Een initiatief van :



Stichting Food-Info



Food-Info.net> Onderwerpen > Literatuurverslagen

Allergeniciteits aspecten van genetisch gemodificeerde planten



Verslag literatuurrecherche

Hanny Harmsen
Levensmiddelentechnologie (T 30)


SAMENVATTING 2
1. INLEIDING 3
2. VOEDSEL-ALLERGIE 4
3. GENETISCHE MODIFICATIE 6
4. ALLERGENICITEITSBEOORDELING 8
4.1 Allergene bron van geïntroduceerde eiwit 8
4.2. Non-allergene bron van geïntroduceerde eiwit 9
4.3 De gastheer 11
4.4 Voorbeelden van allergeniciteitsbeoordelingen 12
5. REDUCTIE VAN ONGEWENSTE EIWITTEN 13
6. CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN 14
8. LITERATUURLIJST 15



Samenvatting


Voedselallergenen zijn eiwitmoleculen die IgE antilichaam responses kunnen stimuleren. De basis van hun allergeniciteit is nog niet volledig bekend. Recombinante eiwitten kunnen allergeen zijn. Er bestaat een systematische strategie om te beoordelen of een recombinant eiwit allergene acitiviteit bezit. Wanneer het eiwit een verwacht allergeen is of uit een bron komt die bekende allergenen bevat, kunnen standaard in-vitro assays worden gebruikt waarbij de IgE antilichamen van de patiënten wordt gebruikt om te bepalen of het eiwit allergeen is. De limiterende factor is het sera van allergische individuen.
Het is een stuk lastiger om de allergeniciteit van recombinante eiwitten uit bronnen met onbekende allergeniciteit te bepalen. Bruikbare aanpakken omvatten vergelijking van hun eigenschappen met die van bekende allergenen, vergelijking van de aminozuurvolgorden met die van bekende allergeen epitopen, en het meten van de mate van IgE antlichaam responses in proefdiermodellen. De allergeniciteit moet bevestigd worden door in-vitro assays waarbij gebruik wordt gemaakt van menselijke IgE antilichaam reactiviteit.


1. Inleiding


Er komen steeds meer plantengewassen op de markt die ontwikkeld zijn met behulp van biotechnologie. Sinds 1983 zijn al meer dan 60 verschillende plantensoorten met succes genetisch gemodificeerd [Fuchs en Astwoord, 1996]. Met behulp van recombinant DNA technieken zijn specifieke modificaties uitgevoerd waarbij eiwitten van andere soorten in planten zijn overgeplaatst. Dit is via traditionele kweek-technieken niet mogelijk. Deze nieuwe gewassen hebben zeer diverse eigenschappen meegekregen zoals bijvoorbeeld bescherming tegen insecten, vertraagde rijping, resistentie tegen virussen, gemodificeerd zetmeel, tolerantie ten opzichte van herbiciden, gemodificeerde oliën, resistentie tegen ziektes, mannelijke steriliteit [Fuchs en Astwood, 1996].
Het aantal transgene gewassen toegelaten op de Amerikaanse markt is spectaculair gegroeid, terwijl dit in Europa tot nu toe slechts in beperkte mate het geval is [Kuiper en Noordam, 1998]. De relatief trage marktintroductie van transgene gewassen in Europa wordt mede veroorzaakt door de nog onvoldoende geharmoniseerde regelgeving en een gebrek aan algemeen geaccepteerde criteria voor milieu- en voedselveiligheidstoetsing. Bovendien bestaat er in Europa nog onzekerheid over maatschappelijke acceptatie van deze nieuwe voedingsmiddelen, en is er nog een levendige discussie gaande over het etiketteren van deze nieuwe producten [Kuiper en Noordam, 1998].
Omdat sommige genen die verantwoordelijk zijn voor de nieuwe eigenschappen voor eiwitten coderen die oorspronkelijk niet in het levensmiddel aanwezig zijn, is er reden tot zorg over de effecten van de overgeplaatste eiwitten op individuen die dit binnen krijgen [Lehrer et al ., 1996]. Voordat nieuwe (genetisch gemodificeerde) producten op de markt worden geïntroduceerd, moeten ze daarom een uitvoerige veiligheidsbeoordeling op het gebied van voeding en milieu ondergaan.
Een belangrijk gezondheids-risico van genetische modificatie is dat als gevolg van de genetische modificatie er in nieuwe planten eiwitten voorkomen die tot dan toe nog niet in die plant voorkwamen. Mensen die voor deze eiwitten allergisch zijn, zullen dan ook allergisch reageren op het nieuwe voedingsmiddel. Biotechnologie biedt echter ook de mogelijkheid om juist de eiwitten die allergie veroorzaken te verwijderen uit planten.
In dit literatuuronderzoek is geïnventariseerd hoe de procedure werkt om voedingsmiddelen gemaakt met behulp van genetisch gemodificeerde planten te testen op allergeniciteit en hoe groot of klein het daadwerkelijk allergeniciteitsgevaar van deze nieuwe voedingsgewassen is.

2. Voedsel-allergie


Allergie voor voedseleiwitten komt minder vaak voor dan men denkt, waarschijnlijk hebben 5% tot 8% van de kleine kinderen en ongeveer tot 2% van de volwassenen er last van [Fuchs en Astwood, 1996; Taylor, 1997]. Het aantal diagnostische gevallen van voedselallergie stijgt echter ieder jaar [Ruibal et al ., 1997]. Er bestaat helaas geen behandeling tegen voedselallergie. De enige manier om de allergische reacties te voorkomen, is om de betreffende voedingsmiddelen of ingrediënten te vermijden [Hefle en Taylor, 1999].
De volgende negen voedingsmiddelen zijn verantwoordelijk voor meer dan 90% van de voedselallergieën: pinda's, sojabonen, noten, melk, eieren, vis, schaaldieren, weekdieren, en tarwe [Taylor, 1997]. Allergische reacties op verse vruchten en groenten komt ook vaak voor, maar de allergenen die hierbij betrokken zijn, zijn hittelabiel [Taylor, 1997]. De symptomen die ze veroorzaken zijn ook mild vergeleken met de allergische reacties op de eerder genoemde voedingsmiddelen. Behalve de al genoemde voedingsmiddelen zijn er nog 160 andere voedingsmiddelen of voedings gerelateerde stoffen gedocumenteerd die allergische reacties hebben veroorzaakt in één of meer individuen [Taylor, 1997]. Dit zijn onder andere granen, zaden en groentegewassen maar ook bewerkte voedingsmiddelen zoals bier en chocola [Taylor, 1997]. Minder bekende allergene voedingsmiddelen kunnen even ernstige symptomen veroorzaken in gevoelige individuen als de bekende allergene voedingsmiddelen, ze hebben alleen op veel minder individuen effect [Hefle en Taylor, 1999].
Voedselallergie, of voedsel overgevoeligheid, is een specifiek type immunologisch gemedieerde nadelige reactie als gevolg van de inname van een levensmiddel of een voedingsadditief. Deze reactie treedt alleen op in sommige individuen, vereist eerdere blootstelling (sensibilisatie), kan optreden nadat alleen een kleine hoeveelheid is ingenomen, en is ongerelateerd aan enig fysiologisch effect van het voedsel of voedseladditief. De meeste voedsel allergieën worden gemedieerd door IgE antilichamen en treden snel op, meestal binnen enkele minuten na blootstelling.
Het merendeel van de allergie-patiënten vertonen IgE gemedieerde onmiddelijke overgevoeligheid [Fuchs en Astwood, 1996].
Een aantal factoren [Lehrer et al ., 1996] kan de ontwikkeling van voedsel allergie beïnvloeden:
  1. De hoeveelheid die van een bepaald voedingsmiddel wordt gegeten. Dit wordt beïnvloed door het dieet en de cultuur van een land.
  2. De blootstellings route. Voedselallergenen kunnen aan het lichaam worden blootgesteld via ingestie, huidcontact en inhalatie.
  3. Processing van een levensmiddel kan het gehalte aan een voedselallergeen veranderen.
  4. Intrinsieke factoren. Sommige voedingsmiddelen zijn zeer allergeen terwijl andere voedingsmiddelen nauwelijks of niet allergeen zijn.
Levensmiddelen bezitten een grote variëteit aan eiwitten, slechts van een paar is het bekend dat het allergenen zijn. Alle voedselallergenen zijn eiwitten. Maar alleen een klein gedeelte van de vele duizenden eiwitten in voedingsmiddelen zijn allergenen. Veel allergene voedingsmiddelen bevatten meerdere allergenen [Taylor, 1997].
In plantaardige voedingsmiddelen zoals sojabonen en pinda's blijken veel van de allergenen opslag eiwitten te zijn, die in grote hoeveelheden in deze specifieke voedingsmiddelen voorkomen [Lehrer et al ., 1996]. Eiwitten die in kleinere hoeveelheden in levensmiddelen voorkomen kunnen echter ook belangrijke voedselallergenen zijn.
Net als alle antigenen moeten voedselallergenen vreemde moleculen zijn om een significante respons te stimuleren. Moleculen van vreemde oorsprong wekken namelijk geen antilichaam productie op. De meeste voedselallergenen zijn stabiele moleculen die de effecten van voedselbewerking, koken, en de verteringsprocessen kunnen weerstaan. Er zijn hoe dan ook uitzonderingen zoals de labiele allergenen uit appel en andere verse vruchten en groenten [Lehrer et al ., 1996].
Een voorvereiste voor elk allergeen is de mogelijkheid om een immuunrespons op te wekken. Het is niet bekend waarom sommige eiwitten dit beter doen en meer allergeen zijn dan andere. Omdat allergenen IgE moleculen moeten kunnen crosslinken, bezitten ze meestal minstens twee IgE antilichaam reactieve sites (epitopen). Epitopen kunnen conformationeel of lineair zijn. Conformationele epitopen zijn afhankelijk van de tertiaire structuur van het eiwit. Meer dan zeven aangrenzende identieke aminozuren in een getransfereerd eiwit en bekend allergeen kan een lineair epitoop zijn [Franck-Oberaspach en Keller, 1997].
De meeste bekende voedselallergenen hebben een molecuulgewicht tussen ongeveer 10 en 70 kDa en zijn wateroplosbaar. Voedselallergenen zijn glycoproteinen met een zuur iso-electrisch punt [Franck-Overaspach en Keller, 1997]. Veel niet allergene eiwitten hebben deze eigenschappen echter ookAllergenen waarop de meerderheid (<50%) van de gevoelige patiënten, voor dat voedingsmiddel, reageren worden omschreven als “belangrijke allergenen”, in tegenstelling tot de “minder belangrijke allergenen” in het voedingsmiddel waarop een minderheid van de patiënten reageert.
De allergeniciteit van een eiwit kan variëren van (bijna) niet allergeen, tot zeer sterk allergeen
[Taylor, 1997; Lehrer, 1996].
Het is onmogelijk om met enige zekerheid een drempelwaarde te berekenen voor een voedselallergeen die een nadelige reactie zal opwekken voor alle individuen. Desondanks zijn de consequenties van allergische reacties afhankelijk van de hoeveelheid allergeen die oraal is ingenomen. Hoe hoger de dosis, des te ernstiger de reactie [Franck-Oberaspach en Keller, 1997].

3. Genetische modificatie


Recombinant DNA technologie geeft plantenkwekers de beschikking over een grotere genenpool voor gewasverbeteringsprogramma's. In theorie kunnen genen van ieder organisme (ongerelateerd) in planten worden overgebracht. Bovendien kunnen de doelen van een plantenkweekprogramma beduidend sneller bereikt worden wanneer aangenomen wordt dat in-vitro regeneratie technieken voor de getransformeerde plant gemakkelijk beschikbaar zijn [Ruibal et al ., 1997]. De meeste geïntroduceerde kenmerken in planten zijn het resultaat van de expressie van één of meer nieuwe eiwitten. Het expressie-niveau van deze eiwitten is laag en ze vertegenwoordigen een klein percentage van de totale hoeveelheid eiwit in de plant [Fuchs en Astwood, 1996].
Er kunnen verschillende doelen worden bereikt door middel van genetische transformatie van planten. Planten kunnen resistent of tolerant worden gemaakt voor biotische stress (insekten, ziekten en plagen) en abiotische stress (koude, vorst, zware metalen en zout). Op deze manier kan de opbrengst worden verhoogd en kunnen gewassen zelfs in nieuwe milieus groeien [Ruibal et al ., 1997]. De processing karakteristieken van voedingsgewassen kunnen ook worden verbeterd, dit is aantrekkelijk voor de agro-voedings industrie. Ook kan de nutritionele kwaliteit van voedingsgewassen verbeterd worden. Het gehalte aan toxische stoffen of allergene eiwitten kan verminderd worden [Ruibal et al ., 1997].
Het gevaar van genetische modificatie is dat de nieuwe eiwitten die in genetisch gemodificeerde voedselgewassen worden geproduceerd a) zelf kunnen optreden als allergenen of toxinen of b) het metabolisme van het voedsel producerende organisme zo kunnen veranderen dat er nieuwe allergenen of toxinen geproduceerd worden of dat de nutritionele waarde verlaagd wordt [Fagan, 1999].
De genetische modificatie procedure zelf levert ook een potentieel risico. Bij alle recombinant DNA methoden bestaat de mogelijkheid van het onwillekeurig introduceren van ongewenste veranderingen in de functie en structuur van het voedsel producerende organisme [Fagan, 1999].
Post transcriptionele en post-translationele modificaties kunnen verschillend zijn bij het donor organisme en de gastheercel: het vreemde eiwit dat in het getransformeerde organisme is geproduceerd kan daardoor verschillen van het oorspronkelijke eiwit (wel/geen glycosidatie) [Ruibal et al ., 1997].
Wanneer een vreemd gen in een plant wordt geïntroduceerd, zal het nieuwe gen op een willekeurige plaats in het plantengenoom terecht komen. Willekeurige integratie van een nieuw gen kan niet-actieve regio's van het genoom activeren en resulteren in onverwachte expressie van genen. Wanneer bekende allergene voedingsgewassen als donor bron worden gebruikt, kan één of meer allergenen in de ontvangende plant worden getransfereerd [Ruibal et al ., 1997].
Genetische modificatie maakt het mogelijk genen voor voedsel-allergenen in een niet-verwant voedselorganisme in te bouwen. Door de verhoogde consumptie van dit allergeen kan in theorie een groter deel van de bevolking worden gesensibiliseerd, waardoor het aantal patiënten met een allergie toeneemt. Patiënten die al een voedselallergie hebben, zouden bovendien meer risico lopen om onverwacht met het allergeen in aanraking te komen. Het zit immers ‘verstopt'in voedingsmiddelen waar ze het niet in verwachten [van Dam, 1999].
Opslageiwitten zijn commercieel interessant voor genetische modificatie omdat deze de aminozuursamenstelling van zaden bepalen. Met lectinen en defence proteins kunnen planten resistent worden gemaakt voor plagen [van Dam, 1999]. Van deze categorieën zijn eiwitten bekend die allergeen zijn. Over het algemeen zijn het relatief robuuste eiwitten: ze zijn resistent tegen proteolytische vertering of zuur en kunnen na consumptie redelijk intact de bloedbaan bereiken.
Eiwitten die interessant zijn voor plantenbiotechnologen maar tegelijkertijd ook verdacht zijn vanuit het oogpunt van allergie zijn onder andere [van Dam, 1999]:
  • 2S-albumine-opslageiwitten van planten
  • lectinen
  • (plant) defence proteins , waaronder enzymremmers
  • domeinen (epitopen) van bekende allergenen
Het is niet mogelijk om de uitkomst van genetische modificatie van voedsel organismen volledig te controleren en te voorspellen [Fagan, 1999]. Dit komt doordat:
  1. de complexiteit van zelfs het eenvoudigste voedselproducerende organisme maakt het onmogelijk om alle effecten van zelfs maar één gen verandering te voorspellen,
  2. Recombinant DNA manipulaties induceren mutaties op willekeurige locaties in het genoom van het ontvangende organisme. Deze mutaties hebben onvoorspelbare effecten op de eigenschappen van het genetische gemodificeerde organisme en het voedsel dat het produceert.
  3. nks dat structurelegenetische informatie universeel is in zijn betekenis, is de regulatoire genetische informatie in betekenis afhankelijk van celtype en het soort organisme waarin het is geïntroduceerd.
Terwijl jarenlange ervaring ons geleerd heeft hoe we moeten omgaan met traditionele voedingsmiddelen hoe we de inherente risico's die met zulke voedingsmiddelen zijn geassocieerd moeten beheersen, ontbreekt deze ervaring voor nieuwe voedingsmiddelen afkomstig van transgene planten [Franck-Oberaspach en Keller, 1997].
Genetische modificatie kan leiden tot veranderingen in de agronomische kenmerken van gewassen of in de samenstelling van aanwezig macro- en micronutriënten, antinutritionele factoren of van nature aanwezige toxinen. Om deze effecten vast te stellen, is een systematische vergelijking nodig tussen het gemodificeerde en niet gemodificeerde product (voortgebracht onder identieke omstandigheden) [Kuiper en Noordam, 1998]. Dit kan worden gedaan door voederproeven met laboratoriumdieren. Detectie van veranderingen kan plaatsvinden op verschillende integratieniveaus, met behulp van DNA-analyse; mRNA fingerprinting; eiwit fingerprinting; chemische analyse van afzonderlijke componenten; metabolietprofilering; en in-vitro toxiciteitsscreening [Kuiper en Noordam, 1998]. De allergeniciteitsbeoordeling van genetisch gemodificeerde voedingsmiddelen zal in het volgende hoofdstuk worden behandeld.

4. Allergeniciteitsbeoordeling


Al in 1993 onderkenden het International Food Biotechnology Council en het ILSI Allergy and Immunology Institute de allergierisico's van transgene gewassen. Deze risico's zijn door een aantal Amerikaanse onderzoekers van instituten en bedrijven in kaart gebracht. Dit mondde in 1996 uit in een omvangrijk rapport met daarin een beslisboom voor het vaststellen van het allergisch potentieel van transgene gewassen [Metcalfe et al ., 1996].
Bij de beoordeling van de allergeniciteit van voedingsmiddelen afkomstig van nieuwe plantenvariëteiten ontwikkeld door genetische modificatie moet naar drie componenten worden gekeken. Dit zijn: (1) de bron waaruit het gen is verkregen; (2) fysisch-chemische en biologische eigenschappen van het geïntroduceerde eiwit vergelijken met bekende allergene eiwitten, gecombineerd met voorgaande consumptie informatie; (3) potentiële veranderingen in de endogene allergenen van de gastheer plant (wanneer aanwezig) [Fuchs en Astwood, 1996].
De OECD raadt het concept van substantiële gelijkheid aan als de meest praktische aanpak voor de veiligheidsevaluatie van voedingsmiddelen of voedselcomponenten afkomstig van moderne biotechnologie [WHO, 1995]. Dit concept houdt in dat wanneer een nieuw voedingsmiddel of voedingscomponent substantieel gelijk is aan een al bestaand voedingsmiddel of voedingscomponent, het op dezelfde manier kan worden behandeld in relatie tot veiligheid. Hierbij gaat het zowel om nutritionele als toxicologische veiligheid. Wanneer een geïntroduceerd kenmerk niet substantieel gelijk is aan een eigenschap of effect in een al bestaand voedingsmiddel of voedingscomponent betekent dit niet dat het onveilig is. Er is dan een verdere veiligheidsbeoordeling nodig [WHO, 1995].
Volgens Fuchs en Astwood (1996) moet een rationele beoordeling van de allergeniciteit in een zorgvuldig stapsgewijs proces plaatsvinden, waarbij gebruik wordt gemaakt van de beslisboom strategie [Metcalfe et al ., 1996] gebaseerd op deze factoren. De totaliteit van deze beoordelingen levert de verzekering dat voedingsmiddelen afkomstig van nieuwe plantenvariëteiten geen allergene gevaren introduceren naast de gevaren die al aanwezig zijn in het gangbare voedingsaanbod.

4.1 Allergene bron van geïntroduceerde eiwit



De genen die door middel van r-DNA technologie van een organisme naar een ander organisme worden getransfereerd, kunnen van zeer verschillende origine zijn. Donor bronnen kunnen wel of geen voeding zijn (zoals micro-organismen en insekten). Voedselbronnen kunnen worden geclassificeerd als algemeen bekend allergeen voedsel, niet algemeen bekend allergeen voedsel en niet allergeen voedsel. De meeste gendonoren zijn afkomstig van niet-voedingsmiddelen [Ruibal et al ., 1997].

Wanneer een getransfereerd gen afkomstig is uit een voedselbron waarvan bekend is dat het allergeniciteit bezit, is de allergeniciteits beoordeling een vrij eenvoudige procedure [Ruibal et al ., 1997]. Het omvat in-vitro en in-vivo tests. Het overgebrachte eiwit moet getest worden om te ontdekken of het al dan niet allergeen is. Er zijn dan in principe sera van deze patiënten verkrijgbaar, waarmee het nieuwe genetisch gemodificeerde voedselorganisme kan worden getest [van Dam, 1999].
De eerste stap betreft in–vitro assays zoals radioallergosorbent tests (RASTS), enzyme-linked immunosorbent assays (ELISAs) en imunnoblotting assays. Deze assays maken gebruik van IgE fracties van samengevoegd serum van individuen die allergisch zijn voor het voedsel waaruit het geïntroduceerde gen afkomstig is. De serumdonoren moeten aan klinische criteria voldoen waaronder een positieve respons valt in placebo gecontrolleerde orale testen (DBPCFCs) [Fuchs en Astwood, 1996; Ruibal et al ., 1997]. Deze in-vitro testen geven een indicatie dat het betreffende eiwit/voedingsmiddel in staat is IgE te binden, maar bewijst niet dat deze binding ook resulteert in de degranulatie van mestcellen en basofielen [Hefle en Taylor, 1999]. Een positief resultaat op de in-vitro testen levert een sterk bewijs dat het overgebrachte gen voor een allergeen codeert. Er kunnen extra analyses worden uitgevoerd om te waarborgen dat door processing de allergene reactie op het eiwit verdwijnt.
Als positieve resultaten met immunoassays worden verkregen, is het getransfereerde eiwit vrijwel zeker een allergeen. In-vivo tests zijn dan niet meer nodig [Ruibal et al ., 1997]. Wanneer echter geen duidelijke respons tijdens de in-vitro testen wordt waargenomen, moeten in-vivo testen worden uitgevoerd. Dit betreffen op zijn minst huidpriktesten [in Fuchs en Astwood, 1996; Ruibal et al ., 1997].
Wanneer het eiwit de eerste twee stappen doorstaat kan als laatste een placebo gecontroleerde orale studie (DBPCFC test) met gevoelige en niet gevoelige patiënten worden uitgevoerd onder gecontroleerde klinische condities. Hier kleven echter wel ethische bezwaren aan zoals het mogelijk optreden van een anafylactische shock in testpersonen en de beschikbaarheid van geschikte klinische veiligheid [Fuchs en Astwood, 1996].
Wanneer geen nadelige reacties worden waargenomen in stap 1,2 en 3 van de allergeniciteits-beoordeling, kan worden geconcludeerd dat het betreffende gen niet voor een allergeen codeert.
In gevallen waarin geen geschikte immunologische reagentia beschikbaar zijn voor in-vitro of in-vivo testen, moet het eiwit op dezelfde manier worden beoordeeld als eiwitten die afkomstig zijn van non-allergene bronnen.

4.2. Non-allergene bron van geïntroduceerde eiwit



De allergeniciteitsbeoordeling van eiwitten uit niet allergene voedingsmiddelen of een niet voedsingsmiddelbron (virussen, bateirën, insekten, niet-voedingsgewassen) is een stuk lastiger. In dit geval zijn er vaak geen sera van gevoelige patiënten verkrijgbaar [Ruibal et al ., 1997]. De beste wetenschappelijke basis voor een beoordeling vormt het vergelijken van belangrijke fysisch-chemische en biologische eigenschappen van een geïntroduceerd eiwit met bekende allergene eiwitten. De fysisch-chemische karakteristieken van bekende voedselallergenen zijn beschreven en gestaafd [Fuchs en Astwood, 1996].
Een vergelijking van de aminozuur volgorde van het overgebrachte eiwit met de aminozuur volgorden van bekende allergenen, aanwezig in databanken, is een bruikbare eerste benadering van het allergenische potentieel. De aminozuurvolgorden van veel allergenen, waaronder voedselallergenen, zijn bekend [Fuchs en Astwood, 1996].
De belangrijke IgE bindings epitopen van veel allergenen zijn gedocumenteerd. De optimale peptidelengte voor binding ligt tussen de 8 en 12 aminozuren [Fuchs en Astwood, 1996]. Een immunologisch significante gelijkheid in volgorde vereist een overeenkomst van minstens acht aangrenzende aminozuren [Fuchs en Astwood, 1996].
Een vereiste voor allergeniciteit is de mogelijkheid van voedsel allergenen om de darmwand te passeren. Een eiwit dat bestand is tegen de proteolytische en zure condities van het menselijk verteringssysteem heeft een grotere kans om de darmwand te bereiken. Veel allergenen bezitten proteolytische stabiliteit [Fuchs en Astwood, 1996]. Intacte eiwitten kunnen de darmwand passeren en zo in het circulaire systeem terechtkomen [Fuchs en Astwood, 1996]. De fysisch-chemische eigenschappen die stabiliteit tegen vertering bevorderen, kunnen als een belangrijke indicator van het allergenisch potentieel worden gbruikt. Bekende allergenen zijn zonder uitzondering stabiel voor vertering in gastro-intestinale verteringsmodellen [Fuchs en Astwood, 1996]
De stabiliteit van een eiwit tijdens verschillende voedsel verwerkings processen is ook belangrijk bij de allergeniciteitsbeoordeling. Dit geldt niet voor eiwitten in verse producten zoals bijvoorbeeld tomaten en sla. Maar producten zoals sojabonen, tarwe of rijst ondergaan één of meerdere verwerkingsstappen alvorens consumptie plaatsvindt. Wanneer het product dat voor menselijke consumptie wordt gebruikt vrij van eiwit is (bijvoorbeeld olie of koolhydraten), is er geen significante menselijke consumptie van het eiwit en is het allergenische gevaar van het eiwit minimaal. Het verlies van immuno-reactiviteit tijdens processing vermindert de waarschijnlijkheid dat epitopen op het eiwit, waaronder die epitopen die vereist zijn voor het opwekken van allergische reacties, intact blijven. Dit is vooral van belang voor conformationele epitopen die tertiaire structuren vereisen.
Veel voedsel allergenen zijn in het specifieke levensmiddel als de belangrijkste eiwitcomponenten aanwezig, variërend van 1 tot 80% van het totale eiwit. Voorbeelden hiervan zijn de allergenen in melk, sojabonen en pinda`s [Fuchs en Astwood, 1996]. De eiwitten die in planten tot expressie zijn gebracht komen juist in kleine hoeveelheden voor: <0,01 tot 0,4% van het eiwit gehalte [Fuchs en Astwood, 1996].
Allergene eiwitten hebben gewoonlijk een molecuulmassa van 10 tot 70 kDa en zijn vaak geglycosyleerd. Veel eiwitten die niet allergeen zijn hebben deze twee eigenschappen echter ook.
De laatste stap in de allergeniciteitsbeoordeling van nieuw tot expressie gebrachte eiwitten, is de vergelijking van de aminozuur volgorde van het eiwit met die van voedseleiwitten. De aanwezigheid van biologische homologe eiwitten in levensmiddelen, vooral een levensmiddel met een gelijk consumptie niveau en consumptie type, vermindert het gevaar van potentiële allergeniciteit.
Het is noodzakelijk om over een goed voorspellend proefdiermodel te beschikken voor het testen van eiwitten die afkomstig zijn van een bron die niet als allergeen bekend staat [van Dam, 1999]. Er kan ook een monitoring systeem worden ingesteld waarmee de effecten kunnen worden geregistreerd als de voedingsmiddelen eenmaal op de markt zijn [van Dam, 1999]. In de praktijk zullen bedrijven een product niet op de markt brengen als het via genetische modificatie is voorzien van een duidelijk sterk allergeen eiwit [van Dam, 1999].

4.3 De gastheer



Het voedingsmiddel dat afkomstig is van de nieuwe plantenvariëteit moet ook geanalyseerd worden wanneer het bekend is dat de gastheer, die genetisch gemodificeerd is, voor de modificatie al endogene allergene eiwitten bezit. Hiervoor moeten er wel sera van allergische patiënten beschikbaar zijn. Op deze manier kan worden gecontroleerd of de compositie en het niveau van de endogene allergenen tijens het modificatie proces niet veranderd is [Fuchs en Astwood, 1996].
Wanneer de plant in het verleden geen allergie heeft veroorzaakt of een beperkte allergie historie heeft waardoor er geen sera beschikbaar zijn, kan deze beoordeling niet worden uitgevoerd. In dat geval kunnen immunoblotting en/of ELISA methoden hiervoor worden gebruikt. De ELISA methode levert een kwantitatieve beoordeling op van de totale allergene eiwit compositie, de immunoblotting aanpak levert gedetailleerdere informatie over de compositie van specifieke endogene allergenen en heeft daarom de voorkeur [Burks en Fuchs, 1995].
Het is belangrijk om te beseffen dat een enkele eigenschap of assay de allergeniciteit niet kan voospellen. Wanneer een eiwit geen van de belangrijk eigenschappen van een allergeen eiwit bezit, is geen verdere informatie nodig voor de introductie van nieuwe planten variëteiten. Voor eiwitten die één of meer karakteristieken van allergene eiwitten bezitten, moet een combinatie van alle eerder beschreven informatie in acht worden genomen wanneer besloten wordt of verder onderzoek of karakterisatie nodig is. Uiteindelijk zal een gewogen beoordeling van al de beschikbare data de veiligheid van voedingsmiddelen verkregen van genetisch gemodificeerde gewassen verzekeren.
Het is van belang dat de relatieve allergeniciteit van een eiwit wordt onderzocht [van Dam, 1999]. Hoe allergeen is het ingebrachte eiwit, vergeleken met andere allergenen? Dit kan worden vastgesteld met sera van patiënten (wanneer beschikbaar) of –in de toekomst- met dierproeven. Het meest krachtige allergeen is het pinda-allergeen [van Dam, 1999]. Er is het minste van nodig om een allergische respons op te wekken.
Ook moet worden vastgesteld hoe groot de blootstelling is [van Dam, 1999]. Die is gering als een ingrediënt met een allergeen eiwit sterk bewerkt wordt en in kleine hoeveelheden in de voeding wordt verwerkt. Zeker als het voedingsmiddel ook nog eens weinig wordt geconsumeerd. De blootstelling is veel groter als een product in grote hoeveelheden vers wordt geconsumeerd.

4.4 Voorbeelden van allergeniciteitsbeoordelingen



Burks en Fuchs (1995) hebben de endogene allergenen in glyfosfaat tolerante en commerciële sojaboon variëteiten met elkaar vergeleken. In de glyfosfaat-tolerante sojabonen is het gen dat voor het EPSP-eiwit (5-enolpyruvylshikimate-3-fosfaat synthase) codeert geïntroduceerd. Uit de studie van Burks en Fuchs (1995) is gebleken dat er geen kwalitatieve en kwantitatieve veranderingen in de compositie van de endogene sojaboon allergene eiwitten is opgetreden die reden tot bezorgdheid geven door de introductie van dit gen.
Het Amerikaanse bedrijf Pioneer Hi-Bred heeft geprobeerd om de nutritionele kwaliteit van sojabonen voor diervoeder te verbeteren door een verhoging van het methionine-gehalte. Hiertoe heeft het bedrijf het sojaras voorzien van het 2S-albumine-gen van paranoot. Dit opslag-eiwit bezit een hoog gehalte van de zwavelrijke aminozuren methionine en cysteine. Onderzoek aan de universiteit van Nebraska met sera van patiënten, allergisch voor paranoot, maakte duidelijk dat het 2S-albumine-eiwit één van de paranootallergenen is. Omdat onvoldoende kon worden uitgesloten dat deze soja zou worden vermengd met soja voor de humane voeding, besloot Pioneer het project te stoppen [Ruibal et al ., 1997].

5. Reductie van ongewenste eiwitten



Genetische modificatie levert een unieke mogelijkheid om het niveau van specifieke allergenen in de voedselketen te reduceren. Door genen in de “antisense” oriëntatie (de omgekeerde oriëntatatie die vereist is om een eiwit te produceren) te introduceren, kan het niveau van eiwit geproduceerd door de “sense” oriëntatie drastisch worden vermindert. Deze techniek is ook gebruikt om de FlavrSavr tomaat met vertraagde rijping te produceren. De houdbaarheid van tomaten werd verlengd door het enzym dat verantwoordelijk is voor het zacht worden (polygalacturonase) te remmen [Fuchs en Astwood, 1996]. Dezelfde aanpak is ook gebruikt om het primaire allergeen in rijst te reduceren [Fuchs en Astwood,1996; Ruibal et al ., 1997]. Dit allergeen werd echter niet volledig verwijderd uit de gemodificeerde planten.

6. Conclusies en aanbevelingen


De allergierisico's van genetisch gemodificeerde voedingsmiddelen zijn reëel, maar lijken voor een groot deel beheersbaar. Voor het vaststellen van het allergisch potentieel bestaat een beslisboom en een aantal testmethoden. Deze beslisboom is echter verre van waterdicht en bovendien sterk op de Amerikaanse besluitvorming gericht. Revisie van de beslisboom door een aantal Europese deskundigen is hoog nodig. Daarnaast is het belangrijk dat testmethoden, als proefdiermodellen voor voedselallergie onderzoek, verder worden ontwikkeld.
Hetzelfde geldt voor het ontwikkelen van methoden voor het vaststellen van het risico van een eiwit met een onbekend allergeniciteit.
Omdat allergeen bevattende transgene voedingsmiddelen in de meeste gevallen in uiterlijk niet te onderscheiden zijn van hun natuurlijke, niet allergene tegenpolen, leveren ze een serieus gevaar voor de consument. Consumenten zijn niet in staat om deze allergene voedingsmiddelen te mijden, omdat ze ze niet kunnen onderscheiden van de corresponderende natuurlijke voedingsmiddelen. Labelling van genetisch gemodificeerde voedingsmiddelen kan dit probleem oplossen en maakt het mogelijk om optredende allergeen problemen te achterhalen.
Wanneer een product met een laag risico op de markt wordt gebracht, kunnen een aantal maatregelen worden genomen: Een beperkte marktintroductie (in beperkt gebied en met beperkte blootstelling), en een adequate etikettering en monitoring van eventuele nadelige gezondheidseffecten.


8. Literatuurlijst

  1. Burks, A. W. en Fuchs, R. L., 1995. Assessment of the endogenous allergens in glyphosate-tolerant and commercial soybean varieties. Journal of allergy and clinical immunology ; 96:6, 1, 1008-1010.
  2. Dam, F. van, 1999. Genetische modificatie en de kans op voedselallergie. Voeding nu ; 1:9, 20-23.
  3. Fagan, J. B. Assessing the safety and nutritional quality of genetically engineered foods. www.psagef.org/jfassess.htm , 3/11/99.
  4. Franck-Oberaspach, S. L. en Keller, B., 1997. Consequences of classical and biotechnological resistance breeding for food toxicology and allergenicity. Plant breeding ; 116:1, 1-17.
  5. Fuchs, R. L. en Astwood, J. D., 1996. Allergenicity assessment of foods derived from genetically modified plants. Food technology ; 50:2, 83-88.
  6. Hefle, S. L. en Taylor, S. L., 1999. Allergenicity of edible oils. Food technology ; 53:2, 62-69.
  7. Kuiper, H. A. en Noordam, M. Y., 1998. Nieuwe methoden voor veiligheids-evaluatie gentech-voedingsmiddelen. Voedingsmiddelentechnologie ; 31:16/17, 11-15.
  8. Lehrer, S. B., Horner, W. E., Reese, G., 1996. Why are some proteins allergenic? Implications for biotechnology. Critical reviews in food sience and nutrition ; 36:6, 553-564.
  9. Metcalfe, D. D., Fuchs, R. L., Townsend, R., Sampson, H. A., Taylor, S. L. en Fordham, J. R., 1996. Allergenicity of foods produced by genetic modifcation. Critical reviews in food sience and nutrition ; 36:suppl., S1-S186.
  10. Ruibal Mendieta, N. L, Nagy, A. M. en Lints, F. A., 1997. The potential allergenicity of novel foods. Journal of the science of food and agriculture ; 75:4, 405-411.
  11. Taylor, S. L., 1997. Assessment of the allergenicity of genetically modified foods. AgBiotech news and information ; 9:10, 229N-234N.
  12. World health organisation, 1995. Application of the principles of substantial equivalence to the safety evaluation of foods or food components from plants derived by modern biotechnology. [Kopenhagen]. s.n.



Food-Info.net is an initiative of Stichting Food-Info, The Netherlands

Free counters!