מזון מהונדס גנטית

מזון מהונדס גנטית הוא מזון שעבר שינויים במידע הגנומי שלו, הדנ"א, בעזרת שיטות הנדסה גנטית. ניתן לבצע שינויים גנטים ישירים בגנומים של צמחים המיועדים למאכל או שינויים בגנום של מיקרואורגניזם שנמצא במוצר הסופי או שהיה מעורב בהפקה של חומר גלם המוסף למזון. שיטות ההנדסה הגנטית מאפשרות הוספה, החסרה, שינוי ושיפור של תכונות המזון על ידי שינויים בגנים ספציפיים. בכך שונה מזון מהונדס גנטית ממזון שעבר השבחה גנטית בעזרת הכלאות ברבייה בין זנים שונים של אותו מין, כפי שנהוג במשך מאות שנים בבעלי חיים ובצמחים. בשנת 1994 אושר היבול הראשון שעבר הנדסה גנטית, עגבניית ה-Flavr Savr (אנ'), ומאז גדל מספרם של צמחי המאכל המהונדסים גנטית שאושרו לשימוש. נכון ל-2022 ישנן למעלה מ-357 תכונות שמקורן בהנדסה גנטית בצמחים מגוונים שנמצאים בשימוש האדם, ביניהם קנולה, תירס, כותנה, סויה ותפוחי אדמה. בשנת 2015, ה-FDA אישר למאכל בעל חיים מהונדס גנטית ראשון, סלמון אקווה-אדוונטג. בדג זה הוחלף הגן האחראי על הורמון הגדילה לגן שמקורו בדג סלמון אחר, שינוי גנטי שמאפשר לדג לגדול לאורך כל השנה ולא רק בחודשי הקיץ. ישנן סיבות רבות לייצור ולקידום מוצרי מזון מהונדסים גנטית, ביניהן שיפור קצב גדילה, עמידות של יבולים בפני מזיקים, קוטלי עשבים וחומרי הדברה, שיפור תכונות ואיכות צמחי מאכל כמו הארכת חיי מדף, שיפור נראות, מרקם וערכים תזונתיים. כמו כן, הגידול באוכלוסייה העולמית לצד התמעטות המשאבים וההתחממות הגלובלית עשויים ליצור קושי לספק מזון איכותי לאוכלוסייה של כ-9 מיליארד איש, זאת בהתאם לתחזיות לשנת 2049. מזון מהונדס גנטית יכול לתת מענה לבעיות רבות וגם לשמש לפיתוחים עתידיים נוספים כמו שינוע תרופות ממוקדות לאיבר החולה בגוף בעזרת מזון ועוד. תהליך יצירת מזון מהונדס גנטית בו משולבים גנים חדשים כולל שלושה שלבים עיקריים. תחילה יש להפיק ולבודד את הגן הרצוי, כאשר מקור הגן יכול להיות בווירוס, חיידק, צמח או בעל חיים. לאחר מכן, הגן שבודד מוחדר אל וקטור, פלסמיד המכיל אתר בקרה וגנים מסייעים. יתרון השימוש בפלסמיד כנשא של גנים, נובע מיכולתו לחדור לתאים, להתרבות במהירות ולהתבטא בתא באופן עצמאי. לבסוף, משולב הגן בגנום של האורגניזם ומתקבל דנ"א רקומביננטי. מרבית ההנדסה הגנטית הנעשית על צמחים דו-פסיגיים מתבצעת באמצעות החיידק אגרובקטריום. באופן טבעי, לאחר שהחיידק חודר אל תא הצמח, מקטע של דנ"א הנמצא בפלסמיד עובר אל גרעין הצמח, שם הוא משולב לגנום הצימחי. את מקטע הדנ"א העובר מהפלסמיד ניתן להחליף בגן הרצוי, כך שיבוטא כגן נוסף בתא הצמח. יתרה מזאת, החלפת מקטע הדנ"א הפלסמידיאלי בגן הרצוי משמיטה את הגנים האחראיים לפגיעה האופיינית לחיידק האגרובקטריום כך שאין חשש לפגיעה בצמח המהונדס. השיטה המתוארת לעיל אינה יעילה בצמחים חד-פסיגיים. עבור צמחים מסוג זה השיטה המועדפת היא השיטה הבליסטית. בשיטה זו, בעזרת אקדח ייעודי, "יורים" על תאי הצמח חלקיקי זהב או טונגסטן הנושאים דנ"א רקומביננטי המכיל את גן המטרה, אותם חלקיקים חודרים את דופן התא וכך מוחדר גן המטרה אל התא. לבסוף, לאחר קבלה של הצמח המהונדס חשוב להעריך את האיכות והיציבות של גן המטרה. ישנם מקרים בהם התקבל תוצר שהראה חוסר יציבות בביטוי של גן המטרה כתוצאה מחדירה של מספר שונה של עותקים מהגן אל התא או מחדירה של הגן בתצורה הפוכה. אם התקבל צמח מהונדס בעל יציבות מספקת, יש לגדל ולהרבות צמחים שלמים בתרבית רקמה. בבעלי חיים, החדרת הגנים אפשרית רק בביצית מופרית. בהליך זה מקטע דנ"א מוזרק אל הגרעין של תא הזרע ולאחר הפריה הביצית המופרית מוזרקת לנקבות פונדקאיות. המקטע של הדנ"א המוחדר מכיל את הגן הרצוי יחד עם אתר בקרה. אחוזי ההצלחה עבור שיטה זו נמוכים מאוד כיוון שמרבית העוברים אינם שורדים ומתים עוד לפני ההגעה לגוף הפונדקאית, ומבין אלו ששורדים שלב זה, רק אחוז קטן קלטו בהצלחה את הגן הזר. חוקרים רבים ניסו לייעל את השיטה על ידי החדרה של הגן רק לרקמה שבא מעוניינים לקבל את הביטוי שלו. יישום שיטה זו מתאפשר בבקר כאשר הגן המוזרק מורכב מרצפים המקודדים לחלבון אנושי רצוי, יחד עם אתרי בקרה של הגנים המקודדים לחלבוני החלב העיקריים. באופן זה, נקבות הבקר מפרישות בחלב את החלבון האנושי, המיוצר בתאי העטין יחד עם החלב. עם זאת, התהליך יקר וכן כמות החלבונים הזרים המופרשים בחלב היא קטנה יחסית ולכן איננה כדאית מבחינה כלכלית. שיטה נוספת נעזרת בתרבית מיקרוביאלית על מנת לייצר חלבונים אנושיים. יישום זה מתבסס על יכולתם של מיקרואורגניזמים לקבל גן זר אל הגנום שלהם ולבטא את תוצרי הגן, החלבונים. בשל יכולתם להתרבות במהירות ולבטא חלבונים שונים בכמות גבוהה שיטה זו היא בעלת יעילות גבוהה, ומיקרואורגנימזים רבים מכונים "בתי-חרושת לחלבונים". אחת ממערכות ההגנה הטבעיות של חיידקים נקראת קריספר (אנ') והיא מאפשרת לחיידק לייצר "זיכרון חיסוני" כנגד וירוסים. משנת 2013 נכנסה לשימוש שיטת קריספר שמאפשרת עריכה יעילה ומדויקת של גנים בחיידקים, שמרים, צמחים ובעלי חיים. יישום השיטה על שמרים המשתתפים בתסיסה של בירה אפשרה לשפר את טעם הבירה במקביל להפחתה של אחוז האלכוהול. ככלל, שימוש נפוץ בהנדסה גנטית נועד להקנות עמידות כנגד זחלי חרקים על ידי שימוש בגנים של חיידקי בצילוס שמייצרים באופן טבעי חלבונים הפוגעים בחרקים. בשיטות של הנדסה גנטית מייצרים צמחי תירס, כותנה ותפוחי אדמה מהונדסים, אליהם מחדירים את הגנים של חיידק הבצילוס המייצרים את הרעלן, וכך הצמח עמיד לנזקי אותו חרק. אורז זהוב (אנ') הוא אורז העשיר בבטא קרוטן המהווה קודמן לייצור ויטמין A בגוף האדם. מטרת הפיתוח הייתה לספק פתרון עבור האוכלוסייה המתגוררת באזורים הסובלים מתזונה לקויה וממחסור בוויטמין A, שעלול לגרום לבעיות בריאותיות רבות כולל עיוורון, בעיקר בילדים. פיתוח המוצר התבסס על כך שלאורז יש את היכולת לייצר בטא קרוטן, אך באופן טבעי הוא מיוצר רק בעלים ולא בגרעינים המיועדים למאכל. על מנת שהבטא קרוטן ייוצר גם בזרעים של האורז הוספו לצמח שני גנים נוספים שמקורם בתירס ובחיידק הנמצא באדמה. כ-56% מהיצור העולמי של פולי סויה מתבסס על גידולים מהונדסים גנטית. השינוי בפולי הסויה העלה את הסבילות של הצמח לקוטלי עשבים בהם נעשה שימוש בתעשייה. חברת Pioneer Hi Bred International (אנ') יצרה פולי סויה מהונדסים גנטית המכילים ריכוז גבוהה של חומצה אולאית הידועה כעוזרת בהפחתת הכולסטרול ומהווה את חומצת השומן העיקרית בשמן זית. בכך, שמן הקנולה הופך לעמיד יותר בפני חימצון ובעל ערך תזונתי גבוה מהשמן המקורי. פיתוח של חברת AquaBounty Technologies (אנ') שקיבל את אישור ה-FDA, הוא סלמון אטלנטי שהונדס גנטית כך שיגדל במהירות כפולה מזו של סלמון רגיל. בחברה החדירו לתא הדג מקטע דנ"א המכיל שני גנים, הראשון הוא פרומוטור הנלקח מגן המקודד לחלבון קיפאון של דג פוטית, והשני הוא הורמון גדילה שנלקח מדג סלמון מסוג אלתית גמלונית. משך הזמן שלוקח להנבטה של פקעות תפוחי אדמה משפיע על עלויות הגידול. שיטה ביולוגית המאפשרת הנבטה של הפקעות בזמן קצר יותר היא טרנספורמציה של גן פירופוספטאז שמקורו בחיידק E. coli תחת הבקרה של פרומוטור ספציפי לתפוח אדמה פטטין. צמיחת הנבט תלויה בפירוק העמילן, ומכיוון שלפוספט אנאורגני תפקיד מרכזי בתהליך פירוק העמילן, נבחר השימוש בגן פירופוספטאז. כתוצאה מהוספת הגן פקעות תפוחי האדמה נבטו שישה עד שבעה שבועות מוקדם יותר מפקעת רגילה. בשנת 2016 חברת Impossible Foods Inc השיקה המבורגר ממקור צמחי בשם Impossible Burger. על מנת להקנות למוצר שמבוסס ברובו על חלבונים צמחיים טעם, מרקם וריח שאופיינים לבשר בקר, החברה הוסיפה למוצר הם (heme) שהופק משמר מהונדס גנטית. החברה פיתחה שמר שמבטא חלבון בשם לגהמוגלובין ממקור של צמח הסויה שמכיל באופן טבעי קבוצת הם, והוסיפה את החלבון כחומר טעם למוצר. אימפוסיבל בורגר אושר לשיווק בארצות הברית והוא זמין במגוון מסעדות ובתי עסק, ואף משווק ברשת ברגר קינג כ-Impossible™ Whopper. בשנת 2019 המוצר נתקל בסירוב של האיחוד האירופאי ולא הותר לשיווק במדינות האיחוד. מזון מהונדס גנטית נחשב לנושא שנוי במחלוקת בקרב הציבור הרחב, שכן למרות השימושים והיתרונות הרבים ייתכנו השפעות ישירות ועקיפות בעקבות שימוש וצריכה נרחבת של מזון זה. מוצרי מזון הנמכרים בעולם עוברים פיקוח ובדיקות טרם היציאה לשוק במדינות השונות ברחבי העולם. בישראל, מוצרי המזון הנגישים לצרכנים ברשתות השיווק ובשווקים צריכים לקבל אישור ממשרד הבריאות ולשם כך עליהם לעבור בדיקות ולעמוד בתקנים מתאימים. בדומה, גם מזון מהונדס גנטית צריך לעבור בדיקות לפני אישור כניסתו לשוק, אך הערכת בטיחותו נערכת במשנה זהירות. בקהילה המדעית קיימת הסכמה רחבה כי מזון שמקורו ביבול מהונדס גנטית אינו מהווה סיכון גדול יותר לבריאות האדם מאשר מזון קונבנציונלי, אך מאחר שמזון מהונדס גנטית נחשב לחדש, הוא נבדק לגופו בעזרת צוות מומחים ומאושר רק אם נמצא בטוח לשימוש ולצריכה. בין הבדיקות מושם דגש על הגורמים הבאים שעשויים להוות גורמי סיכון לבריאות הצרכן: רעלנים חדשים או עלייה ברמת רעלניים טבעיים במוצר, הימצאות חלבונים חדשים או שינוי בחלבונים קודמים שעשויים להוות אלרגנים ולהוביל לתגובות אלרגיות בקרב אנשים רגישים, הימצאות חומרים שעשויים להשפיע על תהליכי חילוף חומרים בגוף כמו הורמונים. ברחבי העולם ישנם למעלה ממיליארד בני אדם שסובלים מתת-תזונה ומצריכה קלורית דלה. רובם מתגוררים במדינות מתפתחות בעיקר באסיה ובאפריקה שמדרום לסהרה. עם העלייה בגידול האוכלוסייה העולמית והתמעטות המשאבים הטבעיים, ישנה עליה כללית במחירי ייצור ושינוע של מוצרים, והחמרה בבעיית הרעב ההמוני באזורים אלה. שימוש בהנדסה גנטית יכול לעזור בשיפור בריאות האדם בעזרת תזונה, למשל על ידי שיפור ערכים תזונתיים במזונות שונים. דוגמה מוכרת היא אורז זהוב. מטרת הפיתוח הייתה לספק פתרון יעיל וזול עבור האזורים הסובלים מתזונה לקויה ומחסור בוויטמין A, ובכך לפתור את הבעיות הבריאותיות הנגרמות ממחסור זה ופוגעות בעיקר בילדים על ידי פגיעה בראייה ובמערכת החיסון. הנושא נחשב מהפכני וחלוצי, וככזה צבר מתנגדים רבים ברחבי העולם. בשנת 2013 פעילים המתנגדים להנדסה גנטית של מזון הרסו את ניסויי שדות האורז הזהוב של משרד החקלאות הפיליפיני. שנים מאוחר יותר, ביולי 2021, משרד החקלאות הפיליפיני חתם על אישור לגידול מסחרי של אורז זהוב ובכך הפך את הפיליפינים למדינה הראשונה שאישרה שתילת אורז זהוב. כמו כן, ניתן לעשות שימוש במזון מהונדס גנטית כדי לספק תרופות בעזרת המזון, שיטה שעשויה בעתיד להחליף את החיסונים הקונבנציונליים. בין החששות העיקריים הם השפעות לא מכוונות הנובעות מיישום שיטות של החדרת דנ"א רקומביננטי בייצור מזון, שכן תיתכן השפעה על אורגניזמים אחרים והעברת גנים למינים שאינם מיני המטרה. יש לוודא כי אם ישנה השפעה על פנוטיפ צמח או בע"ח, היא נובעת משינוי בגן המטרה ולא כתוצאה עקיפה ובלתי מכוונת. כמו כן, שינויים גנטיים יכולים להוביל לתוצאות בלתי צפויות. למשל, שיפור עמידות לקוטל העשבים גלייפוסט בצמח הסויה גרם לפיצול גבעולי הצמח והפחתת כמות היבול הצומח בטמפרטורות גבוהות. דוגמה נוספת היא התערבות גנטית לצורך ביטוי חלבון סויה גליצינין באורז שגרמה לעליה של כ-50% בתכולת ויטמין B6 באורז. שימוש במזון כמו ירקות מהונדסים גנטית משפיע על הכלכלה, התנהגות הצרכנים והסביבה. בין השנים 2006–2012 נרשמה עליה עולמית של כ־116 מיליארד דולר בהכנסה מחקלאות בעקבות גידולים מהונדסים, כמעט פי שלושה לעומת העשור הקודם. בנוסף, שיפור תכונות העמידות למזיקים ולעשבים שוטים של היבול, הביא לרווח כלכלי של 42%. יתרון נוסף הוא הפחתת עלויות ייצור. עמידות היבול המהונדס גנטית למזיקים ולעשבים מצריכה שימוש מופחת בחומרי הדברה. החל משנת 1996 חלה ירידה של כ־9% בשימוש בחומרי הדברה באזורי גידול אלה וכתוצאה מכך ירידה של 17.9% בהשפעה הסביבתית. בנוסף, נאמד כי ההפחתה בפליטת פחמן דו-חמצני הקשורה ביבול מהונדס גנטית בשנת 2020 הייתה שווה להסרה של כ-8.6 מיליון כלי רכב מכבישי העולם. בארצות הברית הרגולציה על מזון מהונדס גנטית מחולקת בין שלוש סוכנויות פדרליות הפועלות יחד: מנהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA), הסוכנות להגנת הסביבה של ארצות הברית (EPA) ומחלקת החקלאות של ארצות הברית (USDA). תפקידן של סוכנויות אלה להבטיח בטיחות תהליכי ותוצרי ההנדסה גנטית לבני האדם, בע"ח, צמחים וגם לעקוב אחר ההשפעות על הסביבה. ה-FDA אחראי על הסדרת רוב המזון לבני אדם ובע"ח, כולל מזונות מהונדסים גנטית. תפקידו לקבוע ולאכוף את תקני הבטיחות המחמירים לייצור, עיבוד, שילוח ומכירה. בין תחומי האחריות של ה-EPA הוא רגולציה על חומרי הדברה המשמשים ליבולים מהונדסים גנטית ובטיחותם. ה- USDA אחראי על קביעת תקנות כדי לוודא כי צמחים מהונדסים גנטית אינם מזיקים ליבולים אחרים ועל בטיחותם. בשנת 2016, אושר חוק לאומי לסימון מזון מהונדס גנטית ובדצמבר 2018, הוכרז על תקן לאומי בארצות הברית לגילוי מזון מהונדס גנטית (National Bioengineered Food Disclosure Standard). תקן זה מחייב סימון מזונות המכילים חומר גנטי שעבר טיפול גנטי, כלומר שלא נמצא באופן טבעי ולא נוצר כתוצאה מהכלאות. החל מינואר 2022, יהיה על היצרנים והיבואנים לסמן את המזונות שעברו הנדסה גנטית או מכילים רכיבים מהונדסים גנטית בסימון "Bioengineered" או "Derived from Bioengineering". תחום ההנדסה גנטית הוא תחום מפוקח בקרב האיחוד האירופאי, שנחשב שמרן הרבה יותר ביחס לארצות הברית בנושא אישור מזון מהונדס גנטית. ישנם תקנים והנחיות שונים כמו: הנחיה בנושא שחרור מכוון של חומרים מהונדסים גנטית לסביבה (2001/18/EC), הנחיה לשימוש מוגבל באורגניזמים מהונדסים גנטית (2009/41/EC), תו תקן למזון מהונדס גנטית (1829/2003) המסדיר את ההנחיות לגבי בטיחות מזון וסימון מזון מהונדס ועוד. כמו כן, ישנן מספר תקנות שמטרתן לבסס שקיפות בתחום המזון המהונדס גנטית ובהערכת הסיכונים בשרשרת המזון. בשנת 2006, הועלתה במליאת הכנסת לדיון מוקדם הצעת חוק לתיקון פקודת הבריאות (מזון) שמטרתה הוספת סימון למזון מהונדס גנטית, אולם הוועדה המטפלת טרם נקבעה. בישראל נכון לשנת 2021 לא קיים תקן למזון מהונדס גנטית או חובת סימון על מוצרים מהונדסים גנטית או מוצרים שמכילים רכיבים מהונדסים גנטית. קיימות שתי ועדות המטפלות בנושאי המזון המהונדס גנטית – הוועדה למזון חדש של משרד הבריאות העוסקת בבטיחות מזון והוועדה הראשית לצמחים מהונדסים של משרד החקלאות. אמנם בישראל מתקיים מחקר רב בנושא הנדסה גנטית בצמחים, אך נכון ל-2022 אין גידול צמחים מהונדסים למטרות מסחריות ולכן אין תוצרת מקומית שעברה הנדסה גנטית. עם זאת, ישנם מוצרים מיובאים מוגמרים המכילים רכיבים מהונדסים גנטית וגם חומרי גלם מיובאים שהם מהונדסים גנטית כמו תירס, סויה וקנולה. אורגניזם מהונדס גנטית ביואתיקה אריה אלטמן (אגרונום), הפקולטה להנדסת הפחד - האם יש ביסוס מדעי לבהלת המזון המהונדס, ירוק כחול לבן: דו ירחון לאיכות חיים וסביבה 30, פברואר-מרץ 2000, עמ' 34-36 מדיה וקבצים בנושא מזון מהונדס גנטית בוויקישיתוף 1. Khalid S. Yousaf Z. Shahid A, Genetic engineered organisms (plants and animals), Genetically Engineered Foods (Vol. 6). Elsevier Inc., Vol. 6, 2018 G. Elena, Biscu E. Ramona, A. Holban, Approved Genetically Engineered Foods: Types, Properties, and Economic Concerns, 2018 doi: 10.1016/B978-0-12-811519-0.00004-2 Edward S. Yaskowiak, Margaret A. Shears, Alka Agarwal-Mawal, Garth L. Fletcher, Characterization and multi-generational stability of the growth hormone transgene (EO-1alpha) responsible for enhanced growth rates in Atlantic Salmon, Transgenic Research 15, 2006-08, עמ' 465–480 doi: 10.1007/s11248-006-0020-5 Melvin J. Oliver, Why We Need GMO Crops in Agriculture, Missouri Medicine 111, 2014, עמ' 492–507 Elena GM, Ramona BE, Holban AM, Techniques for Production and Quality Assessment of Genetically Modified Foods, Genetically Engineered Foods, Elsevier Inc., 2018, עמ' 177-189 Heller, K. J., Genetically Modified Plants, Genetically Engineered Food: Methods and Detection, Wiley-VCH, 2006, עמ' 27-55 7. Elena GM, Ramona BE, Holban AM, ?Genetically Modified Microorganisms: Harmful or Helpful, Genetically Engineered Foods, Elsevier Inc., 2018, עמ' 143-164 Rodolphe Barrangou, Richard A. Notebaart, CRISPR-Directed Microbiome Manipulation across the Food Supply Chain, Trends in Microbiology 27, 2019-06, עמ' 489–496 doi: 10.1016/j.tim.2019.03.006 Matin Qaim, Shahzad Kouser, Genetically modified crops and food security, PloS One 8, 2013, עמ' e64879 doi: 10.1371/journal.pone.0064879 Center for Veterinary Medicine, AquAdvantage Salmon Fact Sheet, FDA, 2020-04-15 Elly Cosgrove, Impossible Foods seeks approval to sell its plant-based burgers in Europe, CNBC, ‏2019-10-23 (באנגלית) Israeli Ministry of Health, Registration of New Food Israeli Ministry of Health, Genetically Modified Food Pamela Ronald, Plant genetics, sustainable agriculture and global food security, Genetics 188, 2011-05, עמ' 11–20 doi: 10.1534/genetics.111.128553 Alessandro Nicolia, Alberto Manzo, Fabio Veronesi, Daniele Rosellini, An overview of the last 10 years of genetically engineered crop safety research, Critical Reviews in Biotechnology 34, 2014-03, עמ' 77–88 doi: 10.3109/07388551.2013.823595 Statement by the AAAS Board of Directors On Labeling of Genetically Modified Foods | American Association for the Advancement of Science, האגודה האמריקאית לקידום המדע (באנגלית) Courtesy www.openwebdesign.org / Modified: Jorge Mayer, The Golden Rice Project, www.goldenrice.org (באנגלית) Center for Food Safety and Applied Nutrition, GMO Crops, Animal Food, and Beyond, FDA, 2022-01-10 BE Disclosure | Agricultural Marketing Service, www.ams.usda.gov GMO legislation, ec.europa.eu (באנגלית) Israeli Knesset, Law Amend Proposal - food disclousure GMO, main.knesset.gov.il, ‏2006