유전자변형생물체 검출

Detection of genetically modified organisms

식품이나 사료에서 유전자 변형 유기체의 검출은 생화학적인 방법으로 가능하다. 그것은 어떤 유전자변형 유기체(GMO)가 존재하는지를 보여주는 질적 측정일 수도 있고, 어떤 유전자변형 유기체(GMO)가 존재하는 양적 측정일 수도 있다. GMO를 검출할 수 있는 것은 GMO 라벨링의 중요한 부분이다. 이는 검출 방법이 없다면 GMO의 추적성은 문서화에만 의존할 수 있기 때문이다.

중합효소 연쇄반응(PCR)

중합효소 연쇄반응(PCR)은 생물체를 사용하지 않고 효소 복제를 통해 DNA의 파편을 분리하고 기하급수적으로 증폭시키는 생화학 및 분자생물학 기법이다. 표적 유전자 서열을 수백만 장 복사해 특정 DNA 가닥을 검출할 수 있게 한다. 목표 시퀀스는 기본적으로 기하급수적인 속도로 복사되며, 간단한 시각화 기법은 수백만 장의 복사본을 쉽게 볼 수 있게 할 수 있다.

이 방법은 프라이머라고 불리는 DNA의 맞춤형 보완비트와 목표 유전적 염기서열을 결합하여 작용한다. 목표 수열의 존재에서는 프라이머가 그것과 일치하여 연쇄 반응을 일으킨다. DNA 복제 효소는 프라이머를 도킹 포인트로 사용하고 목표 시퀀스를 두 배로 늘리기 시작한다. 이 과정은 순차적인 냉난방 방식으로 반복되어 두 배와 두 배가 목표 수열을 몇 백만 배 증가시킬 때까지 반복된다. 수백만 개의 동일한 파편들이 젤 슬래브에 정제되어 염색이 되며, 자외선으로 볼 수 있다. 그것은 오염되기 쉽다. DNA 분석에 사용되는 다양한 방법의 종류와 관계없이, 다른 형식의 PCR만이 GMO 검출/분석에서 광범위하게 적용되어 왔으며, 일반적으로 규제 컴플라이언스 목적으로 받아들여지고 있다. DNA에 기반한 검출 방법은 순서에 따라 혼합되는 두 가닥의 DNA 이중나선의 상호보완성에 의존한다. GMO의 DNA는 그 기능을 관장하는 몇 가지 요소들로 구성되어 있다. 그 요소들은 그 유전자에 대한 촉진자 순서, 구조 유전자, 정지 순서들이다.[1]

정량 검출

정량적 PCR(Q-PCR)은 PCR 제품의 수량 측정에 사용된다(특히 실시간 QRT-PCR).[2] 식품이나 사료 샘플에서 트랜스젠 DNA의 양을 정량적으로 측정하는 것이 선택 방법이다. Q-PCR은 일반적으로 DNA 시퀀스가 샘플에 있는지 여부와 샘플에 있는 복사본의 수를 결정하는 데 사용된다. 현재 가장 높은 정확도를 가진 방법은 정량적 실시간 PCR이다. QRT-PCR 방법은 Sybr Green과 같은 형광 염료나 TaqMan과 같은 불소성분 DNA 탐침을 사용하여 실시간으로 증폭된 제품의 양을 측정한다. 표적 유전자 염기서열이 특정 GMO에만 있는 경우, 양성 PCR 검사를 통해 GMO가 샘플에 존재한다는 것을 증명한다.

질적 검출

샘플에 GMO가 있는지 여부는 Q-PCR에 의해 테스트될 수 있지만 멀티플렉스 PCR에 의해서도 테스트될 수 있다. 멀티플렉스 PCR은 단일 PCR 반응 내에서 여러 개의 고유한 프라이머 세트를 사용하여 서로 다른 DNA 시퀀스(즉, 서로 다른 유전자)에 특정한 다양한 크기의 앰프를 생성한다. 한 번에 여러 유전자를 대상으로 지정함으로써, 그렇지 않으면 시약의 몇 배와 더 많은 시간을 필요로 하는 한 번의 테스트 실행으로 추가 정보를 얻을 수 있다. 각 프라이머 세트의 어닐링 온도는 단일 반응 내에서 올바르게 작동하도록 최적화되어야 하며, 앰플리콘 크기(즉, 기본 쌍 길이)는 젤 전기영동으로 시각화할 때 구별되는 띠를 형성할 수 있을 정도로 충분히 달라야 한다.

이벤트별 및 구성별 탐지

생산자, 수입자 또는 당국이 의도하지 않은 GMO의 존재 여부를 검사할 때, 그들은 보통 어떤 GMO를 예상해야 할지 모른다. EU 당국은 이 문제에 대해 사건별 접근방식을 선호하지만, 미국 당국은 건설별 시험 계획에 의존한다.

이벤트별 탐지

이벤트별 검출은 특정 GMO에만 고유한 DNA 서열의 존재를 검색하는데, 대개 트랜스젠과 유기체의 원래 DNA 사이의 결합이다. 이 접근방식은 GMO를 정확하게 식별하는 데 이상적이지만, 매우 유사한 GMO는 전혀 눈에 띄지 않게 통과될 것이다. 이벤트별 검출은 PCR 기반이다.

구성별 탐지

구성별 검출 방법은 DNA 또는 단백질 기반일 수 있다. DNA 기반 검출은 GMO에 삽입된 외래 DNA의 일부를 찾는다. 기술적 이유로, 특정 DNA 시퀀스는 여러 GMO에 의해 공유된다. 단백질 기반 검출 방법은 transgene의 산물(예: Bt 독소)을 검출한다. 서로 다른 GMO가 동일한 단백질을 생산할 수 있기 때문에, 구조별 검출은 한 번에 여러 GMO에 대한 샘플을 테스트할 수 있지만, 유사한 GMO 중 어떤 것이 존재하는지는 정확히 알 수 없다. 특히 미국에서는 구성별 접근방식에 단백질 기반 검출이 사용된다.

현재 검출 방법의 단점

현재, 트랜스젠의 DNA 서열이나 그 제품인 단백질이 검출되기 위해서는 반드시 알려져야 하기 때문에 예상치 못하거나 심지어 알려지지 않은 GMO의 존재는 검출될 가능성은 매우 낮다. 또한, 기존의 신뢰할 수 있는 검출 방법은 한 번에 한 GMO에 대해서만 시험할 수 있기 때문에 알려진 GMO에 대한 시험도 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 든다. 따라서, Co-Extra와 같은 연구 프로그램들은 DNA 마이크로레이와 같은 개선된 대체 시험 방법을 개발하고 있다.

대체 탐지 방법

PCR 기반 탐지 기능 향상

GMO의 PCR 기반 검출 개선은 유럽 연구 프로그램인 Co-Extra의 추가 목표다. 여러 가지 다른 유전자 변형 라인을 동시에 검출할 수 있는 멀티플렉스 PCR 방식을 개발하기 위한 연구가 현재 진행 중이다. 또 다른 주요한 도전은 축적된 형질을 가진 유전자이전 작물의 유행이 증가하는 것이다. 이것은 양친의 유전적 특성을 결합하여 유전적 모선 사이의 교차로부터 파생된 유전적 성질을 말한다. 현재 유럽위원회의 결정을 기다리고 있는 GM maize 버라이어티 중 하나인 MON863 x MON810 x NK603은 3가지 층을 가지고 있다. 그것은 제초제와 두 종류의 다른 해충에 내성이 있다. 일부 결합 시험 방법은 이 GMO를 포함하는 표본의 실제 GM 함량을 3배 증가시키는 결과를 제공할 수 있다.

알 수 없는 GMO 탐지

거의 모든 유전자 변형 식물들은 알려지지 않은 GMO를 더 쉽게 찾을 수 있게 하는 몇 개의 공통적인 구성 요소를 포함하고 있다. GMO에서 새로운 유전자를 발견하는 것은 건초더미에서 바늘을 찾는 것과 같을 수 있지만, 바늘이 대개 비슷하다는 사실은 그것을 훨씬 쉽게 만든다. 유전자 발현을 촉발하기 위해 과학자들은 그들이 추가하고 싶은 유전자를 전사 촉진제라고 알려진 것과 결합한다. 높은 성과를 거둔 35S 프로모터는 많은 GMO들에게 공통된 특징이다. 또한, 대부분의 GMO에서 유전자 전사의 정지 신호는 종종 같다: NOS 터미네이터. 연구진은 유전자변형물질의 유전적 염기서열 집계를 통해 유전자변형물질의 특징을 선별한 뒤 이를 검사표본에서 검출할 수 있는 방법과 도구를 개발한다. 검토되고 있는 접근법에는 마이크로레이와 앵커 PCR 프로파일링이 포함된다.

근적외선 형광(NIR)

근적외선 형광(NIR) 검출은 물리적 성질을 바탕으로 샘플에 어떤 종류의 화학물질이 있는지 밝힐 수 있는 방법이다. 적외선에 가까운 빛으로 샘플을 타격함으로써 샘플 내의 화학적 결합은 특정 분자나 화학적 결합에 대한 파장 특성의 파장에서 진동을 일으켜 빛 에너지를 다시 방출한다. GMO와 재래식 식물의 차이가 NIR 이미징으로 검출할 정도로 큰지는 아직 알려지지 않았다. 이 기법은 첨단 기계와 데이터 처리 도구를 필요로 하지만, 비화학적 접근방식은 비용 절감, 속도와 이동성 향상과 같은 몇 가지 이점을 가질 수 있다.

국가별 제어

유럽 연합

참고 항목: 유럽 연합의 유전자 변형 유기체 규제

스위스

참고 항목: 스위스의 유전자변형생물 규제

스위스의 캔톤족은 식품에 유전자 변형 유기체의 존재를 평가하기 위해 실험을 한다. 2008년에 시험 표본의 3%는 검출 가능한 양의 GMO를 포함하고 있었다.[3] 2012년에 분석된 샘플의 12%는 검출 가능한 양의 GMO를 포함했다(스위스에서 금지된 GMO의 2.4% 포함).[3] 1개를 제외하고, 모든 시험 표본은 GMO의 0.9% 미만을 포함했으며, 이는 GMO의 존재를 나타내는 라벨 표시를 부과하는 임계값이다.[3]

참고 항목

참조

  1. ^ Schreiber, G.A. "Challenges for methods to detect genetically modified DNA in foods" (PDF). Food Control. pp. 351–352. Retrieved 13 December 2013.
  2. ^ Logan J, Edwards K, Saunders N, eds. (2009). Real-Time PCR: Current Technology and Applications. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-39-4.
  3. ^ a b c (프랑스어) Fabien Fivaz, "OGM 엔 증축 dans nos assietes malgré le moratoire", Stop OGM infos, No. 53, 2013년 11월.

외부 링크