遺伝子組み換え生物の検出

食品や飼料に含まれる遺伝子組み換え生物の検出は、生化学的手段によって可能です。遺伝子組み換え生物(GMO) がどれに含まれているかを示す定性的検出と、特定の GMO がどれだけ含まれているかを測定する定量的検出のいずれかが可能です。GMO を検出できることは、GMO ラベルの重要な部分です。検出方法がなければ、GMO の追跡は文書化のみに依存することになるからです。

ポリメラーゼ連鎖反応(PCR) は、生体を使用せずに酵素複製によってDNA断片を分離し、指数関数的に増幅する生化学および分子生物学の技術です。標的遺伝子配列を何百万もコピーすることで、特定の DNA 鎖を検出できます。標的配列は基本的に指数関数的にコピーされ、簡単な視覚化技術によって何百万ものコピーを簡単に確認できます。

この方法は、標的遺伝子配列をプライマーと呼ばれるカスタム設計された相補的 DNA ビットと組み合わせることによって機能します。標的配列が存在すると、プライマーはそれと一致し、連鎖反応を引き起こします。 DNA 複製酵素はプライマーをドッキング ポイントとして使用し、標的配列の倍加を開始します。このプロセスは、倍加と再倍加によって標的配列が数百万倍に増加するまで、連続的な加熱と冷却によって何度も繰り返されます。次に、数百万の同一断片がゲルのスラブで精製され、染色され、紫外線で見ることができます。汚染されにくいです。 DNA 分析に使用されるさまざまな方法に関係なく、さまざまな形式の PCR のみが GMO 検出/分析に広く適用され、規制遵守の目的で一般的に受け入れられています。 DNA に基づく検出方法は、配列特異的な方法でハイブリダイズする 2 本の DNA 二重らせん鎖の相補性に依存しています。 GMO の DNA は、その機能を制御するいくつかの要素で構成されています。要素は、プロモーター配列、構造遺伝子、および遺伝子の停止配列です。^[1]

定量PCR（Q-PCR）は、PCR産物の量を測定するために使用されます（リアルタイム、QRT-PCRが望ましい）。^[2]これは、食品または飼料サンプル中のトランスジーンDNAの量を定量的に測定するための最適な方法です。Q-PCRは、サンプル中にDNA配列が存在するかどうか、およびサンプル中のそのコピー数を決定するためによく使用されます。現在、最も精度の高い方法は、定量リアルタイムPCRです。QRT-PCR法では、Sybr Greenなどの蛍光色素、またはTaqManなどの蛍光体含有DNAプローブを使用して、増幅された産物の量をリアルタイムで測定します。標的の遺伝子配列が特定のGMOに固有のものである場合、PCR検査が陽性であれば、サンプル中にGMOが存在することが証明されます。

サンプル中に GMO が存在するかどうかは、Q-PCR だけでなく、マルチプレックス PCRでも検査できます。マルチプレックス PCR では、単一の PCR 反応で複数の固有のプライマー セットを使用して、異なる DNA 配列、つまり異なるトランスジーンに固有のさまざまなサイズのアンプリコンを生成します。一度に複数の遺伝子をターゲットにすることで、1 回のテスト実行で追加情報を得ることができますが、そうでない場合は、数倍の試薬とより多くの時間が必要になります。各プライマー セットのアニーリング温度は、単一の反応で正しく機能するように最適化する必要があり、アンプリコンのサイズ、つまり塩基対の長さは、ゲル電気泳動で視覚化したときに明確なバンドを形成できるほど異なっている必要があります。

生産者、輸入業者、または当局がサンプルを検査して GMO が意図せず含まれていないか調べる場合、通常、どの GMO が含まれているかはわかりません。EU 当局はこの問題に対してイベント固有のアプローチを好みますが、米国当局は構成固有の検査スキームに依存しています。

イベント固有の検出では、特定の GMO に固有の DNA 配列の存在を検索します。通常は、トランスジーンと生物の元の DNA の接合部です。このアプローチは GMO を正確に識別するのに理想的ですが、非常に類似した GMO はまったく気付かれません。イベント固有の検出は PCR ベースです。

構成特異的検出法は、DNA ベースまたはタンパク質ベースのいずれかです。DNA ベースの検出は、GMO に挿入された外来 DNA の一部を探します。技術的な理由により、特定の DNA 配列は複数の GMO で共有されています。タンパク質ベースの方法は、Bt 毒素などのトランスジーンの産物を検出します。異なる GMO が同じタンパク質を生成する可能性があるため、構成特異的検出では、1 つのステップでサンプルを複数の GMO についてテストできますが、どの類似 GMO が存在するかを正確に判断することはできません。特に米国では、タンパク質ベースの検出が構成特異的アプローチに使用されています。

現時点では、予期しない、あるいは未知の GMO の存在が検出される可能性は非常に低い。なぜなら、検出には、トランスジーンの DNA 配列またはその産物であるタンパク質のいずれかが既知でなければならないからである。さらに、現在の信頼性の高い検出方法では一度に 1 つの GMO しか検査できないため、既知の GMO の検査でさえ時間と費用がかかる。そのため、Co-Extraなどの研究プログラムでは、 DNA マイクロアレイなどの改良された代替検査方法を開発している。

PCR による GMO 検出の改善は、欧州研究プログラム Co-Extra のさらなる目標です。現在、多くの異なるトランスジェニック系統を同時に検出できるマルチプレックス PCR 法の開発に向けた研究が進行中です。もう 1 つの大きな課題は、スタック形質を持つトランスジェニック作物の増加です。これは、トランスジェニック親系統間の交配から得られた、両親のトランスジェニック形質を組み合わせたトランスジェニック栽培品種を指します。現在欧州委員会の決定を待っている GM トウモロコシの品種MON863 x MON810 x NK603 には、3 つのスタック形質があります。この品種は、除草剤と 2 種類の害虫に耐性があります。いくつかの複合試験方法では、この GMO を含むサンプルの実際の G​​M 含有量が 3 倍になる結果が得られる可能性があります。

ほぼすべての遺伝子組み換え植物には、未知の GMO を見つけやすくする共通の構成要素がいくつか含まれています。GMO 内の新規遺伝子の検出は干し草の山から針を探すようなものですが、針は通常似ているため、はるかに簡単です。遺伝子発現を誘発するために、科学者は追加したい遺伝子を転写プロモーターと呼ばれるものと結合します。高性能の 35S プロモーターは、多くの GMO に共通する機能です。さらに、ほとんどの GMO における遺伝子転写の停止シグナルは、多くの場合同じで、NOSターミネーターです。研究者は現在、GMO に特徴的な遺伝子配列のセットをコンパイルしています。GMO に特徴的な遺伝要素が選択された後、テストサンプルでそれらを検出するための方法とツールが開発されます。検討されているアプローチには、マイクロアレイとアンカー PCR プロファイリングが含まれます。

近赤外蛍光（NIR）検出は、サンプルに含まれる化学物質の種類をその物理的特性に基づいて明らかにする方法です。サンプルに近赤外光を当てると、サンプル内の化学結合が振動し、特定の分子または化学結合に特徴的な波長で光エネルギーが再放出されます。GMOと従来の植物の違いがNIRイメージングで検出できるほど大きいかどうかはまだわかっていません。この技術には高度な機械とデータ処理ツールが必要ですが、非化学的なアプローチには、コストの削減、速度と機動性の向上などの利点があります。

スイスの各州では、食品に遺伝子組み換え生物が含まれているかどうかを検査しています。2008年には、検査したサンプルの3%に検出可能な量のGMOが含まれていました。 ^[3] 2012年には、分析したサンプルの12%に検出可能な量のGMOが含まれていました（スイスで禁止されているGMOの2.4%を含む）。^[3] 1つを除いて、検査したすべてのサンプルには、GMOが含まれていることを示すラベルを義務付ける閾値である0.9%未満のGMOが含まれていました。^[3]

• スターリンクトウモロコシリコール

• Co-Extra: 共存とトレーサビリティに関する研究では、新しい改良された検出方法を調査しています
• ヨーロッパGMO研究所ネットワークは、2007年7月1日にWayback Machineでアーカイブされ、検出方法を開発し標準化しています。
• 標準物質測定研究所はGMO検出のための標準物質を提供する
• GMO検出方法データベース健康消費者保護研究所（IHCP）は、検証済みのGMO検出方法を提供しています。