Riesgos y daños asociados a las nuevas biotecnologías

La investigación en impulsores genéticos avanza rápidamente, y las aplicaciones propuestas probablemente continuarán ampliándose a medida que las herramientas de edición del genoma como CRISPR se vuelven más refinadas. Nueva información científica y perspectivas públicas surgen casi mensualmente acerca del uso y la aplicación de la investigación sobre impulsores genéticos. La naturaleza dinámica y rápidamente cambiante de este campo es alentadora y también motivo de preocupación. Los organismos modificados mediante impulsores genéticos prometen servir para abordar desafíos persistentes o problemas difíciles de resolver, como la erradicación de enfermedades transmitidas por vectores y la conservación de especies amenazadas y especies en peligro. Pero la presunta eficiencia de los organismos modificados mediante impulsores genéticos puede llevar a clamar por su liberación al ambiente en situaciones percibidas como críticas antes de que haya un conocimiento adecuado de sus efectos ecológicos, y antes de que se establezcan planes de mitigación para atender las consecuencias dañinas no deseadas asociadas. Se necesitará de evaluación y análisis continuo de las consideraciones de los aspectos sociales, ambientales, legales y éticos de los impulsores genéticos para desarrollar esta tecnología de manera responsable y adaptar la investigación y la gobernanza a los desafíos complejos y emergentes del campo.

Gene drive research is advancing rapidly, and the proposed applications will likely continue to expand as genome editing tools such as CRISPR become more refined. New scientific information and public perspectives arise almost on a monthly basis concerning the use and application of gene drive research. The fast-moving nature of this field is both encouraging and a point of concern. Gene-drive modified organisms hold promise for addressing persistent or difficult-to-solve challenges, such as the eradication of vector-borne diseases and the conservation of threatened and endangered species. But the presumed efficiency of gene-drive modified organisms may lead to calls for their release in perceived crisis situations before there is adequate knowledge of ecological effects, and before mitigation plans for unintended harmful consequences are in place. Continuous evaluation and assessment of the social, environmental, legal, and ethical considerations of gene drives will be needed to develop this technology responsibly and adapt research and governance to the field’s complex and emerging challenges.

Pese a ser una tecnología eficiente, sencilla y barata para editar el genoma de cualquier organismo, el sistema CRISPR / Cas, plantea muchos problemas éticos y regulatorios más allá del uso para manipular células de línea germinal humana.

CRISPR/Cas, being an efficient, simple, and cheap technology to edit the genome of any organism, raises many ethical and regulatory issues beyond the use to manipulate human germ line cells.

La evaluación de los riesgos de los organismos modificados genéticamente (OMG) es un requisito tanto de los acuerdos internacionales como de la legislación nacional. Muchos ven el uso de herramientas "ómicas" para perfilar clases de moléculas como útiles en la evaluación de riesgos, pero no se ha formado un consenso sobre la necesidad o el valor de estas técnicas para evaluar los riesgos de todos los OGM. En este y muchos otros casos, los expertos apoyan el uso caso por caso de técnicas de perfilado molecular para la evaluación de riesgos. Revisamos las últimas investigaciones sobre la aplicabilidad y la utilidad de las técnicas de perfilado molecular para la evaluación del riesgo de OMG. A medida que se desarrollan más y más tipos de OGM y características, es posible que se requiera un uso más amplio de perfiles moleculares en una evaluación de riesgos para complementar el enfoque comparativo de la evaluación de riesgos. Las discusiones basadas en la literatura sobre el uso de la elaboración de perfiles parecen haberse asentado en dos conclusiones: 1. las técnicas de elaboración de perfiles son confiables y relevantes, al menos no menos que otras técnicas utilizadas en la evaluación de riesgos; y 2. aunque no se requieren de forma rutinaria, los reguladores deben saber cuándo se necesitan. La desestimación de la elaboración de perfiles moleculares de rutina puede resultar confusa para los reguladores, que luego carecen de orientación sobre cuándo podría valer la pena la elaboración de perfiles moleculares.

Assessing the risks of genetically modified organisms (GMOs) is required by both international agreement and domestic legislation. Many view the use of the “omics” tools for profiling classes of molecules as useful in risk assessment, but no consensus has formed on the need or value of these techniques for assessing the risks of all GMOs. In this and many other cases, experts support case-by-case use of molecular profiling techniques for risk assessment. We review the latest research on the applicability and usefulness of molecular profiling techniques for GMO risk assessment. As more and more kinds of GMOs and traits are developed, broader use of molecular profiling in a risk assessment may be required to supplement the comparative approach to risk assessment. The literature-based discussions on the use of profiling appear to have settled on two findings: 1. profiling techniques are reliable and relevant, at least no less so than other techniques used in risk assessment; and 2. although not required routinely, regulators should be aware of when they are needed. The dismissal of routine molecular profiling may be confusing to regulators who then lack guidance on when molecular profiling might be worthwhile. Molecular profiling is an important way to increase confidence in risk assessments if the profiles are properly designed to address relevant risks and are applied at the correct stage of the assessment.

La caracterización de las uniones del ADN plasmídico y el genómico después de la transformación de plantas ha establecido vínculos entre la reparación de rotura de doble cadena del ADN (DSBR por sus siglas en inglés), la recombinación ilegítima y la integración del ADN plasmídico. La poca información sobre las uniones plásmido-plásmido en las plantas proviene de las especies dicotiledóneas de tabaco y Arabidopsis. Analizamos 12 líneas representativas de arroz transgénico, que contienen una serie de reordenamientos de plásmidos transformantes, que reflejaban predominantemente microhomologías mediadas por recombinación ilegítima involucrando fragmentos complementarios cortos en los extremos de recombinación. La ligación directa de extremos, en ausencia de homología entre las moléculas recombinantes, ocurrió solo raramente. Se encontró ADN de relleno en algunas de las uniones. Estaban presentes fragmentos cortos y ricos en purinas, ya sea en el sitio de la unión o en las regiones de flanqueo inmediatas. Los sitios de unión putativos de la ADN topoisomerasa I se agruparon alrededor de las uniones. Aunque hubo diferentes regiones del plásmido transformante involucradas en la recombinación plásmido-plásmido, demostramos que una secuencia palindrómica de 19 pb que incluye la caja TATA del promotor CaMV 35S, actuó como un punto de acceso para la recombinación. La mitad rica en purinas de la secuencia palindrómica estuvo específicamente involucrada en las uniones de recombinación. Este hotspot  de recombinación está ubicado dentro de la región "altamente recombinogénica" de la secuencia completa del ARN de CaMV que se ha demostrado que promueve la recombinación viral en plantas dicotiledóneas. La agrupación de eventos de recombinación de plásmidos en esta región altamente recombinogénica, incluso en ausencia de enzimas víricas y otros elementos que actúan en cis, demuestra que la maquinaria celular de la planta sola es suficiente para reconocer y actuar sobre estas secuencias virales. Nuestros datos también muestran la similitud entre los mecanismos que subyacen a la formación de uniones en plantas dicotiledóneas y monocotiledóneas transformadas utilizando diferentes procedimientos.

The characterization of plasmid?genomic DNA junctions following plant transformation has established links between DNA double?strand break repair (DSBR), illegitimate recombination and plasmid DNA integration. The limited information on plasmid plasmid junctions in plants comes from the dicot species tobacco and Arabidopsis. We analyzed 12 representative transgenic rice lines, carrying a range of transforming plasmid rearrangements, which predominantly reflected microhomology mediated illegitimate recombination involving short complementary patches at the recombining ends. Direct end?ligation, in the absence of homology between the recombining molecules, occurred only rarely. Filler DNA was found at some of the junctions. Short, purine?rich tracts were present, either at the junction site or in the immediate flanking regions. Putative DNA topoisomerase I binding sites were clustered around the junctions. Although different regions of the transforming plasmid were involved in plasmid plasmid recombination, we showed that a 19 bp palindromic sequence, including the TATA box of the CaMV 35S promoter, acted as a recombination hotspot. The purine?rich half of the palindromic sequence was specifically involved at the recombination junctions. This recombination hotspot is located within the highly recombinogenic  region of the full?length CaMV RNA that has been shown to promote viral recombination in dicot plants. Clustering of plasmid recombination events in this highly recombinogenic region, even in the absence of viral enzymes and other cis?acting elements proves that the plant cellular machinery alone is sufficient to recognize and act on these viral sequences. Our data also show the similarity between mechanisms underlying junction formation in dicot and monocot plants transformed using different procedures.

Nuestro manuscrito analiza y sintetiza la literatura científica sobre el promotor 35S del virus del mosaico de la coliflor (CaMV), que se utiliza para producir una sobreexpresión constitutiva de transgenes prácticamente en todos los cultivos GM ya comercializados o en pruebas de campo. El promotor funciona eficientemente en todas las plantas, las algas verdes, las levaduras y Escherichia coli. Tiene una estructura modular, con partes comunes e intercambiables con promotores de otros virus de plantas y animales. También tiene un hotspot de recombinación flanqueado por múltiples motivos implicados en la recombinación, similar a otros puntos que incluyen los bordes del vector de ADN-T de Agrobacterium que se utiliza con mayor frecuencia en la fabricación de plantas transgénicas. El supuesto mecanismo de recombinación (reparación de rotura de ADN de doble cadena) requiere poca o ninguna homología de secuencia de ADN, y se ha demostrado la combinación de transgenes virales y virus infecciosos en el laboratorio.

Our manuscript analyzes and synthesizes the scientific literature on the 35S promoter of cauliflower mosaic virus (CaMV), which is used to produce a constitutive overexpression of transgenes practically in all GM crops already marketed or in field trials. The promoter works efficiently in all plants, green algae, yeasts and Escherichia coli. It has a modular structure, with common and interchangeable parts with promoters of other plant and animal viruses. It also has a recombination hotspot flanked by multiple motifs involved in recombination, similar to other sites that include the edges of the Agrobacterium T-DNA vector that is most frequently used in the manufacture of transgenic plants. The putative recombination mechanism (repair of double-stranded DNA breakage) requires little or no DNA sequence homology, and the combination of viral transgenes and infectious viruses in the laboratory has been demonstrated.

Esta es la carta respuesta a las críticas recibidas por una publicación anterior en donde se abordan los riesgos de utilizar un promotor viral en plantas transgénicas. A modo de resumen, ahí se señala que el promotor CaMV 35S tiene una función promiscua y funciona de manera eficiente en todas las plantas, así como en las algas verdes, levaduras y en E. coli. Tiene una estructura modular, con partes comunes e intercambiables con promotores de otros virus de plantas y animales. También tiene un hotspot  de recombinación, flanqueado por múltiples motivos involucrados en la recombinación, y es similar a otros, incluidos los bordes del vector de ADN-T de Agrobacterium que se usa con mucha frecuencia en la fabricación de plantas transgénicas. El posible mecanismo de recombinación (reparación de la rotura de ADN de doble cadena) requiere poca o ninguna homología de secuencia de ADN. Finalmente, la recombinación entre transgenes virales y virus infectantes se ha demostrado en el laboratorio. Se sabe que las construcciones transgénicas son inestables, y la existencia de un hotspot de recombinación exacerbará el problema. En consecuencia, las construcciones transgénicas que contienen el promotor CaMV pueden ser más propensas a la transferencia y recombinación de genes horizontales que el ADN no transgénico. Los peligros potenciales incluyen el reordenamiento del genoma, la mutagénesis por inserción, la carcinogénesis por inserción, la reactivación de virus latentes y la generación de nuevos virus. Estas consideraciones son especialmente relevantes a la luz de los hallazgos recientes de que ciertas papas transgénicas, que contienen el promotor CaMV 35S y se transforman con el vector ADN-T de Agrobacterium, pueden ser peligrosas para ratas jóvenes, y que una parte significativa de los efectos puede deberse a la construcción o a la transformación genética (o a ambas) . En consecuencia, pedimos que todos los cultivos y productos transgénicos que contienen el promotor CaMV se retiren y se prohíban, lo que está de acuerdo con el principio precautorio y con la ciencia sólida.

As Rautenberg (1) rightly points out, our paper (2) was not drawn from research work that we have done ourselves, rather it was written to review and synthesize the scientific literature on and around the CaMV 35S promoter. This is a legitimate and important part of scientific activity, as science does not consist of isolated facts which bear no relationship to one another. It is precisely the web of mutual interrelationships of the findings that constitute science. More importantly, this maps out the universe of possibilities both for further research and for predicting potential hazards in risk assessment. Our critics disagree with the implications we draw from the scientific findings, and especially with our conclusions and recommendation. To recapitulate, we pointed out that the CaMV 35S promoter is promiscuous in function, and works efficiently in all plants, as well as green algae, yeast and E. coli. It has a modular structure, with parts common to, and interchangeable with promoters of other plant and animal viruses. It also has a recombination hotspot, flanked by multiple motifs involved in recombination, and is similar to other recombination hotspots including the borders of the Agrobacterium T DNA vector most frequently used in making transgenic plants. The suspected mechanism of recombination - double-stranded DNA break-repair - requires little or no DNA sequence homologies. Finally, recombination between viral transgenes and infecting viruses has been demonstrated in the laboratory. Transgenic constructs are already well-known to be unstable, and the existence of a recombination hotspot will exacerbate the problem. Consequently, transgenic constructs containing the CaMV promoter may be more prone to horizontal gene transfer and recombination than nontransgenic DNA. The potential hazards include genome rearrangement, insertion mutagenesis, insertion carcinogenesis, the reactivation of dormant viruses and generation of new viruses (reviewed in refs. 3 and 4). These considerations are especially relevant in the light of recent findings that certain transgenic potatoes - containing the CaMV 35S promoter and transformed with Agrobacterium T-DNA - may be unsafe for young rats, and that a significant part of the effects may be due to "the construct or the genetic transformation (or both)" (5). Consequently, we called for all transgenic crops and products containing the CaMV promoter to be withdrawn and banned, which is in accordance with the precautionary principle as well as sound science.