Swiss Confederation
Agroscope Reckenholz-TänikonResearch Station ART
Swiss Confederation
Agroscope Reckenholz-TänikonResearch Station ART
Enfoque escalonado para evaluar el
Research Station ARTResearch Station ART
Enfoque escalonado para evaluar el impacto de los cultivos GM sobre
i bj ti
Jö R i
organismos no objetivo
Jörg RomeisAgrocope Reckenholz-Tänikon Research Station ART
Zurich, Switzerland
Nature Biotechnology 26, 203-208 (2008)
Organización Internacional de Control Biológico e Integradode Animales y Plantas Nocivas (IOBC)Sección Regional Paleártica Occidental (WPRS)http://www.iobc-wprs.org
Objetivo
Desarrollar un enfoque científicamenteDesarrollar un enfoque científicamente sólido, genérico y riguroso para la
l ió d i d ltievaluación de riesgo de cultivos transgénicos protegidos contra insectossobre organismos no objetivo, con un énfasis en artrópodos terrestres y que satisfagaen artrópodos terrestres y que satisfaga las necesidades de los encargados de t d i i bi t ltomar decisiones ambientales.
Involucra a científicos de diferentes instituciones (Europa y América del Norte)
Institutos públicos de investigaciónInstitutos públicos de investigación
Industria de la biotecnología agrícola
Agencias Regulatorias
L b t i i l dLaboratorios comerciales de ensayos
El grupo tiene experiencia en evaluación de riesgo ambiental desde una perspectiva de investigación y de regulación
Subgrupos: Temas
Formulación del problema ?
Marco
Selección de especies
Diseño del estudioDiseño del estudio
Formulación del problema
I. Define el alcance de la evaluación de riesgo
Identifica objetivos de evaluación que reflejan objetivos de manejo (objetivos dereflejan objetivos de manejo (objetivos de protección, políticas)
Formulación del problemaI. Define el alcance de la evaluación de riesgo
Identifica objetivos de evaluación queIdentifica objetivos de evaluación que reflejan objetivos de manejo (objetivos de
t ió líti )protección, políticas)
EjemploEjemploObjetivo de manejo: "Protección de la biodiversidad"Obj ti d l ió t ib t bl d lObjetivo de evaluación: atributo mensurable del ambiente; p. ej.: abundancia de ciertos artrópodos no
( )objetivo (NT)
Formulación del problema
I. Define el alcance de la evaluación de riesgo
Identifica objetivos de evaluación que reflejan objetivos de manejo (objetivos dereflejan objetivos de manejo (objetivos de protección, políticas)
Genera hipótesis de riesgo relevantes (cambios a los objetivos de evaluación)
Formulación del problemaI. Define el alcance de la evaluación de riesgo
Identifica objetivos de evaluación que reflejanIdentifica objetivos de evaluación que reflejan objetivos de manejo (objetivos de protección,
líti )políticas)
Genera hipótesis de riesgo relevantes (cambios a los objetivos de evaluación)
Identifica los requerimientos de datos (datos que q ( qofrezcan pruebas sólidas de las hipótesis de riesgo)riesgo)
Formulación del problema
II. Considera los antecedentes disponibles
¿Existen diferencias significativas entre la planta GM y sus comparadores noplanta GM y sus comparadores no transformados, mas allá de los rasgos introducidos?introducidos?
Caracterización del cultivo o la planta
Caracterización agronómica o morfológica• Dormición-LetargoDormición Letargo• Crecimiento• Reproducción• Dispersión de semilla• Dispersión de semilla• Potencial voluntario• Interacciones enfermedades/ insecto-
Análisis de la composición
planta• …
• Macronutrientes y micronutrientes• Tóxicos
Análisis de la composición
• Antinutrientes• …
Formulación del problema
II. Considera los antecedentes disponibles
E i t dif i i ifi ti t l l t¿Existen diferencias significativas entre la planta GM y sus comparadores no transformados, mas allá de los rasgos introducidos?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.
Hipótesis de riesgo típica para una evaluación de riesgo regulatoria
"La proteína Bt expresada no es tóxicaLa proteína Bt expresada no es tóxica para los organismos no objetivo, en las concentraciones presentes en el campo"concentraciones presentes en el campo"
Caracterización de un agente estresante
• Perfil de expresión (tiempo, tejido, nivel, etc.)Perfil de expresión (tiempo, tejido, nivel, etc.)
• Práctica agronómica (ubicación, coordinación, área etc )área, etc.)
Identifica los organismos no objetivo (NTO) que podrían quedar expuestos
Concentraciones de Cry3Bb1 en artrópodos del maíz
Comedoresde mesófilo
Comedoresde floema
del maíz
de mesófilo
Predadores
<0.10.1-1
Predadores
[μg Cry3Bb1
10-1001-100
>100Ot 150 [μg Cry3Bb1
per g DW]Comedores de polenOtros
Meissle & Romeis (2009) Plant Biotechnology Journal 7
Caracterización de un agente estresante• Perfil de expresión (tiempo, tejido, nivel, etc.)• Práctica agronómica (ubicación, coordinación, área, etc.)
Identifica los organismos no objetivo g j(NTO) que podrían quedar expuestos
• Modo de acciónModo de acción• Espectro de actividad contra las plagas (o los NTO)
Identifica los organismos no objetivo (NTO)Identifica los organismos no objetivo (NTO) que podrían ser vulnerables
Si d í l l ió d iSirve de guía para la evaluación de riesgo y los requerimientos de ensayo
Propiedades del marco (cómo hacer los ensayos)
Realizar ensayos de campo¿Hay datos
ensayos)
Realizar estudios en condiciones de semi-campo
¿Hay datossuficientes?
Detenep
Realizar estudios de laboratorio
¿Hay datossuficientes?
rlaspruRealizar estudios de laboratorio
¿Hay datossuficientes?
uebas
Analyser les données dont on dispose
R l bt d t fi i tRecorrer el marco para obtener datos suficientes para tomar una decisión regulatoria
Ejemplo de marcoD
atos suficiendeci
Ensayos de campo
ntes parsiónEnsayos de semi-campo
Estudios de laboratorio ra una Datos previos
EFATE NTO-Soil NTO-Lep NTO-Coleop
No todas las hipótesis necesitan de las mismas pruebas
Comprobación de hipótesis de riesgo
• "Comprobar" no significa que se requiera un nuevo estudio
• Puede que los datos existentes corroboren las qhipótesis de riesgo con la suficiente certeza.
Nature Biotechnology 24, 63-71 (2006)
Comprobación de hipótesis de riesgo
EjemploEjemploExpresión 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)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 proteínasproteínas.
Romeis, Lawo & Raybould (2009) Journal of Applied Entomology 133
Selección de especies
Seleccionar las especies apropiadas que sirvan p p p qcomo sustitutos de organismos no objetivo ecológica y económicamente importantes a losecológica y económicamente importantes a los que se puedan realizar pruebas para aportar d t l t t i d ldatos relevantes a costos proporcionados en el laboratorio
Selección de especies: Criterios
Representación de diferentes funciones ecológicasecológicas
Representación del ambiente receptor
Las especies clave o grupos representativos de dif t f i l id ldiferentes grupos funcionales son conocidos en la mayoría de los sistemas.
Entonces se pueden seleccionar los sustitutos apropiados relevantes para el agro-ecosistema.p p p g
Selección de especies: CriteriosRepresentación de diferentes funciones ecológicas
Representación del ambiente receptorRepresentación del ambiente receptor
Información acerca del agente estresante (especificidad, perfil de exposición)perfil de exposición)
Ej l 1Ejemplo 1Las proteínas Cry3 que brindan protección contra coleópteros plaga (escarabajos de la raíz del maízcoleópteros plaga (escarabajos de la raíz del maíz, gorgojos del capullo de algodón) tienen más tendencia a afectar a otros coleópteros que a especies pertenecientes p q p pa otros grupos taxonómicos.
Selección de especies: CriteriosRepresentación de diferentes funciones ecológicas
Representación del ambiente receptorRepresentación del ambiente receptor
Información acerca del agente estresante (especificidad, perfil de exposición)perfil de exposición)
Ej l 2Ejemplo 2Las abejas domésticas sólo están expuestas a proteínas insecticidas de las variedades del maíz GM, cuando las proteínas están presentes en el polen.
Selección de especies: CriteriosRepresentación de diferentes funciones ecológicas
Representación del ambiente receptorRepresentación del ambiente receptor
Información acerca del agente estresante (especificidad, perfil de exposición)perfil de exposición)
Especies adecuadas para los ensayos
Disponibilidad de métodos para pruebas
Reconocimiento taxonómico
Valores antropocéntricos
Adopción del concepto de especies sustitutas
Diseño experimental: Requerimientos generales
El propósito y los objetivos del estudio deben estar
generales
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 evaluaciónobjetivo de evaluación
Los estudios deben contribuir a la toma de decisiones, reduciendo la incertidumbre en la evaluación de riesgoreduciendo la incertidumbre en la evaluación de riesgo.
Diseño experimental: Evaluación escalonada
Estudios de laboratorio • Prueba de los efectosMaterial de planta transgénica
escalonada
p gToxinas purificadas
- Dosis elevada ("peor escenario d i ió ")
E di di i
de exposición")- Relación dosis-respuesta
Com
p
Estudios en condiciones
de semi-campo
• Estudios tritróficos
• Estudios de ciclo de vida
plejidadEnsayos de campo• Estudios de la dinámica faunística o
de población• La complejidad aumenta los costos
y el trabajo
Ventajas de los estudios de l b t ilaboratorio
Condiciones controladasCondiciones controladas
- condiciones abióticas
- calidad, edad, etc., de los organismos bajo prueba
- control negativo y positivo (umbrales)
=> estandarizado, repetible
Aislamiento del impacto biológico de interésAislamiento del impacto biológico de interés
Condiciones de peor escenario de exposición
Alto número de repeticiones: Alto poder estadístico
Continuo de evaluación de riesgo
Laboratorio Laboratorio extendido y
Campo
estudios en condiciones de semi-campo
Poder para la evaluación del peligro
Continuo de evaluación de riesgo
LaboratorioLaboratorio extendido y estudios en
Campoestudios en condiciones de semi-campo
Aumento en el realismo de la evaluaciónAumento en la complejidad ecológicaReducción de la generalidadg
Poder para la evaluación del peligro
Evaluación de las consecuencias del peligro
Diseño experimental: Consideraciones
(i) Objetivos de medición específicos
Consideraciones
• Dependen del propósito de estudio
• Deben tener relación con los objetivos de evaluaciónj
(ii) Etapa del ciclo de vida que será puesta a prueba
Criterios de selección• Nivel de probabilidad de exposición (adulto vs. larva)p p ( )
• Sensibilidad al compuesto insecticida
• Adecuación para los ensayos (sistema de pruebasAdecuación para los ensayos (sistema de pruebas "validado")
Diseño experimental: ConsideracionesConsideraciones
(iii) Disponibilidad de protocolos de prueba
• Deben estar modificados para responder a :- las vías de exposición oral- el modo de acción de las proteínas insecticidasp
(iv) Validación de la prueba (estándares de control de lid d)calidad)
• Asegura la reproducibilidad, interpretabilidad y calidad del estudio
S i d h t i l GLP (B P á ti• Se recomiendan y hasta se exigen las normas GLP (Buenas Prácticas de Laboratorio)
• Necesidad de que la totalidad del estudio y los datos se puedanNecesidad de que la totalidad del estudio y los datos se puedan reconstruir
Pruebas escalonadas superiores
Realizar sólo cuando :
Di i i á l i tid b l l ió d iDisminuirán la incertidumbre en la evaluación de riesgo
Las justifica la detección de riesgos inaceptables en los ensayos de niveles de evaluación mas bajosensayos de niveles de evaluación mas bajos.
Cuando no son posibles estudios escalonados tempranos
C d d li b j l di i d iCuando se pueden realizar bajo las condiciones de rigor necesarias para producir resultados interpretables
Conclusiones (I) El enfoque asegura la comprobación de hipótesis relevantes claramente establecidas.
La evaluación escalonada de riesgos potenciales con especies sustitutas representativas y supuestos deespecies sustitutas representativas y supuestos de exposición conservadores brinda una base efectiva y rigurosa para la estimación de riesgogu osa pa a a est ac ó de esgo
De este modo, se minimiza la posibilidad de falsos negativos que podrían resultar en la liberación de plantas GM conque podrían resultar en la liberación de plantas GM con efectos indeseados.
Conclusiones (II)
El enfoque minimiza la recolección de datos irrelevantes para la evaluación de riesgopara 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
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