Enfoque escalonado para evaluar el impacto de los cultivos GM sobre organismos no objetivo

Transcripción

1 Swiss Confederation Agroscope Reckenholz-Tänikon Research Station ART Enfoque escalonado para evaluar el impacto de los cultivos GM sobre organismos no objetivo Jörg Romeis Agrocope Reckenholz-Tänikon Research Station ART Zurich, Switzerland

2 Nature Biotechnology 26, (2008) Organización Internacional de Control Biológico e Integradode Animales y Plantas Nocivas (IOBC) Sección Regional Paleártica Occidental (WPRS)

3 Objetivo Desarrollar un enfoque científicamente sólido, genérico y riguroso para la evaluación de riesgo de cultivos transgénicos protegidos contra insectos sobre organismos no objetivo, con un énfasis en artrópodos terrestres y que satisfaga las necesidades de los encargados de tomar decisiones i ambientales.

4 Involucra a científicos de diferentes instituciones (Europa y América del Norte) Institutos públicos de investigación Industria de la biotecnología agrícola Agencias Regulatorias Laboratorios comerciales de ensayos El grupo tiene experiencia en evaluación de riesgo ambiental desde una perspectiva de investigación y de regulación

5 Subgrupos: Temas Formulación del problema? Marco Selección de especies Diseño del estudio

6 Formulación del problema I. Define el alcance de la evaluación de riesgo Identifica objetivos de evaluación que reflejan objetivos de manejo (objetivos de protección, políticas)

7 Formulación del problema I. Define el alcance de la evaluación de riesgo Identifica objetivos de evaluación que reflejan objetivos de manejo (objetivos de protección, políticas) Ejemplo Objetivo de manejo: "Protección de la biodiversidad" Objetivo de evaluación: atributo t mensurable del ambiente; p. ej.: abundancia de ciertos artrópodos no objetivo (NT)

8 Formulación del problema I. Define el alcance de la evaluación de riesgo Identifica objetivos de evaluación que reflejan objetivos de manejo (objetivos de protección, políticas) Genera hipótesis de riesgo relevantes (cambios a los objetivos de evaluación)

9 Formulación del problema I. Define el alcance de la evaluación de riesgo Identifica objetivos de evaluación que reflejan objetivos de manejo (objetivos de protección, políticas) Genera hipótesis de riesgo relevantes (cambios a los objetivos de evaluación) Identifica los requerimientos de datos (datos que ofrezcan pruebas sólidas de las hipótesis de riesgo)

10 Formulación del problema II. Considera los antecedentes disponibles Existen diferencias significativas entre la planta GM y sus comparadores no transformados, mas allá de los rasgos introducidos?

11 Caracterización del cultivo o la planta Caracterización agronómica o morfológica Dormición-Letargo Crecimiento Reproducción Dispersión de semilla Potencial voluntario Interacciones enfermedades/ insectoplanta Análisis de la composición Macronutrientes y micronutrientes Tóxicos Antinutrientes

12 Formulación del problema II. Considera los antecedentes disponibles Existen diferencias i significativas ifi entre la planta GM y sus comparadores no transformados, mas allá de los rasgos introducidos? Si la respuesta es NO, la ERA se enfoca en el rasgo expresado como agente estresante (proteína insecticida). Si la respuesta es SI, entonces las características nuevas o diferentes de la planta se convierten en agentes estresantes adicionales que también necesitan evaluación.

13 Hipótesis de riesgo típica para una evaluación de riesgo regulatoria "La proteína Bt expresada no es tóxica para los organismos no objetivo, en las concentraciones presentes en el campo"

14 Caracterización de un agente estresante Perfil de expresión (tiempo, tejido, nivel, etc.) Práctica agronómica (ubicación, coordinación, área, etc.) Identifica los organismos no objetivo (NTO) que podrían quedar expuestos

15 Concentraciones de Cry3Bb1 en artrópodos del maíz Comedores de floema Comedores de mesófilo Predadores Otros Comedores de polen < > [μg Cry3Bb1 per g DW] Meissle & Romeis (2009) Plant Biotechnology Journal 7

16 Caracterización de un agente estresante Perfil de expresión (tiempo, tejido, nivel, etc.) Práctica agronómica (ubicación, coordinación, área, etc.) Identifica los organismos no objetivo (NTO) que podrían quedar expuestos Modo de acción Espectro de actividad contra las plagas (o los NTO) Identifica los organismos no objetivo (NTO) que podrían ser vulnerables Si d í l l ió d i Sirve de guía para la evaluación de riesgo y los requerimientos de ensayo

17 Propiedades del marco (cómo hacer los ensayos) Realizar ensayos de campo Hay datos suficientes? Realizar estudios en condiciones de semi-campo Realizar estudios de laboratorio Hay datos suficientes? Hay datos suficientes? Analyser les données dont on dispose Detene r las pru uebas R l bt d t fi i t Recorrer el marco para obtener datos suficientes para tomar una decisión regulatoria

18 Ejemplo de marco Ensayos de campo Ensayos de semi-campo Estudios de laboratorio Datos previos Datos suficien ntes par ra una decisión EFATE NTO-Soil NTO-Lep NTO-Coleop No todas las hipótesis necesitan de las mismas pruebas

19 Comprobación de hipótesis de riesgo "Comprobar" no significa que se requiera un nuevo estudio Puede que los datos existentes corroboren las hipótesis de riesgo con la suficiente certeza. Nature Biotechnology 24, (2006)

20 Comprobación de hipótesis de riesgo Ejemplo Expresión de proteína Cry en un cultivo nuevo (p. ej.: expresión de Cry1Ab en el guandú-cajanus cajan) Recolectar datos nuevos acerca de la expresión de la proteína Revisar los datos existentes sobre la fauna relacionada con el cultivo en el área propuesta para cultivar (p. ej.: la India) Los datos existentes acerca de la toxicidad de la proteína Cry (recolectados para las evaluaciones de riesgo del algodón y el maíz) pueden ser suficientes para demostrar bajo riesgo para las especies que no son plagas del guandú que expresan dichas proteínas. Romeis, Lawo & Raybould (2009) Journal of Applied Entomology 133

21 Selección de especies Seleccionar las especies apropiadas p que sirvan como sustitutos de organismos no objetivo ecológica y económicamente importantes alos que se puedan realizar pruebas para aportar datos relevantes a costos proporcionados en el laboratorio

22 Selección de especies: Criterios Representación de diferentes funciones ecológicas Representación del ambiente receptor Las especies clave o grupos representativos de diferentes grupos funcionales son conocidos en la mayoría de los sistemas. Entonces se pueden seleccionar los sustitutos apropiados p relevantes para el agro-ecosistema. g

23 Selección de especies: Criterios Representación de diferentes funciones ecológicas Representación del ambiente receptor Información acerca del agente estresante (especificidad, perfil de exposición) Ejemplo 1 Las proteínas Cry3 que brindan protección contra coleópteros plaga (escarabajos de la raíz del maíz, gorgojos del capullo de algodón) tienen más tendencia a afectar a otros coleópteros que a especies pertenecientes a otros grupos taxonómicos.

24 Selección de especies: Criterios Representación de diferentes funciones ecológicas Representación del ambiente receptor Información acerca del agente estresante (especificidad, perfil de exposición) Ejemplo 2 Las abejas domésticas sólo están expuestas a proteínas insecticidas de las variedades del maíz GM, cuando las proteínas están presentes en el polen.

25 Selección de especies: Criterios Representación de diferentes funciones ecológicas Representación del ambiente receptor Información acerca del agente estresante (especificidad, perfil de exposición) Especies adecuadas para los ensayos Disponibilidad de métodos para pruebas Reconocimiento taxonómico Valores antropocéntricos Adopción del concepto de especies sustitutas

26 Diseño experimental: Requerimientos generales El propósito y los objetivos del estudio deben estar claramente definidos (dirigidos por la formulación del problema) El estudio debe proporcionar datos que sean interpretables y que puedan ser relacionados con un objetivo de evaluación Los estudios deben contribuir a la toma de decisiones, reduciendo la incertidumbre en la evaluación de riesgo.

27 Diseño experimental: Evaluación escalonada Estudios de laboratorio Prueba de los efectos Material de planta transgénica Toxinas purificadas - Dosis elevada ("peor escenario de exposición") ió - Relación dosis-respuesta Estudios en condiciones i de semi-campo Ensayos de campo Estudios tritróficos Estudios de ciclo de vida Estudios de la dinámica faunística o de población La complejidad aumenta los costos y el trabajo Comp plejidad

28 Ventajas de los estudios de laboratorio Condiciones controladas - condiciones abióticas - calidad, edad, etc., de los organismos bajo prueba - control negativo y positivo (umbrales) => estandarizado, repetible Aislamiento del impacto biológico de interés Condiciones de peor escenario de exposición Alto número de repeticiones: Alto poder estadístico

29 Continuo de evaluación de riesgo Laboratorio Laboratorio extendido y estudios en condiciones de semi-campo Campo Poder para la evaluación del peligro

30 Continuo de evaluación de riesgo Laboratorio Laboratorio extendido y estudios en condiciones de semi-campo Campo Aumento en el realismo de la evaluación Aumento en la complejidad ecológica Reducción de la generalidad Poder para la evaluación del peligro Evaluación de las consecuencias del peligro

31 Diseño experimental: Consideraciones (i) Objetivos de medición específicos Dependen del propósito de estudio Deben tener relación con los objetivos de evaluación (ii) Etapa del ciclo de vida que será puesta a prueba Criterios de selección Nivel de probabilidad de exposición (adulto vs. larva) Sensibilidad al compuesto insecticida Adecuación para los ensayos (sistema de pruebas Adecuación para los ensayos (sistema de pruebas "validado")

32 Diseño experimental: Consideraciones (iii) Disponibilidad de protocolos de prueba Deben estar modificados para responder a : - las vías de exposición oral - el modo de acción de las proteínas insecticidas (iv) Validación de la prueba (estándares de control de calidad) d) Asegura la reproducibilidad, interpretabilidad y calidad del estudio Se recomiendan y hasta se exigen las normas GLP (Buenas Prácticas de Laboratorio) Necesidad de que la totalidad del estudio y los datos se puedan Necesidad de que la totalidad del estudio y los datos se puedan reconstruir

33 Pruebas escalonadas superiores Realizar sólo cuando : Disminuirán i i la incertidumbre en la evaluación de riesgo Las justifica la detección de riesgos inaceptables en los ensayos de niveles de evaluación mas bajos. Cuando no son posibles estudios escalonados tempranos Cuando se pueden realizar bajo las condiciones i de rigor necesarias para producir resultados interpretables

34 Conclusiones (I) El enfoque asegura la comprobación de hipótesis relevantes claramente establecidas. La evaluación escalonada de riesgos potenciales con especies sustitutas representativas y supuestos de exposición conservadores brinda una base efectiva y rigurosa para a la estimación de riesgo De este modo, se minimiza la posibilidad de falsos negativos que podrían resultar en la liberación de plantas GM con efectos indeseados.

35 Conclusiones (II) El enfoque minimiza la recolección de datos irrelevantes para la evaluación de riesgo Haciendo uso máximo de la información que está disponible La decisión acerca de riesgos aceptables se puede tomar en un período de tiempo razonable