Průmyslové využití Geneticky Modifikovaných Mikroorganismů Jaroslav Maršálek

definice a legislativa GMM typické rysy GMM možnosti a oblasti využití GMM přínosy a rizika využívání GMM typy GMM potenciální využití GMM v průmyslu fermentace zařízení pro uzavřené nakládání s GMM závěr

definice a legislativa GMM Pro posouzení zda se jedná o GMO/GMM či nikoliv, je rozhodující metoda, kterou byl ten který organismus připraven

definice a legislativa GMM

definice a legislativa GMM Mikrobiologická jednotka schopná rozmnožování nebo přenosu dědičného materiálu včetně virů, viroidů, živočišných a rostlinných buněk v kultuře, jejíž dědičný materiál byl změněn genetickou modifikací ( 2 odst e.)

definice a legislativa GMM organismus, s výjimkou lidských bytostí, jehož genetický materiál byl změněn způsobem, jehož se přirozenou cestou nedosáhne pářením ani přirozenou rekombinací; směrnice 2001/18/EC

definice a legislativa GMM 2b)

typické rysy GMM velikost organismů ve zlomcích mm ( identifikace, zabránění rozšíření do prostředí ) množství organismů 10 6-10 10 v cm 3 ( ml ) práce s populacemi, nikoliv s jedinci nebezpečnost (kategorie rizika : podle zákona 78/2004 Sb.) I. bez rizika II. nízké riziko III. riziko, které může být odstraněno jen náročnými zásahy IV. riziko škodlivého působení nutná úroveň uzavření a speciální opatření přehled biologických činitelů web stránky : American Biological Safety Association (http://www.absa.org) European Community Classification (http://www.bacterio.cict.fr) (http://www.bacterio.net/-hazard.html#group1) charakter práce s GMM sterilní prostředí speciální metody ( kultivace, identifikace, likvidace ) zařízení

možnosti využití GMM přímá produkce GMM přímé využití GMM (produkce krmiv, zdroj biologicky aktivních látek, biosenzory) kultivace GMM produkce požadované látky a její isolace jakožto finálního produktu (API, excipient) kultivace GMM produkce látky, která se pak dále využívá v průmyslu (enzymy) mikroorganismy jako zdroj genů pro organismy jiných skupin (Pseudomonas. Agrobacter) oblasti využití GMM farmaceutická produkce, diagnostika produkce potravin a krmiv průmysl kosmetický, produkce enzymů životní prostředí

přínosy využívání GMM možnost produkce biologicky aktivních látek objem produkce variace nové látky akceptance (Kosher, Halal : enzymy, insulin) dostupnost a příznivá cena kontrola produkce konkurence rizika využívání GMM únik mikroorganismů horizontální přenos genů ( právě přirozenými procesy ) vedlejší produkty - odpady ( plynné tekuté pevné ) rizika pro výrobce (cena vývoje) neočekávané vlastnosti a interakce

typy GMM viry bakterie plísně, houby kvasinky řasy buněčné kultury

potenciální využití GMM v průmyslu viry : výroba vakcín atenuované ( oslabené ) reassortant ( rekonstruované ) viry = snížení třídy rizika

potenciální využití GMM v průmyslu E. coli : aminokyseliny, biologicky aktivní látky (carnitin, kys. hyaluronová) produkce enzymů pro průmysl (farmaceutický, potravinářský) výroba meziproduktu (nukleosid) pro výrobu anti HIV preparátu výroba poly-a monoklonálních protilátek lidský insulin enzymy použitelné při odstraňování problémových látek z vod (HLD)

potenciální využití GMM v průmyslu Agrobacterium/Rhizobium : biologicky aktivní látky enzymy (farmaceutický pr.) L-Carnitin koenzym Q 10 - zde jsou ve hře i jiné rody bakterií a kvasinek (Gluconobacter, Paracoccus ) zdroj genů přenašeč genů do rostlin

potenciální využití GMM v průmyslu Brevibacterium : rod Bacillus : aminokyseliny zrání sýrů vitamin B 2, enzymy pro potravinářský, textilní, papírenský průmysl, antibiotika (BCT), medicina, kosmetika (HA). B. amyloliquefaciens B. licheniformis

potenciální využití GMM v průmyslu Aspergillus : enzymy pro potravinářství Bakterie mléčného kvašení : např. Lactobacillus, Lactococcus L. casei L. bulgaricus JM 121101

potenciální využití GMM v průmyslu kvasinky (Pichia, Saccharomyces) : produkce enzymů (D-amino acid oxidase, Glutaryl-7-ACA acylase ) 7-aminocephalosporanic acid např. transformace β-laktamových antibiotik příprava biokatalyzátorů

příklady využití GMM v průmyslu Trichoderma - výroba potravinářských enzymů (celuláza, β glukanáza, xylanáza )

příklady využití GMM v průmyslu buněčné kultury výroba vakcín produkce rekombinantních proteinů produkce mono-, polyklonálních protilátek kmenové buňky myší embryonální fibroblasty transformované lidské ledvinové buňky lidské T-lymfocyty Vero cell line (Cercopithecus aethiops) Chinese hamster ovary (CHO) cells)

potenciální využití GMM v průmyslu prostředí likvidace odpadů, havárií a pod Pseudomonas Escherichia coli

potenciální využití GMM v průmyslu bioremediace, rhizomediace využití biologických procesů (zejména biodegradace) k řešení enviromentálních problémů biodegradace : přirozený proces (mikrobiální) rozklad látek znečišťujících prostředí Pseudomonas (putida as class1 ) : rozkládání ropy na uhlovodíky, polychlorované sloučeniny( PCB ), Cl- a CH 3 - aromatické sloučeniny ( životnost aktivního kalu v ČOV ) organomercurials cyanobakterie (sinice) : vodní květ rozklad pesticidů, výhledově i aktivní látky (cytostatika, virocidní l.) E.coli : odstraňování fosfátů Rhodococcus : PCB, fenoly JM-050302 : 21

potenciální využití GMM v průmyslu potravinářský průmysl - potenciální využití mléčné výrobky ( jogurty sýry ) : Lactobacillus, Lactococcus, NIVA Enterococcus, Streptococcus, Pediococcus, Kluyveromyces marxianus var.lactis, Brevibacterium pekárenský průmysl : enzymy (viz dále) Saccharomyces cerevisiae kvašené nápoje : Saccharomyces cerevisiae

potenciální využití GMM v průmyslu potravinářský průmysl doplňky výživy vitamíny : Bacillus, Pseudomonas putida, Euglena gracilis, Saccharomyces cereviceae, Saccharomyces uvarum aminokyseliny : Brevibacterium GM (Streptomyces) biologicky aktivní látky : Spirulina ochucovadla : Aspergillus oryzae Spirulina Euglena gracilis

potenciální využití GMM v průmyslu těžba kovů barevné kovy, odsiřování uhlí Thiobacillus : Cu Desulfovibrio : koroze, ochrana kovů

potenciální využití GMM v průmyslu zemědělství a (lesnictví) - především jako zdroj genů a vektorů. biopesticidy : biohnojiva : Rhizobium, Azospirilium rezistence mráz (mandloně, broskve, jahody) Pseudomonas syringae papaja : rezistence ringspot virus maniok : rezistence proti VM skupina množství preparátů bakterie 153 z toho Bacillus 125 Pseudomonas 19 kvasinky 1 houby 29 z toho Beauveria 6 Lagenidium 4 Trichoderma 8 protozoa 3 viry 6

potenciální využití GMM v průmyslu biosenzory Vibrio fisheri (detekce toxinů - bioluminiscence) Medical : T

fermentace typický fermentor zajištění sterility (sterilizace, přetlak, čištění, cross kontaminace) vzduch (dodávka, sterilizace) míchání (kontrola regulace) kontrola teploty kontrola ph měření rozp.kyslíku (po 2 ) kontrola pěny příkrmy (různý typ dávkování a regulace) analýza out air (O 2, CO 2 ) další on line analýzy (substrát, meziprodukt, produkt, side produkt)

příklady fermentačních výrob výroba léčiv = výroba API steroid (kontrola porodnosti - batch) substance jako základ anti-aids léku, - fed batch výroba klasických antibiotik fed batch výroba enzymů např. enzymy modifikující b-laktamová antibiotika, enzymy pro potravinářský, koželužnický, textilní i papírenský průmysl, bioremediace potravinářství klasické kvašení (pivo, víno, etanol) mléčný průmysl výroba doplňků potravin a krmiv (aminokyseliny) fed batch biotransformace, klasická fermentace

příklad fermentační linky Mikrobiologická lab. Baňky příprava media Fermentace POT AF OT XA kys příprava P1 roztoku E-duct sklad XB base P1 tanky FT tanky ke zpracování

zařízení pro uzavřené nakládání s GMM

závěr charakter GMM specifické rysy práce výhody i rizika nutná rizikoanalýza (FMEA) (výhody převyšují : efektivita, dostupnost) technická a organizační zabezpečení, (GMO, QMS, GMP,) vycházející především z analýzy rizika