TEMA BROJA

M. Rajković

Biotehnologija / Molekularna biotehnologija između služenja čoveku i moguće zloupotrebe

Priroda se (ne) može pokoriti?

Živimo u epohi neslućenog tehnološkog napretka na svim poljima. Nekada su nauka i umetnost išle ruku pod ruku. Skulptura Đoke Jovanovića Nauka i umetnost iz 1942, (koju je smatrao svojim najboljim delom) još uvek u holu SANU, simbolizuje tu dugu novovekovnu tradiciju. Ali, ovo nije više vreme umetnosti. Danas bi na njenom mestu više priličila personifikacija nauke i tehnologije, dva moderna vrhovna božanstva koja, poput mitološkog Janusa, imaju dva lica. Primer molekularne biotehnologije je više nego slikovit. Njene primene na korist čoveku su ogromne, a one druge, ako izmaknu kontroli, zastrašujuće. Rizici i posledice mogu se svesti na pitanje: Ima li čovečanstvo potrebe za genetički modifikovanim organizmima? Ili, šta je krajnji cilj biotehnologije?

Sve svetske prognoze oko osnova tehnologije ovog veka slažu se u tome da će upravo molekularna biotehnologija biti pokretačka snaga razvoja savremene civilizacije - navodi u jednom svom radu Ljubiša Topisirović, redovni profesor Biološkog fakulteta Univerziteta u Beogradu i naučni savetnik Instituta za molekularnu genetiku i genetičko inženjerstvo u penziji. - Razlog za ovakve prognoze leži u izazovima i potrebama današnjeg sveta: da industrijske sirovine dobija iz obnovljivih izvora a ne iz fosilnih goriva čije su količine ograničene; da dobije nove razgradljive materijale (bioplastika, biočelik), alternativne oblike energije (korišćenje sekundarne biomase i ostalih otpadaka raznog porekla za proizvodnju gasa, alkohola i vodonika), da unapredi poljoprivrednu proizvodnju, proizvodi nove antibiotike, vakcine, lekove i dijagnostička sredstva; prečišćava otpadne vode i oživljava zagađeno zemljište.

Stoga je, prema njegovim rečima, realno očekivati da će korišćenje znanja molekularne biologije, koje je omogućilo razvoj genetičkog inženjerstva i molekularne biotehnologije, biti “glavni potencijal” za rešavanje pomenutih izazova. Upravo je genetičko inženjerstvo unapredilo biotehnološke procese i dalo početni impuls razvoju molekularne biotehnologije kao nove naučne discipline. Genetičko inženjerstvo omogućava manipulaciju genima ili bakterijama gena i prebacivanjem tih gena iz jedne biološke vrste u drugu, što se u prirodi ne može spontano dešavati. S druge strane, navodi naš sagovornik, moguće je konstruisati himerne gene (npr., jedan deo gena koji kodira proteinazu je poreklom iz jedne, a drugi deo gena koji kodira isti enzim iz druge vrste) i tako konstruisane gene ubaciti u živi organizam.

GMO organizmi

Organizmi čiji je genetički materijal promenjen na način koji se ne dešava u prirodi, kod kojih je izmena u genetičkom materijalu ostvarena korišćenjem genetičkog inženjerstva, nazivaju se opštim imenom genetički modifikovani organizmi (GMO). Prvi rezultat molekularne biotehnologije je upravo konstrukcija različitih genetički modifikovanih organizama. GMO su novi biološki sistemi koji nisu mogli nastati spontano u prirodi i koji se mogu koristiti u biotehnološkim procesima.
-Umesto da se samo izoluju određeni proizvodi koje neki organizam već sintetiše, objašnjava prof. Topisirović, sada je moguće od mikroorganizama, biljnih ili životinjskih ćelija napraviti "biološke fabrike" koje će proizvoditi veliku količinu ekonomski vrednih jedinjenja kao što su proteini, vitamini, aminokiseline, antibiotici i dr.
Genetičko inženjerstvo je mnogostruko doprinelo razvoju molekularne biotehnologije, a njegov najveći prinos se ogleda u dobijanju proizvoda koje je na drugi način teško, skupo ili nemoguće dobiti. Odluka o primeni genetičkog inženjerstva za poboljšanje postojeće biotehnološke proizvodnje ili razvoj novog biotehnološkog postupka, kaže Topisirović, zavisi od tehno-ekonomske analize celokupnog procesa koji se želi unaprediti. Ta analiza treba da sadrži informacije o raspoloživom tržištu za biotehnološki proizvod (potreba za specifičnim proizvodom, u kojoj količini i kojoj godišnjoj dinamici); o dostupnosti i ceni sirovinskog materijala za biotehnološke procese; o razlozima neefikasnosti biotehnološkog postupka koji je već u upotrebi; o postojanju uslova za uspešnu primenu genetičkog inženjerstva, negativnim efektima na životnu sredinu, i onu najvažniju, o sigrunosti korišćenja dobijenog proizvoda.

-Nisu nerealna očekivanja, tvrdi prof. Topisirović, da će se primenom molekularne biotehnologije današnje biotehnologije učiniti efikasnijim i ekonomičnijim. Danas se u svetu pod molekularnom biotehnologijom upravo podrazumevaju tehnološki procesi zasnovani na GMO i veliki broj kompanija je orijentisao svoja istraživanja i razvoj u ovoj oblasti.
Već krajem XX veka, veliki broj kompanija koji je svoju proizvodnju zasnivao na biotehnologiji počeo je da koristi razne oblike genetički modifikovanih organizama, od bakterija do ljudskih ćelija. Među prvima se na američkom tržištu pojavio GM paradajz, otporan na glavne štetočine, omekšavanje i truljenje, koji se dugo može držati u hladnjačama. “Otkriveno je tokom 80-ih da je za truljenje odgovoran enzim poligalakturonaza, koji razlaže pektin u zidu čelije ploda”, objašnjava prof. Topisirović. “Godine 2012, konstruisana je GM jabuka, nazvana Nonbrowing Arctic apple, čiji plodovi ne tamne tokom čuvanja.  U ovoj jabuci nema stranih gena, samo joj je inaktiviran gen za enzim poligalakturonazu.”

U cilju poboljšavanja nutritivne vrednosti hrane konstruisana je GM soja, koja ima poboljšan sastav ulja i već se koristi u Kanadi, GM kasava koja ima povećanu količinu nutrijenata (gvožđe, cink i vitamin A). Više od 250 miliona Afrikanaca skrobom bogate krtole kasave koristi za ishranu kao glavni izvor kalorija, a njena prirodna forma obezbeđuje manje od 30 odsto potrebne dnevne količine proteina. Smatra se da 50 odsto svetske populacije ne unosi dovoljno vitamina hranom koju trenutno jede. GM biljke su jedan od izbora na koji način se može povećati količina vitamina u ishrani na tim područjima.
Zrna GM kukuruza (jedan varijetet belog kukuruza) koji se gaji u Južnoj Africi sadrže tri vitamina: 169 puta više β-karotena, 6 puta više askorbata i duplo više folata nego u netransformisanoj biljci. Iz istog razloga je konstruisan “zlatni” pirinač (golden rice), koji sadrži velike količine β-karotena, a koji ljudski organizam prevodi u vitamin A. Tokom 2011. konstruisane su biljke otporne na nebiološke stresove, kao što su sušni uslovi, mraz ili visok salinitet zemljišta, koji najviše utiču na obim agrarne proizvodnje u svetu.
Rekombinantne vakcine različitog tipa se već komercijalno proizvode korišćenjem genetički modifikovanih bakterija, kvasaca i animalnih ćelija. “Biljke su identifikovane kao veoma dobar objekat za komercijalnu proizvodnju rekombinantnih proteina. Samo u prvoj dekadi ovog veka više od 100 rekombinantnih proteina, uključujući i antigene, sintetisano je u različitim biljnim tkivima. Prvi eksperiment koji je pokazao da se vakcina može proizvoditi u biljkama izvršen 1990, kada je u duvanu eksprimiran antigen A (SpaA) iz bakterije Streptococcus mutans, izazivača karijesa u ljudi. Stoga su GM biljke, uključujući i delove koji se koriste u ishrani, uzete kao izvanredna alternativa za proizvodnju vakcina i sa ekonomskog aspekta.

Jestive vakcine

Banana je, primera radi, idealna biljka za proizvodnju “jestivih vakcina” s obzirom na prednosti koje ima, navodi prof. Topisirović. Mogu je jesti odrasli i deca, dostupna je cele godine, raste u tropskim i suptropskim uslovima u kojima živi velika populacija koja pati od hepatitisa B (ima oko 350 miliona hroničnih nosilaca, a ovaj broj se svake godine povećava za novih 20 miliona ). S druge strane, kultivisana banana nema seme, razmnožava se vegetativno i nema opasnosti od rasejanja transgena po životnu sredinu.
Nekoliko kompanija i laboratorija u svetu radi na konstrukciji GM biljaka za proizvodnju bioplastike i biogoriva. GM krompir, pod nazivom “amflora” za proizvodnju specijalnog skroba u industriji konstruisan je još avgusta 1996. u nemačkoj kompaniji BASF. Nemodifikovani krompir se satoji od dve komponente (amiloza i amilopektin u odnosu 20:80) koje imaju različite fizičko-hemijske osobine. Kormpir “amflora” proizvodi samo amilopektin, što daje krompiru mnogo bolje osobine za industrijsku primenu, kao što je proizvodnja sjajnog, uglačanog papira. Transgena detelina, konstruisana prebacivanjem tri gena za sintezu polihidroksibutirata (PHB) iz bakterije Ralstonia eutropha, sintetiše bioplastiku u količini od 40% suve mase. Konstruisane su transgene biljke koje proizvode specifične hemikalije.

Jedna od strategija za dobijanje novih materijala je, veli Topisirović, korišćenje transgenih životinja. Tako je u kompaniji Nexia Biotechnologies (Kanada) 2001. konstruisana koza sa genom za sintezu svilenog vlakna pauka. Paukov gen je jedan od 70.000 gena koze i ne utiče na njen izgled. Svilena vlakna pamuka se izlučuju s mlekom transgenih koza. Jedna transgena koza može sintetisati 7 gr svilenih paukovih vlakana dnevno. Skupljanjem svilenih vlakana iz mleka i njihovim upredanjem dobio se novi matrijal nazvan biočelik, koji je izuzetno lak, čvsrt i rastegljiv, lakši od čelika i plastičnih materijala, a mnogo otporniji na naprezanje. Može se koristiti u izradi medicinskih pomagala (napr., veštačke tetive, kukovi).
Molekularna biotehnologija je omogućila konstrukciju i transgenih zečeva, svinja, ovaca, krava. Prof. Ljubiša Topisirović navodi tri razloga za konstrukciju transgenih životinja. Prvi je bio da se dobiju životinjski model sistemi za izučavanje molekularnih osnova bolesti. Drugi, da se zameni tadicionalan način ukrštanja i selekcije novih rasa, što je bio vremenski dug proces i u mnogo slučajeva neprecizan, i dobiju domaće životinje koje će imati poboljšane ili razvijene nove ekonomski značajne osobine (npr., efikasnije iskorišćavati unetu hranu, davati meso sa manje masnoće i holesterola, dorastati veličinu prihvatljivu za tržište, biti otporne na današnje bolesti koje desetkuju populaciju i ostvareni profit). Treći razlog je korišćenje takvih životinja kao bioreaktora za dobijanje farmaceutika (humanih proteina, npr.) ili kao izvora ksenotransplantata.

U ovom pregledu iznete su samo neke mogućnosti molekularne biotehnologije koje su već zaživele u praksi. Razvijanje potencijala genetičkog inženjerstva svakako se ne završava dosad postignutim rezultatima. Međutim, to otvara ozbiljno pitanje: Da li je današnja civilizacija, sa etičke tačke gledišta, spremna da ne zloupotrebi biotehnologiju po čovečanstvo u negativne svrhe. To je osnovno pitanje, smatra prof. Ljubiša Topisirović i pita:
-Poređenja radi, da li je Marija Kiri ikada pomislila da će se izučavanje radioaktivnosti iskoristiti za pravljenje atomske bombe? Sigurno da nije, nego je to potreba čoveka da izučavanjem procesa s kojima se sreće ili koji ga okružuju kako bi ih razumeo.

Osnovna etička pitanja

Nesporno je da molekularna biotehnologija nudi fantastične mogućnosti, ali i u pozitivnom i negativnom smislu po čoveka. Neizvesno je koja orijentacija će prevladati. Kako uspostaviti regulativu koju će svi koji su uključeni u rad u molekularnoj biotehnologiji poštovati? Kompleksnost ekosistema i multicelularnih organizama, kako Lj. Topisirović piše u jednom radu, čini veoma teškim da se uradi predviđanje potencijalnog negativnog efekta na njih sa dovoljnom pouzdanošću, a još nije potpuno razvijen ni pouzdan sistem praćenja prisustva GMO u životnoj sredini, kao i metode za praćenje efekta na ljudsko zdravlje.
Stoga se osnovna etička pitanja na koja se već traži odgovor mogu formulisati na tri opšta nivoa: posledica po zdravlje čoveka, životinja i životnu sredinu; socijalne i ekonomske posledice i obima odgovornosti naučnika koji se bave tom oblašću.
Interesantna je izreka ekonomiste Frica Šumahera (Fritz Schumacher, 1911-1977) koji je u svojoj knjizi Malo je lepo (Small is Beautiful) napisao: “Savremeni čovek ne doživljava sebe kao deo prirode, već kao spoljnu silu usmerenu da pokori prirodu. On čak priča o borbi sa prirodom, zaboravljajući da, ako pobedi u toj borbi, naći će sebe na gubitničkoj strani”.
Ni profesor Topisirović nema dilemu: “Ako je korišćenje različitih GMO osnova rešavanja problema savremene civilizacije, a moje mišljenje je da to jeste, ipak ostaje pitanje: Da li je savremeni čovek spreman da razume prirodu u kojoj živi i da odustane od zloupotrebe GMO u bilo kom obliku, već da koristi njihov potencijal za dobrobit čovečanstva u celini?” 

M. Rajković

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"