать в себя медицинский осмотр перед размещением, периодические последующие осмотры, определенные вакцины, определенные оценки аллергии и болезней, сыворотки до контакта и эпидемиологические исследования.

Bennett (1990) считает маловероятным, что генетически модифицированные микроорганизмы будут представлять больший риск инфекции или аллергии, чем исходный организм, но могут быть дополнительные риски, связанные с новым продуктом или рДНК. В недавнем отчете отмечается, что экспрессия аллергена бразильского ореха в трансгенных соевых бобах может вызвать неожиданные последствия для здоровья работников и потребителей (Nordlee et al., 1996). Другими новыми опасностями может быть использование клеточных линий животных, содержащих неизвестные или необнаруженные онкогены или вирусы, потенциально опасные для человека.

Важно отметить, что ранние опасения относительно создания генетически опасных мутантных видов или супертоксинов не оправдались. ВОЗ обнаружила, что биотехнология не представляет рисков, которые отличались бы от других перерабатывающих отраслей (Miller, 1983), и, по словам Либермана, Дукатмана и Финка (1990), «в настоящее время существует мнение, что потенциальные риски рДНК изначально были завышены и что опасности, связанные с этим исследованием, аналогичны опасностям, связанным с используемым организмом, переносчиком, ДНК, растворителями и физическим оборудованием». Они приходят к выводу, что искусственные организмы неизбежно сопряжены с опасностью; тем не менее, сдерживание может быть определено, чтобы свести к минимуму воздействие.

Очень трудно определить профессиональные воздействия, характерные для биотехнологической промышленности. «Биотехнология» не является отдельной отраслью с отличительным кодом Стандартной отраслевой классификации (SIC); скорее, он рассматривается как процесс или набор инструментов, используемых во многих промышленных приложениях. Следовательно, когда сообщается о несчастных случаях и облучении, данные о случаях, связанных с работниками биотехнологии, включаются в число данных обо всех других случаях, которые происходят в принимающем секторе промышленности (например, в сельском хозяйстве, фармацевтической промышленности или здравоохранении). Кроме того, известно, что сведения о лабораторных инцидентах и ​​несчастных случаях занижаются.

Сообщалось о нескольких заболеваниях, вызванных генетически измененной ДНК; однако они не неизвестны. Сообщалось по крайней мере об одном задокументированном локальном заражении и сероконверсии, когда рабочий получил укол иглой, зараженной рекомбинантным вектором осповакцины (Openshaw et al. 1991).

Вопросы политики

В 1980-х годах в США и Европе появились первые продукты биотехнологии. Генно-инженерный инсулин был одобрен для использования в 1982 г., как и генетически модифицированная вакцина против болезни свиней (Sattelle 1991). Было показано, что рекомбинантный бычий соматотропин (BST) увеличивает надои коровьего молока и вес мясного скота. Были высказаны опасения по поводу здоровья населения и безопасности продуктов, а также адекватности существующих правил для решения этих проблем во всех различных областях, где могут продаваться продукты биотехнологии. NIHG обеспечивают защиту рабочих и окружающей среды на этапах исследований и разработок. Безопасность и эффективность продукта не является обязанностью NIHG. В США в рамках Coordinated Framework потенциальные риски продуктов биотехнологии оцениваются наиболее подходящим агентством (FDA, EPA или USDA).

Споры о безопасности генной инженерии и продуктов биотехнологии продолжаются (Thomas and Myers 1993), особенно в отношении сельскохозяйственных применений и продуктов питания для человека. Потребители в некоторых регионах хотят, чтобы продукция маркировалась, чтобы определить, какие из них являются традиционными гибридами, а какие получены с помощью биотехнологии. Некоторые производители молочных продуктов отказываются от использования молока коров, получающих BST. Он запрещен в некоторых странах (например, в Швейцарии). FDA считает продукты безопасными, но существуют также экономические и социальные проблемы, которые могут быть неприемлемы для населения. BST действительно может создать невыгодное конкурентное положение для небольших ферм, большинство из которых являются семейными. В отличие от медицинских приложений, где может не быть альтернативы генно-инженерному лечению, когда традиционные продукты питания доступны и в изобилии, общественность предпочитает традиционную гибридизацию рекомбинантным продуктам питания. Однако суровые условия и нынешняя нехватка продовольствия во всем мире могут изменить это отношение.

Новые применения технологии для здоровья человека и наследственных заболеваний возродили опасения и создали новые этические и социальные проблемы. Проект «Геном человека», начатый в начале 1980-х годов, создаст физическую и генетическую карту генетического материала человека. Эта карта предоставит исследователям информацию для сравнения «здоровой или нормальной» и «больной» экспрессии генов, чтобы лучше понять, предсказать и найти лекарства от основных генетических дефектов. Технологии генома человека позволили создать новые диагностические тесты на болезнь Хантингтона, кистозный фиброз, рак молочной железы и толстой кишки. Ожидается, что соматическая генная терапия человека скорректирует или улучшит методы лечения наследственных заболеваний. «Отпечатки пальцев» ДНК путем картирования полиморфизма рестрикционных фрагментов генетического материала используются в качестве судебно-медицинских доказательств в случаях изнасилования, похищения людей и убийства. Его можно использовать для доказательства (или, технически, опровержения) отцовства. Его также можно использовать в более спорных областях, например, для оценки вероятности развития рака и сердечных заболеваний для страхового покрытия и профилактического лечения или в качестве доказательства в трибуналах по военным преступлениям или в качестве генетических «жетонов» в армии.

Хотя это технически возможно, работа над экспериментами с зародышевой линией человека (передаваемой из поколения в поколение) не рассматривалась для одобрения в США из-за серьезных социальных и этических соображений. Тем не менее, в США запланированы публичные слушания, чтобы возобновить обсуждение терапии зародышевой линии человека и желаемых улучшений черт, не связанных с заболеваниями.

Наконец, в дополнение к вопросам безопасности, социальным и этическим вопросам, все еще развиваются правовые теории о праве собственности на гены и ДНК и ответственности за использование или неправильное использование.

Необходимо отслеживать долгосрочные последствия выброса различных агентов в окружающую среду. Новые проблемы биологического сдерживания и ареала хозяев возникнут для работы, которая тщательно и должным образом контролируется в лабораторных условиях, но для которой не известны все возможности окружающей среды. Развивающиеся страны, в которых могут отсутствовать адекватные научные знания и/или регулирующие органы, могут оказаться либо не желающими, либо неспособными проводить оценку риска для своей конкретной окружающей среды. Это может привести к ненужным ограничениям или неосмотрительной политике «открытых дверей», что может нанести ущерб долгосрочным выгодам страны (Ho 1996).

Кроме того, важно соблюдать осторожность при введении искусственных сельскохозяйственных агентов в новую среду, где нет мороза или других естественных условий локализации. Будут ли коренные популяции или естественные обменники генетической информации спариваться с рекомбинантными агентами в дикой природе, приводя к передаче сконструированных признаков? Окажутся ли эти черты вредными для других агентов? Каков будет эффект для администраторов лечения? Будут ли иммунные реакции ограничивать распространение? Способны ли сконструированные живые агенты преодолевать видовые барьеры? Сохраняются ли они в среде пустынь, гор, равнин и городов?

Обзор

Современная биотехнология в Соединенных Штатах развивалась в соответствии с согласованными руководящими принципами и местными постановлениями с начала 1970-х годов. Тщательное изучение не выявило неожиданных, неконтролируемых признаков, проявляемых рекомбинантным организмом. Это полезная технология, без которой многие усовершенствования медицины на основе природных терапевтических белков были бы невозможны. Во многих развитых странах биотехнология является главной экономической силой, и вокруг биотехнологической революции выросла целая отрасль.

Медицинские проблемы для работников биотехнологии связаны с определенным риском хозяина, переносчика и ДНК, а также с выполняемыми физическими операциями. До сих пор заболевания рабочих можно было предотвратить с помощью инженерных разработок, методов работы, вакцин и средств биологической защиты, специфичных для риска, оцениваемого в каждом конкретном случае. И существует административная структура для проведения перспективных оценок рисков для каждого нового экспериментального протокола. Вопрос о том, сохранится ли этот послужной список безопасности в области выпуска жизнеспособных материалов в окружающую среду, зависит от постоянной оценки потенциальных экологических рисков — стойкости, распространения, естественных обменников, характеристик клетки-хозяина, специфичности диапазона хозяев для используемых агентов переноса, характера переносимых агентов. вставленный ген и так далее. Это важно учитывать для всех возможных сред и затронутых видов, чтобы свести к минимуму сюрпризы, которые часто преподносит природа.

Назад