9/30/2013. GMO analytiikka. Termistöä. Markkinoilla olevien GM kasvien ominaisuuksia



Samankaltaiset tiedostot
GMO analytiikka Annikki Welling Kemian tutkimusyksikkö Evira

Geneettisesti muunnellut ainekset rehuissa (ja elintarvikkeissa) Annikki Welling Kemian laboratoriopalvelut Evira

PCR - tekniikka elintarvikeanalytiikassa

Muuntogeenisten rehujen valvonta

Kvantitatiivisen PCR:n käyttö mikrobivaurion toteamisessa

Ylitarkastaja Sanna Viljakainen Tuoteturvallisuusyksikkö Valvontaosasto Elintarviketurvallisuusvirasto Evira

Geenitekniikan perusmenetelmät

Bioteknologian perustyökaluja

UUDET TEKNIIKAT SISÄYMPÄRISTÖN MIKROBIEN TOTEAMISESSA

TEKNIIKKA JA LIIKENNE. Laboratorioala OPINNÄYTETYÖ. VÄRIAINEET PIPETOINNIN APUNA qpcr-tekniikassa

Ituepidemia ja VTEC -tutkimukset elintarvikkeista. Saija Hallanvuo Mikrobiologian tutkimusyksikkö

Elintarvikepetokset Annikki Welling Kemian ja toksikologian tutkimusyksikkö Evira

KOE 6 Biotekniikka. 1. Geenien kloonaus plasmidien avulla.

6 GEENIT OHJAAVAT SOLUN TOIMINTAA nukleiinihapot DNA ja RNA Geenin rakenne Geneettinen informaatio Proteiinisynteesi

VASTAUS 1: Yhdistä oikein

GEENITEKNIIKAN PERUSASIOITA

Ekologiset ympäristöongelmat. 10. Geeniteknologia. BI5 II Geeniteknologia 4. Geenitekniikan perusmenetelmiä

Genomi-ilmentyminen Genom expression (uttryckning) Nina Peitsaro, yliopistonlehtori, Medicum, Biokemia ja Kehitysbiologia

Biologia ylioppilaskoe

Uudistettu EU-näytteenottoasetus ja sen tuomat muutokset rehujen viranomaisnäytteenottoon

DNA (deoksiribonukleiinihappo)

DNA:n informaation kulku, koostumus

Uusia mahdollisuuksia FoundationOne CDx. keystocancer.fi

Luku 20. Biotekniikka

Francis Crick ja James D. Watson

Kemiallisten menetelmien validointi ja mittausepävarmuus Leena Saari Kemian ja toksikologian tutkimusyksikkö

Solun tutkiminen. - Geenitekniikka

Lajinmäärityksestä elintarvikkeiden aitoustutkimuksessa. Annikki Welling Kemian laboratoriopalvelut Evira

TEKNIIKAN JA LIIKENTEEN TOIMIALA. Laboratorioala. Tutkimuspainotteinen suuntautumisvaihtoehto

KVANTITATIIVISEEN POLYMERAASIKETJUREAKTI- OON PERUSTUVAN TESTIN KEHITTÄMINEN RUOKAPATOGEENIN TUNNISTAMISEKSI

Plasmidi-DNA:n eristys bakteerisoluista DNA:n geelielektroforeesi (Proteiinien geelielektroforeesi)

Kemialliset tutkimukset elintarvikkeiden vaatimustenmukaisuuden osoittamiseksi (Eviran ohje 17069/1)

Bioteknologian tutkinto-ohjelma Valintakoe Tehtävä 3 Pisteet / 30

PCR:n laadunvarmistus. Saija Hallanvuo Elintarvike- ja rehumikrobiologian tutkimusyksikkö/ Elintarvikemikrobiologiajaosto

GENEETTISESTI MUUNNELLUN BAKTEERIN TUNNISTAMINEN -

"Geenin toiminnan säätely" Moniste sivu 13

Euroopan unionin virallinen lehti L 285/37 PÄÄTÖKSET KOMISSIO

DNA RNA proteiinit transkriptio prosessointi translaatio regulaatio

DNA (deoksiribonukleiinihappo)

måndag 10 februari 14 Jaana Ohtonen Kielikoulu/Språkskolan Haparanda

Perinnöllisyystieteen perusteita III Perinnöllisyystieteen perusteita

Metsäpatologian laboratorio tuhotutkimuksen apuna. Metsätaimitarhapäivät Anne Uimari

Mittausepävarmuuden laskeminen ISO mukaisesti. Esimerkki: Campylobacter

Allergeenien analytiikka. Anu Kallinen Tullilaboratorio

Genetiikan perusteiden harjoitustyöt

Ajankohtaista laboratoriorintamalla Riitta Rannikko EVIRA/ELITA/RETU Rehujen turvallisuus ja laatu

Ehdotus: NEUVOSTON PÄÄTÖS

GMO-tietopaketti. Kasvinjalostuksen menetelmiä

Molekyyligenetiikka. Arto Orpana, FT dos. apulaisylikemisti

DNA RNA proteiinit transkriptio prosessointi translaatio regulaatio

Perinnöllisyyden perusteita

Sukunimi Etunimet Tehtävä 3 Pisteet / 20

REAL-TIME PCR MENETELMÄN SOVELTAMINEN YERSINIA ENTEROCOLITICAN OSOITTAMISEKSI KASVISNÄYTTEISTÄ

Edustava näyte - tärkein laadunmäärityksen vaihe

Perinnöllisyyden perusteita

KOMISSION ASETUS (EU)

Geenitekniikka säädeltyä

GLUTEENIANALYTIIKKA KELIAKIAN KANNALTA. Viljateknologien Helmikollokvio Hartwall, Lahti Päivi Kanerva

Kehitysbiologiassa käytetään lukuisia viekkaita kuvantamismenetelmiä

Vierasainevalvonta Raportointi vuodelta Evira/7307/0411/2010

Tullin elintarviketutkimukset 2013

EUROOPAN UNIONIN NEUVOSTO. Bryssel, 3. helmikuuta 2011 (04.02) (OR. fr) 6104/11 Toimielinten välinen asia: 2011/0016 (NLE) AGRILEG 14 ENV 79 EHDOTUS

LAKTOOSI-INTOLERANSSIN MÄÄRITTÄMINEN RT-PCR- MENETELMÄLLÄ

DNA:N TOISTOJAKSOJEN MÄÄRITTÄMINEN JA YKSILÖNTUNNISTUS PCR:N AVULLA. Työohjeen testaus

Perinnöllisyystieteen perusteita III Perinnöllisyystieteen perusteita. BI2 III Perinnöllisyystieteen perusteita 9. Solut lisääntyvät jakautumalla

DNA-eristysmenetelmän kehitys papaijalle ja

Osa VII Omavalvonta. Koulutus teknisille asiantuntijoille [Paikka], XX.XX.20XX

Avainsanat: perimä dna rna 5`-ja 3`-päät replikaatio polymeraasientsyymi eksoni introni promoottori tehostajajakso silmukointi mutaatio

Luomuruokinnan erot tavanomaiseen ruokintaan

Nimi sosiaaliturvatunnus. Vastaa lyhyesti, selkeällä käsialalla. Vain vastausruudun sisällä olevat tekstit, kuvat jne huomioidaan

Kasvinjalostus 2000-luvulla

Biologian tehtävien vastaukset ja selitykset

BIOLOGIAN OSIO (45 p.)

BIOLOGIAN OSIO (45 p.)

Lääketieteen ja biotieteiden tiedekunta Sukunimi Bioteknologia tutkinto-ohjelma Etunimet valintakoe pe Tehtävä 1 Pisteet / 15

MYKOPLASMA- WORKSHOP!

Geeninsiirron peruskäsitteet

Nimi sosiaaliturvatunnus

DNA-KOETTIMIEN TESTAUS YMPÄRISTÖ- SIRUA VARTEN

PRIMARY HPV TESTING IN ORGANIZED CERVICAL CANCER SCREENING

Genomin ilmentyminen Liisa Kauppi, Genomibiologian tutkimusohjelma

CHEM-A1310 Biotieteen perusteet 2018

Genomin ylläpito TIINA IMMONEN MEDICUM BIOKEMIA JA KEHITYSBIOLOGIA

FUSARIUM-SIENEN MÄÄRITTÄMINEN VILJA- AINEISTOSTA Q-PCR MENETELMÄLLÄ

DNA > RNA > Proteiinit

DNA Tiina Immonen, FT, yo-lehtori HY Biolääketieteen laitos, Biokemia ja kehitysbiologia

Mukautuva pätevyysalue - hyödyntäminen käytännön laboratoriotyössä. FINAS-päivä Sara Heilimo, Tullilaboratorio

In Situ Hybridisaatio - menetelmä patologian laboratorion työvälineenä

Genomin ylläpito Tiina Immonen BLL Lääke8eteellinen biokemia ja kehitysbiologia

Uutta pikadiagnostiikkaan

Minna Karhunen. Muuntogeenisen kasvintuotannon vaikutukset. Uhat, mahdollisuudet ja asenteet

Erityisnäytteenotto, esimerkkinä Fineli

T Digitaalinen signaalinkäsittely ja suodatus Tutkielma Signaalinkäsittely DNA-mikrosiruteknologiassa

Epigeneettinen säätely ja genomin leimautuminen. Tiina Immonen Medicum, Biokemia ja kehitysbiologia

DNA RNA proteiinit transkriptio prosessointi translaatio regulaatio

Etunimi: Henkilötunnus:

Kukan kehitystä säätelevien geenien molekyylikloonaus

a. Mustan ja lyhytkarvaisen yksilön? b. Valkean ja pitkäkarvaisen yksilön? Perustele risteytyskaavion avulla.

MetropoliLab Oy (perustettu ) Helsingin tytäryhtiö, muut omistajat Espoo, Vantaa ja Kauniainen Helsingin Viikin tiedeyhteisön kampusalueella

Muuttumaton genomi? Genomin ylläpito. Jakson luennot. Luennon sisältö DNA:N KAHDENTUMINEN ELI REPLIKAATIO

Transkriptio:

GMO analytiikka Kemian ja toksikologian tutkimusyksikkö Evira Termistöä geenimuuntelu muuntogeeninen siirtogeeninen GM GMO (geneettisesti muunnettu organismi) GM tapahtuma (event): käytetään silloin kun tarkoitetaan kasvilinjaa, joka on peräisin yhdestä geenimuunnostapahtumasta (vrt. lajike) Geneettisesti muunneltua ainesta sisältävä rehu Markkinoilla olevien GM kasvien ominaisuuksia kestävyys rikkakasvien torjuntaaineille vastustuskyky hyönteisiä vastaan stacked genes, geenipakka : GM vanhempien molemmat ominaisuudet muuttunut rasvahappokoostumus tärkkelysperuna 1

Lainsäädäntö Euroopan unionin alueella elintarvikkeet ja rehut saavat sisältää ainoastaan EU:ssa hyväksyttyjä muuntogeenisiä (GM) aineksia ja ne on merkittävä selvästi, jos ne sisältävät enemmän kuin 0,9 % GM materiaalia. Hyväksymätöntä GM ainesta sisältävät elintarvikkeet ja rehut on vedettävä markkinoilta. Yhteistyö EU:n alueella European Network of GMO Laboratories, ENGL Kansallisten GM laboratorioiden yhteistyöelin testaa ja validoi GM tapahtuman havaitsemis- ja tunnistamismenetelmät Hakija toimittaa menetelmän ja referenssimateriaalia Kehittää ohjeita validointia, näytteenottoa yms. varten GMO menetelmätietokanta http://gmo-crl.jrc.ec.europa.eu/statusofdoss.htm GM analyysivaiheet Skriinaus positiivinen negatiivinen GMO? on/ei (kasvilajit) Identifiointi kyllä ei hyväksyttyjä? kyllä/ei kvantitointi yksittäisten ainesosien kvantitointi Yli 0,9% alle 0,9% valvonnan toimenpiteet takaisinveto-ohjeen mukaan täytyykö merkitä? kyllä/ei merkittävä ei tarvitse merkitä 2

GM analytiikkaa tehdään pääasiassa kvantitatiivisella reaaliaikaisella PCR:llä (Q-PCR) Rehusta tai elintarvikkeesta eristetään DNA analytiikka sopii vain matriiseille, joista voidaan eristää DNA:ta DNA:n hajoaminen voi olla ongelma pitkälle prosessoiduissa tuotteissa Q-PCR:n avulla katsotaan onko näytteessä GM ainekseen liittyvää DNA:ta, joka monistuu skriinaus identifiointi GM aineksen osuus mitataan vertaamalla GM tapahtuman DNA:n määrää kasvilajispesifiseen DNA:n määrään soija vs. soija GM tapahtuma maissi vs. maissi GM tapahtuma jne. PCR Polymerase chain reaction DNA:n monistamista kontrolloidusti Tarvitaan DNA-polymeraasi-entsyymi, joka rakentaa uuttaa DNA-juostetta ja kestää kuumuutta denaturoitumatta alukkeet, jotka sitoutuvat DNA templaattiin polymeraasiketjureaktion aloittamiseksi (oligonukleotideja l. lyhyitä DNA juosteita) Nukleotideja uusien DNA-juosteiden rakennusaineiksi Sopiva puskuri Lämpötilaa säätelevä kone Esimerkkejä PCR:n käytöstä Voidaan analysoida tuleeko PCR tuotetta vai ei Voidaan analysoida minkä pituisia juosteita PCR tuottaa (esimerkiksi isyystutkimus, rikospaikkatutkinta ) voidaan analysoida lähtömateriaalin määrää (kvantitatiivinen PCR) voidaan käyttää geenien kloonaamiseen Voidaan tuottaa mutatoituja geenejä, jotka voidaan siirtää eliöihin 3

PCR-reaktioseosta kuumennetaan ja jäähdytetään kontrolloidusti 94 C denaturaatio: DNA-kaksoisjuoste aukeaa 60 C Alukkeet ja polymeraasi Sitoutuvat 72 C Uusi juoste syntetoidaan DNA:n määrä lisääntyy PCR:ssä eksponentiaalisesti 4. sykli haluttu geeni 3. sykli 2. sykli 1. sykli 35 sykliä templaatti DNA 2 2 = 4 kopiota 2 3 = 8 kopiota 2 4 = 16 kopiota 2 5 = 32 kopiota 2 36 = 68 miljardia kopiota PCR-tuotteen analysointi 1 2 3 4 5 - + + + - Tavanomaisessa PCR:ssä tuote täytyy analysoida geelielektroforeesilla. Voidaan esimerkiksi tutkia syntyykö PCR tuotetta vai ei (onko tutkittavassa DNA:ssa jakso, johon alukkeet tarttuvat) 4

Q-PCR:n periaate Mittaa PCR tuotteen määrän jokaisen PCR syklin jälkeen (tavallisessa PCR:ssä mitataan vain lopputuotteen määrä, end-point measurement) PCR tuotteen määrä mitataan fluoresoivien väriaineiden avulla SYBR Greenin periaate SYBR Green fluoresoi silloin kun se on sitoutuneena 2-juosteiseen DNA:han. Kun DNA on denaturoitunut, fluoresenssin määrä laskee huomattavasti Ekstensovaiheessa SYBR Green sitoutuu taas 2-juosteiseen DNA:han ja fluoresoi voimakkaasti Fluoresenssia on sitä enemmän mitä enemmän on 2-juosteista DNA:ta eli PCR-tuotetta. TagMan periaate fluorofori sammuttaja TagManissa käytetään koettimia, jotka ovat kaksois-leimattuja fluoresoivalla reportterilla ja sammuttajalla (quencher). Kun koetin on ehjä, molekyylin energia siirtyy sammuttajalle, jolloin fluoresenssia ei havaita. Polymeraasin eksonukleaasiaktiivisuus pilkkoo koetinta samalla kun se valmistaa uutta juostetta. Sammutin irtoaa reportterista ja ei enää pysty vaimentamaan reportterin fluoresoivaa signaalia. Mitä enemmän reaktioon syntyy DNA:ta, johon koetin pystyy sitoutumaan ja josta polymeraasi sen pilkkoo, sitä enemmän syntyy mitattavaa fluoresenssia. 5

Reaaliaikainen kvantitatiivinen PCR 35-45 syklin jälkeen DNA:ta on kaikissa suunnilleen saman verran Erot tässä vaiheessa selittyvät sillä että templaattia, eli DNA:ta on eri määriä eri näytteissä kvantitointi Miten GM kasvit tehdään ja kuinka tätä käytetään hyväksi GM analytiikassa 1. Geenin siirtäminen kasvisoluun Siirrettävä geeni saadaan kasvisoluun Agrobakteerin avustuksella Tai siirrettävä geeni on kultahiukkasten pinnalla, jotka ammutaan kohdesolukkoon 6

2. Geeni integroituu solun kohdegenomiin 3. Solu monistetaan ja selektoidaan muista soluista esim. kasvattamalla antibioottialustalla 4. Kasvisolukko erilaistuu versot ja juuret uusi GM kasvi 7

Mitä GM kasveihin on siirretty selektiogeeni geeni, jolla saadaan aikaan haluttu ominaisuus kasvi DNA P geeni A T P geeni B T kasvi DNA promoottori, laittaa geenin päälle terminaattori, ilmoittaa mihin geeni loppuu kullakin geeninsiirtotapahtumalla on spesifinen kohta kasvigenomissa, mihin siirretty geenikasetti on integroitunut geenikasetti Miten GM kasvien ominaisuuksia käytetään hyväksi GM analytiikassa selektiogeeni geeni jolla saadaan aikaan haluttu ominaisuus kasvi DNA P geeni A T P geeni B T kasvi DNA 1. 2. 3. 1. Kasvilajin tunnistus kasvilaji-spesifisillä alukkeilla, referenssigeeni 2. skriinaus: konstruktispesifiset alukkeet: onko GM kasveille tyypillisiä geenin osia, esimerkiksi geeninsiirrossa käytettyjä promoottereita tai terminaattoreita (joita ei kasveista yleensä löydy) 3. Tapahtumaspesifinen tunnistus siirretyn geenin ja kasvigenomin integraatiokohtaan kiinnittyvillä alukkeilla: toinen aluke kiinnittyy siirrettyyn geeniin ja toinen kohdegenomiin, hyvin spesifinen GM analytiikka käytännössä Rehut: Eviran valvontaviranomaisten kotimaisen valmistuksen tai markkinavalvonnan näytteitä Koulutetut näytteenottajat Tulokset julkaistaan vuosittain Eviran julkaisusarjassa http://www.evira.fi/portal/fi/tietoa+evirasta/julkais ut/?a=view&productid=356 8

Edustava näytteenotto! 50t rehua esim. rehulinjastolta 10 x 1 kg osanäyte rehuvirrasta tasaisin väliajoin (laboratorionäyte) 10 x 1 kg rinnakkaisnäyte, joka jää toimijalle 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 11 Jokainen 10 osanäytteestä jaetaan kahtia Puolikkaat yhdistetään ja sekoitetaan kokoomanäytteeksi Kokoomanäyte supistetaan näytteenjakajalla 1 kg:ksi, joka jauhetaan Valvontanäytteestä laboratorionäytteeksi 11 DNA:n eristystä varten otetaan 2 x 1 g näyte PCR levylle pipetoidaan (2x) 3 x 100-200 ng DNA:ta Jos GM aineksen pitoisuus on mittausepävarmuus huomioon ottaen lähellä merkintärajaa, jokainen 0,5 kg osanäyte analysoidaan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Skriinaus: kasvilajit ja GM elementit Kolme GM elementtiä ja 1 kasvilaji 9

Identifiointi skriinaustuloksen perusteella soijan GM tapahtumat skriinauselementit Vihreä: GM tapahtuma sisältää ko. GM elementin Oranssi: GM tapahtuma ei sisällä ko. GM elementtiä Tarkistetaan Q-PCR:llä mitkä GM tapahtumat näytteestä löytyvät Identifioidun GM tapahtuman osuus mitataan ja suhteellinen osuus lasketaan Näytteissä olevan GM aineksen määrä (genomikopiolukumääränä) arvioidaan standardisuoran avulla, joka on tehty tietyn määrän GM ainesta sisältävästä DNA:sta Näytteessä olevan kasvilajin genomikopiolukumäärä arvioidaan samalla tavalla. GM tapahtuman genomikopio lkm kasvilajin genomikopio lkm X 100% Suhteellinen kvantitointi 1% GM ref. materiaali ~5% GM materiaalia voidaan sanoa vain kuinka paljon näytteessä olevasta soijasta on GM soijaa, ei kuinka paljon GM tapahtumaa on koko näytteessä tai kuinka paljon näytteessä on soijaa 10

Suhteellinen kvantitointi 100 % soijaa 0 % GM soijaa 100 % soijaa 10 % GM soijaa 90 % maissia 10 % soijaa 10 % GM soijaa Uuden polven GM kasvit uudet analyysitavat Geeninsiirtotapa erilainen rekombinaatio pistemutaatio siirretään ainoastaan kasvin omia geenejä tai säätelyalueita cis-geneesi: siirretään saman kasvilajin kokonaisia geenejä Intrageneesi: muuten sama kuin cis, mutta geenifragmentteja on järjestetty uudelleen eri tapahtumia sisältävät GM kasvit risteytetty (stacked events) geenipakka esim. MON89034 x 1507 x MON88017 x 59122 Muuttuneet ominaisuudet ravintosisältö muuttunut (kultainen riisi) Siirretty geeni, joka säätelee usean muun geenin toimintaa kasvin useita ominaisuuksia on muuttunut Uuden polven GM kasvit Tähän asti esim. glyfosaatinkestävyys saadaan siirtämällä kasveihin Agrobakteerin CP4 kannan EPSP syntaasi, joka ei ole herkkä glyfosaatille tai muuttamalla kasvin omaa EPSPS syntaasia ja siirtämällä se takaisin kasviin Ero herkkään/kasvin omaan EPSP syntaasiin vain muutama aminohappo Uuden polven GM kasvit: kohdennettu pistemutaatio: muutetaan vain halutut aminohapot, ei siirretä enää kokonaisia geenejä Ovatko GM vai ei? 11

Sulamiskäyrä-analyysi SYBR greenillä Tm vaihtelee sen mukaan miten pitkä PCR tuote on, tai missä suhteessa eri nukleotideja siihen on sitoutunut A-T sidoksen sulaminen vaatii matalampaa lämpötilaa kuin G-C sidoksen sulaminen High resolution melting, HRM Voidaan nähdä jopa yhden nukleotidin erot PCR tuotteessa uuden polven GM kasvien analyysi Nettisivuja, joissa tietoa GMO:sta http://www.evira.fi/portal/fi/tietoa+evirasta/asiakokonaisuud et/muuntogeeniset+tuotteet+/ http://ec.europa.eu/food/dyna/gm_register/index_en.cfm http://gmo-crl.jrc.ec.europa.eu/statusofdossiers.aspx http://cera-gmc.org/ 12