1. (On)gekarakteriseerde donorsequentie
Gekarakteriseerde en ongekarakteriseerde donorsequenties
In de inschalingsartikelen van bijlage 5 wordt gesproken over gekarakteriseerde en ongekarakteriseerde donorsequenties. In Bijlage 2, lijst A3 onder punt 1 wordt beschreven wanneer een sequentie in ieder geval als ongekarakteriseerd beschouwd moet worden.
Een sequentie wordt in ieder geval beschouwd als ongekarakteriseerd indien een of meerdere van de hierna genoemde gegevens ontbreken:
- de herkomst en de aard van de sequenties;
- de wijze waarop de insertie is geconstrueerd;
- een onderbouwing van welke functie of functies de sequentie kan hebben.
Aandachtspunten bij de onderbouwing bedoeld onder c, zijn de functie en de relatieve posities van
- structurele genen,
- regulerende sequenties,
- synthetische sequenties,
- van transposons en provirussen afgeleide sequenties en
- sequenties die van belang zijn voor de replicatie in het genetisch gemodificeerde organisme.
a. De herkomst en de aard van de sequenties
De herkomst, dus de donor waaruit de sequenties gekloneerd worden, moet bekend zijn en omschreven worden, ongeacht of het een hoger organisme of een micro-organisme betreft. Indien de donor een niet viraal (a)pathogeen (een bacterie, schimmel of parasiet) is, dan moet deze vermeld staan op bijlage 2, lijst A1 of op één van de lijsten van bijlage 4, lijst 4.2, 4.3 of 4.4. In geval van een viraal pathogeen moet deze vermeld staan op bijlage 4, lijst 4.1. Als het micro-organisme niet op één van de bijlagen vermeld staat, dan moet de gebruiker een artikel 2.8 verzoek doen om de pathogeniteitsklasse te laten vaststellen.
Verder moet de aard van de sequenties beschreven worden, hierbij gaat het om wat voor soort sequenties het betreft, is het bijvoorbeeld een genomische sequentie, een cDNA bank, een specifiek gen, een synthetische sequentie of een gedeelte van de coderende sequentie van een gen.
b. de wijze waarop de insertie is geconstrueerd
De manier waarop de sequenties gekloneerd zijn of gaan worden moet omschreven worden, aangezien dit voor de inschaling bepalend kan zijn. Worden sequenties random gekloneerd uit bekende donoren of juist uit een pool van (on)bekende donoren? Wordt met aspecifieke primers gezocht of wordt met specifieke primers naar een specifiek gen gezocht en wordt uitsluitend dit specifieke gen gekloneerd? Worden uitsluitend korte sequenties (bijvoorbeeld domeinen of delen van genen) of ook langere sequenties (complete genen) gekloneerd?
c. een onderbouwing van welke functie of functies de sequentie kan hebben
De functie(s) die een sequentie kan hebben, moet(en) beschreven worden. De functie(s) kunnen beschreven worden met gebruikmaking van (vak)literatuur. Alternatief kunnen de functie(s) vastgesteld worden middels bio-informatische analyse en/of door middel van het genereren van experimentele gegevens. De op deze manier vastgestelde functie(s) moeten bij de risicobeoordeling meegenomen worden.
Om in de risicobeoordeling een sequentie als gekarakteriseerd te kunnen beschouwen moet op nucleotide niveau vastgesteld zijn dat het daadwerkelijk de beoogde sequentie betreft en moet van deze sequentie beargumenteerd worden welke functie(s) de sequentie heeft. Het is dus van belang op te merken dat een fragment waarvan alleen de nucleotide sequentie is vastgesteld niet per definitie als gekarakteriseerd is te beschouwen. De gegevens over functie en herkomst moeten immers ook geleverd worden.
Vaststellen van de identiteit van een sequentie
Het vaststellen van de identiteit van de beoogde sequentie op nucleotide niveau kan op verschillende manieren uitgevoerd worden en is afhankelijk van het uitgangsmateriaal.
- Wanneer er random gekloneerd wordt, is er in eerste instantie altijd sprake van ongekarakteriseerde sequenties en moet er ingeschaald worden via a t/m e, daarbij rekening houdend met eventuele aanwezigheid van potentieel schadelijke genproducten en de wijze van klonering.
- Als er een cDNA bank gemaakt wordt in E. coli is er altijd sprake van ongekarakteriseerde sequenties. Vervolgens kan er op zoek gegaan worden naar specifieke sequenties waarvan de functie bekend is. Dit kan op verschillende manieren, afhankelijk van wat er al bekend is van de sequentie: met specifieke primers, door te sequencen, door restictie-enzym analyse, western blot of met functionele enzymatisch bepalingen. Indien de herkomst, aard en functie van het gekloneerde gen afdoende is bewezen is er sprake van een gekarakteriseerde sequentie en kan er ingeschaald worden volgens f t/m i.
- Wanneer uit een pool van random sequenties een specifiek gen gekloneerd gaat worden, waarvan de sequentie en functie bekend zijn, kan met specifieke nested primers een specifiek PCR fragment gegenereerd worden. Nadat de identiteit van dat fragment met een gevalideerde methode bevestigd is, bijvoorbeeld door sequentie analyse of restrictie enzym analyse in combinatie met de grootte van het fragment, mag er van een gekarakteriseerde sequentie uitgegaan worden.
- Indien een bekende sequentie van derden is verkregen, dan kan de identiteit van de sequentie (de reinheid) vastgesteld worden met behulp van restrictie-enzym analyse aangezien het hier een secondaire karakterisering betreft.
Voorbeelden:
- Random klonering in E. coli K12 van genproducten uit Mycobacterium tuberculosis (klasse 3) waarbij complete genen zijn geamplificeerd middels RT-PCR. Inschaling ML-II via 5.2.a.
- Random klonering in E. coli K12 van genproducten uit Mycobacterium tuberculosis waarbij korte sequenties van ten hoogste 50 bp (doel: amplificatie van korte antigene en merker sequenties) worden gekloneerd. Inschaling ML-II via 5.2.d aangezien door de beperkte grootte van de fragmenten er geen schadelijke genproducten gekloneerd zullen worden. Via een 2.8 verzoek kan om lagere inschaling worden gevraagd. Hierbij dient een onderbouwing geleverd te worden waarbij bijvoorbeeld de gevolgde wijze van klonering en eventueel gevolgde karakterisatie stappen betrokken worden.
- Klonering met specifieke nested primers van een bekend gen betrokken bij antibioticumresistentie tegen klinisch relevante middelen uit E. coli in Salmonella typhimurium (klasse 2), waarbij alvorens te kloneren de identiteit van de sequentie door sequentie- of restrictieanalyse is bevestigd. Inschaling ML-III via 5.3.f.
- Klonering met specifieke nested primers van een bekend gen betrokken bij vetzuurmetabolisme (zonder schadelijke eigenschappen) uit Mycobacterium tuberculosis, in Salmonella typhimurium (klasse 2) waarbij alvorens te kloneren de identiteit van de sequentie door sequentie- of restrictieanalyse is bevestigd. Inschaling ML-II via 5.3.i.
Hoe moet nu bij de risicobeoordeling omgegaan worden met gekarakteriseerde dan wel ongekarakteriseerde sequenties in combinatie met een potentieel schadelijk genproduct?
In de inschalingsartikelen van bijlage 5, onder 5.2 t/m 5.4.3 is er voor de inschaling van alle activiteiten een onderverdeling gemaakt in gekarakteriseerde sequenties (f t/m i) en ongekarakteriseerde sequenties (a t/m e).
Gekarakteriseerde sequenties en schadelijk genproduct
Onder de inschalingsartikelen f t/m i is er sprake van activiteiten met gekarakteriseerde sequenties en zijn de eigenschappen van de sequentie bepalend voor de inschaling. Als het virale sequenties betreft wordt ingeschaald onder g of h (NB. enkelvoudige virale sequenties kunnen indien voldoende gekarakteriseerd onder 5.2, 5.3 en 5.4.1 ook onder i. worden ingeschaald). Zijn het niet-virale, potentieel schadelijke sequenties afkomstig van micro-organismen of hogere organismen dan moet ingeschaald worden volgens f. Als de sequenties voldoen aan de criteria van bijlage 2, lijst A3 en dus onschadelijk zijn, dan kan er ingeschaald worden via i.
Ongekarakteriseerde donorsequenties en schadelijk genproduct
Onder de inschalingsartikelen a t/m e is er sprake van activiteiten met ongekarakteriseerde sequenties die afkomstig zijn van een donor of van verschillende donoren waarbij de aard en de functie van de sequenties nog niet bepaald is. Daarmee zijn de eigenschappen van de donor bepalend voor de inschaling.
Het is bekend dat veel niet-virale pathogenen schadelijke sequenties bevatten. In dat geval dient er voor ongekarakteriseerde sequenties ingeschaald te worden volgens a, aangezien niet uitgesloten kan worden dat het mogelijk een schadelijk genproduct betreft. Indien door de werkwijze uitgesloten wordt dat schadelijke sequenties gekloneerd worden uit niet-virale pathogenen van klasse 2 of 3 die al dan niet schadelijke sequenties bevatten, dan kan ingeschaald worden volgens d.
Als deze sequenties afkomstig zijn van virale donoren dan dient ingeschaald te worden onder b (in geval van een voor eukaryote cellen infectieus virus) of c (in geval van een defect, voor eukaryote cellen infectieus virus). In het geval van virale sequenties is de classificatie van het virus waaruit de sequentie afkomstig is bepalend voor de inschaling van de sequentie. Indien het om een onbekend of niet geclassificeerd virus gaat, dient men altijd een artikel 2.8 verzoek te doen om de pathogeniteitsklasse te laten vaststellen.
Als de donor een hoger organisme is en geen schadelijke genproducten bevat, dan kan via e ingeschaald worden. Echter, ook bij hogere organismen kan niet in alle gevallen uitgesloten worden dat er toch schadelijke genproducten aanwezig zijn en gekloneerd worden. Dit is met name het geval bij verrijking van (potentieel) schadelijke sequenties gedurende het kloneringsproces. In een dergelijk geval bestaat de mogelijkheid dat bij ongekarakteriseerde sequenties van hogere organismen toch via a moet worden ingeschaald.
Voorbeelden:
- Wanneer een genomische of cDNA bank van land- en tuinbouwgewassen gekloneerd wordt in E. coli K12 dan kan via 5.2.e op ML-I worden ingeschaald. Land- en tuinbouwgewassen worden beschouwd als veilig, hoewel het bekend is dat ze wel toxische stoffen kunnen bevatten, maar die zijn het resultaat van een hele reeks van genen die onderdeel zijn van een pathway. Alleen wanneer het doel van de experimenten is om de complete pathway te kloneren en tot expressie te brengen in een nieuwe gastheer moet er via 5.2.a op ML-II ingeschaald worden.
- Ook genomische of cDNA banken van zoogdieren of de mens welke gekloneerd worden in E. coli K12 kunnen via 5.2.e op ML-I worden ingeschaald, ondanks dat het DNA mogelijk transposons, sequenties coderend voor aggregerende eiwitten die geassocieerd zijn met pathogene effecten (zoals bv. prionen) of virale sequenties bevat. Alleen als men dit soort genen actief opzoekt dan wel gaat verrijken, dient er te worden ingeschaald via 5.2.a op ML-II uitgaande van de (potentiële) schadelijkheid van deze genproducten of via 5.2.b. of 5.2.c. in geval van virale sequenties.
- Wanneer een genomische of cDNA bank van micro-organismen die voorkomen in grondmonsters gekloneerd wordt in E. coli K12 dan moet er vanuit gegaan worden dat een mengsel van al het genetisch materiaal van de potentieel aanwezige micro-organismen in de grond gekloneerd wordt. In de grond komen namelijk ook pathogene micro-organismen voor die schadelijke sequenties bevatten. Daarom moet er bij de risicobeoordeling van uitgegaan worden dat iedere sequentie van alle aanwezige micro-organismen gekloneerd kan zijn en dus wordt bij de risicobeoordeling ingeschaald volgens inschalingsartikel 5.2.a ‘de donor bevat een schadelijk genproduct dat werkzaam kan zijn in de gastheer’.
Bovenstaande voorbeelden zijn van toepassing op artikel 5.2. Voor de inschaling van ongekarakteriseerde sequenties via 5.3 en 5.4 kunnen veelal soortgelijke redeneringen toegepast worden. Er dient bij de inschaling echter altijd rekening gehouden te worden met de context van het ggo waarin het genproduct gekloneerd wordt. Ter illustratie: een genproduct coderend voor een immuunmodulerend eiwit dat onschadelijk is bij klonering in een apathogene E. coli K12 stam zou in de context van een ander ggo, bijvoorbeeld een pathogeen virus of een pathogene bacterie, wel degelijk schadelijk kunnen zijn. In dat geval wordt dus hetzelfde genproduct als onschadelijk beschouwd bij inschaling via 5.2 en als schadelijk beschouwd bij inschaling via 5.3 of 5.4.
2. Schadelijk genproduct
Definitie schadelijk genproduct
De Regeling ggo geeft onder artikel 2 de volgende definitie voor een schadelijk genproduct:
- een genproduct dat een mogelijk toxische, carcinogene, allergene, pathogene of immuun-modulerende eigenschap heeft, dan wel
- een genproduct dat kan bijdragen aan de verspreiding van ingebracht genetisch materiaal, dan wel
- een genproduct dat tot een antibioticumresistentie kan leiden waardoor de toepassing van medicijnen ter bestrijding van ziekteverwekkers in gevaar wordt gebracht.
Risicobeoordeling van een potentieel schadelijk genproduct
Stap 1: mogelijke schadelijkheid van sequentie vaststellen
De functie van het genproduct en de (potentiele) schadelijkheid van het product moeten omschreven worden. De functie(s) kunnen beschreven worden met gebruikmaking van (vak)literatuur. Alternatief kunnen de functie(s) vastgesteld worden middels bio-informatische analyse en/of door middel van het genereren van experimentele gegevens. De op deze manier vastgestelde functie(s) moeten bij de risicobeoordeling meegenomen worden.
Stap 2: werkzaamheid in nieuwe gastheer vaststellen
Indien een potentieel schadelijke sequentie gekloneerd wordt in een gastheer geldt in principe, ervan uitgaande dat het schadelijke genproduct aanwezig is en werkzaam kan zijn in de gastheer, minimaal een ML-II inschaling. Het daadwerkelijk schadelijke effect moet echter nog bepaald worden en is onder andere afhankelijk van de genetische en fysiologische context van de gastheer waarin de sequentie wordt toegepast.
Factoren die behulpzaam kunnen zijn bij het vaststellen of een potentieel schadelijk genproduct in de context van de gastheer ook als schadelijk beoordeeld moet worden, zijn bijvoorbeeld:
- Herkomst van de sequentie. Het maakt uit of een sequentie afkomstig is van een pathogeen dan wel apathogeen micro-organisme of een hoger organisme. Een apathogeen micro-organisme zal over het algemeen geen schadelijke sequenties bevatten. Terwijl bij het kloneren van sequenties uit een pathogeen micro-organisme altijd rekening gehouden moet worden met de aanwezigheid van schadelijke genproducten. Ook bij het kloneren van sequenties uit bepaalde hogere organismen, zoals een wesp of een kwal, moet er rekening gehouden worden met de aanwezigheid van schadelijke sequenties.
- De werkzaamheid van het genproduct in de fysiologische achtergrond van de gastheer. Bijvoorbeeld een virulentiefactor afkomstig uit een bepaalde pathogene bacterie zal alleen maar kunnen bijdragen aan de pathogene eigenschappen van de gastheer als de virulentiefactor past in het ‘leefpatroon’ van de gastheer. Of als een genproduct onderdeel is van een pathway, die leidt tot een schadelijk genproduct, dan moeten alle onderdelen van de pathway in het ggo aanwezig zijn om het schadelijke effect gerealiseerd te krijgen.
- De omstandigheden van de expressie van het genproduct. Bijvoorbeeld, voor een genproduct dat van nature weefselspecifiek tot expressie komt, kan het een groot verschil maken wanneer het tot expressie wordt gebracht onder controle van een promoter die in alle weefsels actief is. Voor een genproduct dat normaliter getimed of na inductie tot expressie komt kan het verschil maken of het onder controle staat van een constitutieve (continue aangeschakelde) promoter. Voor een genomische DNA sequentie afkomstig uit een eukaryoot donororganisme, waarin intronen aanwezig zijn, maakt het uit of de gastheer een prokaryoot of een eukaryoot is. In een prokaryote gastheer zal de sequentie mogelijk niet tot expressie komen, omdat intron splicing in deze gastheer niet kan plaatsvinden.
- De mate van expressie van het genproduct. De interpretatie van het risico van hoge expressie, of van onbalans van het natuurlijke expressie niveau, moet worden beoordeeld ten opzichte van het niveau van de expressie onder normale omstandigheden.
- Posttranscriptionele of posttranslationele modificatie. Sommige genproducten krijgen hun fysiologische werking, en daarmee ook hun potentieel schadelijke werking, pas na posttranslationele modificatie, of nadat ze geleid zijn naar het juiste celcompartiment.
- Interactie met subunits of cofactoren. Indien de schadelijke werking een samenspel is van subunits, is het van belang vast te stellen of deze subunits allen tesamen tot expressie worden gebracht en tot een schadelijk effect kunnen leiden.
Stap 3: schadelijkheid van het ggo voor mens en milieu vaststellen
Nadat is vastgesteld dat een schadelijk genproduct inderdaad werkzaam is in de context van de gastheer dient de schadelijkheid voor mens en milieu van het ggo nog bepaald te worden. Het effect van potentieel schadelijke genproducten kan namelijk ook beperkt zijn tot de gastheer, e.g. het genproduct heeft alleen een direct effect op de gastheer, maar is niet schadelijk voor mens of milieu. Bij het vaststellen van de schadelijkheid voor mens en milieu worden ook het verspreidingsrisico van het desbetreffende ggo en de mogelijke ernst van de effecten veroorzaakt door het schadelijke genproduct bij eventuele verspreiding meegewogen. Daarbij kan aangetekend worden dat deze stap in iedere risicoanalyse uitgevoerd moet worden, ook bij klonering van genproducten die niet onder de definitie van schadelijk genproduct vallen. Hoewel minder voor de hand liggend dan bij de toepassing van schadelijke genproducten kan niet op voorhand worden uitgesloten dat ook onschadelijke, of niet obligaat schadelijke genproducten de eigenschappen van een gastheer kunnen beïnvloeden, waardoor een schadelijk effect voor mens of milieu kan ontstaan.
Ook genproducten die niet onder de definitie van een schadelijk genproduct vallen kunnen in een bepaalde context toch een schadelijk effect hebben. Hierbij kan gedacht worden aan sequenties en eiwitten die op zichzelf niet schadelijk zijn maar die wanneer geinsereerd in een micro-organisme het tropisme kunnen veranderen (in geval van virussen) of de invasiviteit voor animale cellen kunnen bevorderen (in geval van bacteriën) en daardoor in potentie de pathogeniteit kunnen beïnvloeden. Dergelijke sequenties kunnen bijvoorbeeld bij transfectie in animale cellen als niet schadelijk worden ingeschaald (ML-I, conform 5.4.1.i), terwijl deze in de context van een bacterie tot een hogere inschaling kunnen leiden (ML-II conform 5.2.f of ML-III conform 5.3.f). Bij twijfel over de juiste inschaling dient een 2.8 verzoek te worden ingediend.
2.1 Toxine
Definitie schadelijk genproduct - toxine
Het tot expressie brengen van een toxine zal doorgaans tot een hogere inschaling van het ggo leiden vanwege het directe schadelijke effect, bijvoorbeeld het expresseren van een toxine in E. coli zal leiden tot inschaling op ML-II op grond van artikel 5.2.f. Indien men een van een toxine afgeleid deeltoxine tot expressie wil brengen, dan zijn er meerdere situaties denkbaar:
- De aanvrager heeft geen beschikking over experimentele gegevens waaruit blijkt dat het deeltoxine onschadelijk is. Er moet in de risicobeoordeling nog steeds van uitgegaan worden dat sprake is van een schadelijk genproduct. Inschaling: ML-II op grond van artikel 5.2.f.
- De aanvrager heeft de beschikking over experimentele gegevens, zoals bijvoorbeeld een LD50 waarde > 100 µg/kg, waaruit blijkt dat het deeltoxine onschadelijk is voor vertebraten (zie de criteria COGEM (commissie genetische modificatie ) voor toxines CGM/050628-01). Inschaling ML-I, op grond van artikel 5.2.i, aangezien het deeltoxine aantoonbaar niet codeert voor een schadelijk genproduct.
- De aanvrager heeft niet de beschikking over experimentele gegevens waaruit blijkt dat het deeltoxine onschadelijk is, maar baseert dit op een theoretische onderbouwing. Inschaling ML-II op grond van artikel 5.2.f, waarbij men een 2.8 verzoek kan indienen voor inschaling op ML-I waarbij onderbouwd dient te worden dat dit deeltoxine geen schadelijke effecten heeft.
2.2 Allergenen
Definitie schadelijk genproduct - allergenen
Het tot expressie brengen van allergenen zal doorgaans tot een hogere inschaling van het ggo leiden, vanwege het directe schadelijke effect. Het expresseren van een allergeen in E. coli zal leiden tot inschaling op ML-II, op grond van artikel 5.2.f. Klonering van bepaalde allergenen in E. coli kan onder voorwaarden op ML-I plaatsvinden, bijvoorbeeld in de situatie dat het allergeen achter een induceerbare promoter gekloneerd is. In een dergelijk geval kan via een 2.8 verzoek om inschaling op ML-I niveau worden verzocht.
2.3 Oncogenen
Definitie schadelijk genproduct - oncogenen
De inschaling van oncogenen als schadelijk genproduct is sterk context-afhankelijk. Bij klonering in E. coli van een plasmide met een oncogen of bij transfectie van animale cellen met een oncogen bevattend plasmide, wordt het oncogen doorgaans als niet-schadelijk voor mens en milieu beschouwd, omdat het verspreidingsrisico van E. coli en animale cellen al zeer klein is en de kans dat hierdoor het schadelijke effect (tumorvorming) zal optreden verwaarloosbaar is, vanwege de verschillende stappen die voor tumorvorming (o.a. integratie van het oncogen in het genoom gevolgd door mutaties in andere oncogenen) nodig zijn. Dit betekent dus dat in deze context individuele oncogenen niet als schadelijk hoeven te worden beschouwd en deze handelingen (veelal) op ML-I kunnen worden ingeschaald, op grond van artikel 5.2.i of 5.4.1.i. In de context van inschaling van pathogene micro-organismen, met name replicatiecompetente virussen, zal het potentieel schadelijke effect van het oncogen te allen tijde moeten worden meegewogen. Virussen hebben een groter verspreidingsrisico. Bovendien hebben oncogenen de potentie om de pathogeniteit van virussen te beïnvloeden. Klonering van oncogenen in virussen zal dus leiden tot een hogere standaard inschaling (bijvoorbeeld ML-III op grond van artikel 5.4.3.f. in plaats van ML-II op grond van artikel 5.4.3.i). Indien afdoende is onderbouwd dat de oncogene donorsequentie in de context van het micro-organisme niet in een schadelijk effect resulteert, kan op grond van artikel 5.4.3.f ook direct op ML-II worden ingeschaald. Bij twijfel over de juiste inschaling dient eerst een 2.8 verzoek te worden gedaan.
NB: Vele genetisch gemodificeerde cellijnen zijn geïmmortaliseerd met behulp van de immortaliserende eiwitten HPV(16/18) E6/E7, SV40 largeT, polyoma middle T, Ad5 E1A of hTERT. Cellijnen die op deze manier zijn geïmmortaliseerd en die vervaardigd zijn met behulp van muizen gammaretrovirussen of adenovirus kunnen via artikel 5.4.3.h (in geval van HPV(16/18) E6/E7, SV40 largeT, polyoma middle T, Ad5 E1A) of 5.4.3.i (in geval van hTERT) direct op ML-II (zonder 2.8 verzoek) worden ingeschaald. Geïmmortaliseerde cellijnen vervaardigd met behulp van een tweede generatie SIN of derde generatie SIN lentiviraal systeem of AAV kunnen via artikel 5.4.2.h (in geval van HPV(16/18) E6/E7, SV40 largeT, polyoma middle T, Ad5 E1A) of 5.4.2.i (in geval van hTERT) direct op ML-I worden ingeschaald, vanwege de biologische inperking van de virale systemen hoeven deze inserties in de context van deze werkzaamheden niet als schadelijk te worden beschouwd.
2.4 Immuunmodulerende genproducten
Definitie schadelijk genproduct - Immuunmodulerende genproducten
Met schadelijke én immuunmodulerende genproducten worden genproducten bedoeld die direct een nadelige invloed hebben op het immuunsysteem van de natuurlijke en beoogde gastheren. Dat wil zeggen genproducten die het functioneren van het immuunsysteem stimuleren of die een immuunreactie onderdrukken en genproducten die daarnaast leiden tot een verandering van tropisme of gastheerbereik of verhoogde pathogeniteit, transmissie of virulentie van de gastheer. Voorbeeld: het muizen IL-4 gen (een gen coderend voor een immuunmodulerend cytokine) dat bij klonering in een muizenpokkenvirus tot een verhoogde virulentie leidt alsmede invloed heeft op het immuunsysteem van de muis. Klonering van immuunmodulerende eiwitten in pathogene micro-organismen zal dus leiden tot een hogere inschaling, dus bijvoorbeeld ML-III op grond van artikel 5.4.3.f. in plaats van ML-II op grond van artikel 5.4.3.i. Echter indien afdoende is onderbouwd dat de immuunmodulerende donorsequentie in de context van het micro-organisme niet in een schadelijk effect resulteert, kan op grond van artikel 5.4.3.f ook direct op ML-II worden ingeschaald. Bij twijfel over de juiste inschaling dient een 2.8 verzoek te worden gedaan.
Of imuunmodulerende genproducten altijd leiden tot een schadelijk effect zal per casus moeten worden beoordeeld in de context van de activiteit waarin de sequentie wordt toegepast. Voorbeeld: bij klonering in E. coli of bij transfectie van animale cellen met een plasmide dat een gen bevat dat codeert voor een immuunmodulerend genproduct, is het, evenals bij oncogenen, niet waarschijnlijk dat hierdoor een blijvend schadelijk effect voor mens en milieu zal optreden. Omdat in deze context de gastheren niet in staat zijn het immuunsysteem te beïnvloeden en bovendien brengt de sequentie op zichzelf geen schadelijk effect teweeg. Dit betekent dat in deze context de immuunmodulerende genproducten niet als schadelijk hoeven worden beschouwd en deze handelingen dus op ML-I kunnen worden ingeschaald op grond van 5.2.i of 5.4.1.i.
2.5 Pathogeniteitsfactoren
Definitie schadelijk genproduct - Pathogeniteitsfactoren
Bij transfectie van animale cellen met een plasmide dat een gen coderend voor een enkele pathogeniteitsfactor bevat, is het niet zeer waarschijnlijk dat hierdoor een schadelijk effect voor mens en milieu zal kunnen optreden. Dit betekent dus dat in deze context pathogeniteitsfactoren niet als schadelijk hoeven te worden beschouwd en deze handelingen op ML-I kunnen worden ingeschaald op grond van 5.4.1.i. Ook bij klonering in E. coli zal een individuele pathogeniteitsfactor, met name indien deze normaal gesproken deel uitmaakt van een pathway bestaande uit meerdere componenten, doorgaans niet tot een schadelijk effect kunnen leiden en kan deze via 5.2.i worden ingeschaald. Echter in geval van klonering van een individuele pathogeniteitsfactor die direct de apathogene eigenschappen van E. coli zou kunnen beïnvloeden (gedacht kan worden aan een individueel eiwit dat het tropisme van E. coli verandert of deze invasief maakt voor cellen) dient er via 5.2.f te worden ingeschaald. In de context van pathogene micro-organismen, zal het potentieel schadelijke effect te allen tijde moeten worden meegewogen. Klonering van pathogeniteitsfactoren in pathogene micro-organismen zal dus leiden tot een hogere inschaling (bijvoorbeeld ML-III op grond van artikel 5.4.3.f. in plaats van ML-II op grond van artikel 5.4.3.i). Indien afdoende is onderbouwd dat de pathogeniteitsfactor in de context van het micro-organisme niet in een schadelijk effect resulteert, kan op grond van artikel 5.4.3.f ook direct op ML-II worden ingeschaald. Bij twijfel over de juiste inschaling dient eerst een 2.8 verzoek te worden gedaan.
2.6 Aggregerende eiwitten
Definitie schadelijk genproduct - Aggregerende eiwitten
Aggregerende eiwitten zijn een bijzondere categorie van schadelijke genproducten betreffen sequenties coderend voor aggregerende eiwitten met pathogene effecten zoals prionen, alpha-synucleine en tau.
Sequenties coderend voor prionen dienen te allen tijde als schadelijk genproduct te worden ingeschaald aangezien is aangetoond dat prionen infectieus en overdraagbaar zijn en een risico voor mens en milieu kunnen vormen.
Voor overige aggregerende eiwitten met (potentieel) pathogene effecten zoals alpha-synucleine, amyloid‐β, tau, superoxide dismutase 1, huntingtin, TAR DNA‐binding protein‐43, serum amyloid A en apolipoprotein A‐II geldt dat er, anders dan bij prionen, tot op heden niet is aangetoond dat deze aggregerende eiwitten en de daarmee geassocieerde ziekten zich via een natuurlijke route van mens-op-mens kunnen verspreiden.
Echter, indien deze aggregerende eiwitten in combinatie met replicerende en zich verspreidende vectoren worden gebruikt kan verspreiding naar en blootstelling van derden aan een aggregerend eiwit met mogelijk sterk nadelige gevolgen niet worden uitgesloten. Daarom zullen in deze gevallen aanvullende inperkende maatregelen noodzakelijk zijn om de veiligheid van mens en milieu te waarborgen (zie ook CGM/170316-04).
De inschaling van sequenties coderend voor aggregerende eiwitten, uitgezonderd prionen, is derhalve context-afhankelijk:
- Klonering in E. coli K12 en expressie in animale cellen van sequenties coderend voor prionen, inschaling ML-II, op grond van respectievelijk artikel 5.2.f en 5.4.1.f.
- Klonering in E. coli K12 en expressie in animale cellen (zonder toepassing van virale vectoren) van sequenties coderend voor aggregerende eiwitten (uitgezonderd prionen), inschaling ML-I, op grond van respectievelijk artikel 5.2.i en 5.4.1.i.
- Activiteiten met muizen en ratten transgeen voor prionen en met cellen en weefsels van deze dieren kunnen niet via bijlage 5 worden ingeschaald. Hiertoe dient een 2.8 verzoek te worden ingediend.
- Activiteiten met muizen en ratten transgeen voor aggregerende eiwitten (uitgezonderd prionen) en met cellen en weefsels van deze dieren, inschaling respectievelijk D-I op grond van 5.6.1.a en ML-I op grond van 5.4.4.a.
- Activiteiten waarbij sequenties coderend voor aggregerende eiwitten als donorsequentie in replicatiecompetente virale vectoren worden toegepast dienen via 5.4.3.f te worden ingeschaald. Indien afdoende onderbouwd kan worden (bijvoorbeeld op grond van bestaande COGEM (commissie genetische modificatie ) adviezen met soortgelijke virale vectoren en activiteiten) dat de donorsequentie in de context van de virale vector niet in een schadelijk effect resulteert kan direct via 5.4.3.f op ML-II worden ingeschaald in geval van een PG2 virus. Bij twijfel over de juiste inschaling (ML-III dan wel ML-II) dient eerst een 2.8 verzoek te worden gedaan.
- Voor activiteiten met andere gastheren (dan de hierboven genoemde) in combinatie met aggregerende eiwitten is het advies om eerst contact op te nemen met Bureau GGO (genetisch gemodificeerd organisme ) over de te volgen inschaling en procedure.
NB: voor de activiteiten met sequenties coderend voor aggregerende eiwitten die op het laagste inperkingsniveau mogen plaatsvinden geldt dat in het kader van de ggo-regelgeving geen aanvullende veiligheidsmaatregelen noodzakelijk zijn anders dan eventueel weergeven in deel II van Bijlage 5 van de Regeling GGO. Vanuit ARBO (Arbeidsomstandigheden)-overwegingen moeten echter wel veiligheidsmaatregelen getroffen worden om laboratoriummedewerkers te beschermen, zoals vastgelegd in het Arbeidsomstandighedenbesluit. Dit is tevens het geval indien er geen sprake meer is van activiteiten met ggo’s, bijvoorbeeld na afdoding van de ggo’s, maar van werkzaamheden met (opgezuiverde) aggregerende eiwiten.
2.7 Antibioticumresistentiegenen
Definitie schadelijk genproduct - Antibioticumresistentiegenen
Antibioticumresistentiegenen (AbR genen) kunnen schadelijk zijn voor mens of milieu, als ziekteverwekkers door het gebruik ervan onwenselijke resistentie kunnen verkrijgen. Op plasmide vectoren, die worden toegepast in de moleculaire biologie, kunnen allerlei AbR genen voorkomen.
Mogelijke risico’s van de toepassing van AbR genen zijn:
- Verhoogde pathogeniciteit van het gg-organisme doordat het micro-organisme slechter tot niet behandelbaar wordt;
- Mogelijke verspreiding van het AbR gen in het milieu of naar pathogenen door overdracht van het AbR gen;
NB: een derde risico betreft het gebruik van een antibioticum zelf, als het in (grote) hoeveelheden in het milieu vrijkomt, maar dit valt niet onder de ggo regelgeving.
Algemeen gebruikte AbR genen in de moleculaire biologie op plasmiden zijn:
- bla of AmpR (Ampicilline resistentie)
- nptI, NeoR (Neomycine / Kanamycine / Geneticin (= G418) resistentie)
- nptII (Neomycine / Kanamycine resistentie)
- tetA (Tetracycline resistentie)
- aadA (Spectinomicine / Streptomycine resistentie)
- ble (Bleomycine / Phleomycine (= Zeocine) resistentie)
- hph of hpt (Hygromycine B resistentie)
- nat1 (Nourseothricine resistentie)
- bsr, bsd of bls (Blasticidine resistentie)
- pac (Puromycine resistentie)
- erm (Erythromycine resistentie)
- CAT, CamR of CmR (Chloramphenicol resistentie)
- aacC1 of aacA-aphD (Gentamicine resistentie)
Hoe om te gaan met de inschaling van deze veelgebruikte AbR genen onder bijlage 5?
Indien u plasmide vectoren met hierboven genoemde veelgebruikte AbR genen of combinaties van deze vectoren voor kleinschalige handelingen toepast in apathogene organismen (bijlage 2, lijst A1) worden ze als onschadelijk beschouwd en kunt u op grond van artikel 5.2.i op ML-I inschalen. Deze inschaling kan worden gekozen, omdat het (I) toepassing in apathogene organismen betreft en (II) het AbR genen betreft die veelvuldig in de moleculaire biologie worden toegepast, die reeds wijdverbreid in het milieu voorkomen. Voorwaarde hierbij is dat de plasmide vectoren niet zelf-overdraagbaar zijn waardoor het risico van overdracht naar pathogene organismen beperkt is. Zelf-overdraagbare vectoren worden per definitie als schadelijk beschouwd.
Bij toepassing in pathogene organismen (PG2 en hoger) kan niet op voorhand worden uitgegaan van de onschadelijkheid van alle van de hierboven genoemde AbR genen. Drie van de hierboven genoemde resistentie genen zijn gericht tegen antibiotica die als essentiële antibiotica (groep A, B of C) op de SWAB lijst van essentiële antimicrobiële middelen in Nederland staan. Het betreft Erythromicine, Chloramphenicol en Gentamicine.
Indien u vectoren met Erythromicine, Chloramphenicol of Gentamicine resistentie genen toepast in PG2 organismen en u op ML-II inschaalt via 5.3.i, dient u uw kennisgeving altijd te voorzien van een onderbouwing*. Hierin staat waarom de behandelmethoden voor het betreffende pathogene micro-organisme niet in gevaar komen en dat er voldoende andere eerstelijns en tweedelijns middelen beschikbaar zijn. Als u dit achterwege laat zal BGGO bij de behandeling van de kennisgeving naar een onderbouwing vragen. U dient de Erythromicine, Chloramphenicol en Gentamicine resistentie genen via 5.3.f op ML-III in te schalen als u niet kunt onderbouwen dat er voldoende behandelopties overblijven.
*Om dit te onderbouwen kunt u bijvoorbeeld de richtlijnen van de WHO (world health organisation ) (AWaRe classification of antibiotics for evaluation and monitoring of use, 2023 (who.int) of het SWAB (Surveillance Antibioticaresistentie | SWAB (versie december 2022)) of andere bronnen raadplegen.
Hoe om te gaan met de inschaling van andere essentiële AbR genen?
AbR genen die niet op bovenstaande lijst staan vermeld en die (mogelijk) resistentie bieden tegen klinisch relevante en last-resort middelen, zoals bijvoorbeeld ESBLs en vancomycine resistentie genen, dienen zowel voor apathogene als voor pathogene organismen via 5.2.f en 5.3.f te worden ingeschaald. De reden hiervoor is dat deze niet algemeen in de moleculaire biologie worden toegepast en minder wijdverbreid zijn in het milieu. Hierdoor komt de standaard inschaling via 5.2.f uit op ML-II en via 5.3.f op ML-III. Gezien het belang van deze AbR genen moet BGGO de mogelijkheid tot omlaagschaling van deze genen via een 2.8 verzoek beoordelen.
2.8 Zelfoverdraagbare genetische elementen en transposons
Definitie schadelijk genproduct - Zelfoverdraagbare genetische elementen en transposons
Genproducten die kunnen bijdragen aan de verspreiding van ingebracht genetisch materiaal zijn bijvoorbeeld zelfoverdraagbare genetische elementen en transposons. Hierbij kunnen de volgende veelvoorkomende situaties worden onderscheiden:
- Bij klonering in E. coli K12 wordt een zelfoverdraagbaar genetisch element gezien als schadelijk, onafhankelijk van het gekloneerde materiaal. Inschaling, ML-II op grond van artikel 5.2.f
- Bij klonering in E. coli K12 wordt een actief (prokaryoot of eukaryoot) transposon waarbij zich tussen de transposon uiteinden gekloneerd materiaal bevindt gezien als schadelijk, onafhankelijk van het gekloneerde materiaal. Inschaling, ML-II op grond van artikel 5.2.f
- Dit geldt niet voor een inactief transposon, dat bijvoorbeeld zijn transposase heeft verloren. Inschaling bij klonering in E. coli K12, ML-I op grond van artikel 5.2.i
- Er zijn geen aanwijzingen dat toepassing van zelfoverdraagbare elementen en transposons in een plasmide vector in eukaryote cellen tot horizontale overdracht van genetisch materiaal kan leiden. Inschaling, ML-I op grond van artikel 5.4.1.i
- Klonering van een actief transposon in een pathogeen micro-organisme van klasse 2 kan op grond van artikel 5.3.f direct op ML-II plaatsvinden indien afdoende is onderbouwd dat het transposon in de context van het micro-organisme niet in een schadelijk effect resulteert.
3. Tag sequenties
Tags of eiwittags zijn doorgaans korte eiwitsequenties, die aan- of ingebouwd worden in recombinante doeleiwitten voor verschillende doeleinden zoals bijvoorbeeld eiwitzuivering of lokalisatiestudies. De grootte van tags kan variëren van enkele aminozuren tot korte peptiden en hele eiwitten. In de risicobeoordeling dienen tag sequenties behandeld te worden als donorsequenties. U dient in uw risicobeoordeling te onderbouwen waarom zij in de context van de activiteit als onschadelijk genproduct kunnen worden beschouwd.
Een uitzondering hierop zijn de hieronder genoemde tags, deze kunnen zonder onderbouwing als onschadelijk genproduct worden ingeschaald:
- epitooptags (korte peptidesequenties): Myc-tag, Spot-tag, T7-tag, FLAG;
- epitooptags (korte peptidesequenties) van virale oorsprong: HA-tag, V5-tag, VSV-G tag;
- affiniteits- en oplostags: CBP (calmodulin binding peptide), MBP (maltose binding protein), Strep-tag, GST (glutathione S-transferase), poly(His)-tag, protein C-tag, E-tag, Fc-tag;
- fluorescente en bioluminescente tags (niet coderend voor schadelijke genproducten) en lacZ.
Wanneer u enkel ‘tag sequenties’ benoemt in uw kennisgeving zonder deze verder te specificeren, zal Bureau ggo alleen de bovengenoemde tag sequenties als kennisgegeven beschouwen. Dit zal u ter informatie medegedeeld worden in een e-mail of brief.
NB: Tag sequenties van virale oorsprong anders dan hierboven genoemd, dient u als virale sequenties in te schalen (zie onderstaande toelichting m.b.t. inschaling virale sequenties).
4. Virale sequenties: 5.2, 5.3, 5.4.1
Virale sequenties bij inschalingsartikel 5.2, 5.3 en 5.4.1: infectieus virus, defect virus en enkele virale sequenties
In een defect virus zijn één of meerdere genen of regulatoire sequenties niet langer functioneel, of gedeleteerd, waardoor het virus een factor mist die nodig is voor het doorlopen van de complete virale levenscyclus. Het virus kan wel repliceren in animale cellen die voorzien in die factor, de ‘helperfunctie’. Virale sequenties kunnen, afhankelijk van de “compleetheid” van het virale genoom, ingeschaald worden als donorsequentie onder b/g, c/h of e/i:
b/g: er zijn virale sequenties aanwezig die kunnen leiden tot de vorming van een voor eukaryote cellen infectieus virus dan wel de vorming van virale replicons
Voorbeelden:
- volledig genoom van een virus;
- genoom van een deletiemutant waarin een niet essentieel gen gedeleteerd is;
- sequentie coderend voor replicon systeem gebaseerd op een enkel genoomsegment.
c/h: hieronder dienen vectoren die virale sequenties bevatten die kunnen leiden tot de vorming van een defect, voor eukaryote cellen infectieus virus ingeschaald te worden. Ook vectoren die virale replicatiesignalen en packagingsignalen bevatten, zoals volledige genoomsegmenten en virale transfervectoren, dienen hieronder ingeschaald te worden.
Voorbeelden:
- enkel genoomsegment van gesegmenteerd virus;
- genoom van een deletiemutant waarin een essentieel gen gedeleteerd is;
- genoom van een niet-gesegmenteerd virus gedeleteerd voor de 5’ en 3’ NTRs;
- open reading frame (ORF) van een virus dat slechts 1 ORF bevat;
- sequentie coderend voor enkel genoomsegment van een replicon systeem gebaseerd op meerdere genoomsegmenten;
- lentivirale transfervector;
- transfecties met meerdere plasmiden met op ieder plasmide één enkel gen of meerdere virale genen.
e/i: de aanwezige virale sequenties coderen voor uitsluitend één viraal genproduct of betreft een regulatoire sequentie en deze sequenties vallen niet onder de definitie van schadelijk genproduct.
LET OP: indien dit enkele virale genproduct afkomstig is van een virus dat slechts één ORF bevat, dan dient dit ORF als defect, voor eukaryote cellen infectieus virus ingeschaald te worden onder c of h.
Voorbeelden:
- CMV promoter
- SV40 promoter (SV40 ori is hierin aanwezig)
- gen coderend voor VSV-G eiwit
NB: Indien in de virale vector een sequentie aanwezig is die codeert voor een schadelijk genproduct kan een hogere inschaling van toepassing zijn.
5. Lijst van donororganismen
Lijst van donororganismen die geen schadelijke genproducten bevatten
De volgende donor organismen kunnen bij de inschaling volgens bijlage 5, artikel 5.2: activiteiten met a-pathogene gastheren, worden beschouwd als donor organismen die geen schadelijk genproduct bevatten, ondanks dat het DNA mogelijk transposons, sequenties coderend voor aggregerende eiwitten die geassocieerd zijn met pathogene effecten (zoals bv. prionen) of virale sequenties bevat. Zolang het niet de bedoeling is om dergelijke producten tot expressie te laten komen of te verrijken kan er bij de inschaling vanuit gegaan worden dat er geen schadelijke genproducten aanwezig zijn.
- zoogdier (waaronder de mens)
- land- en tuinbouwgewassen
- organismen van bijlage 2 lijst A1
Echter als men actief naar dit soort genen op zoek gaat, dan wel ze actief gaat verrijken, dient er bij de inschaling van uitgegaan te worden dat van deze genproducten in de context van het ggo een schadelijk effect kunnen hebben. Dit geldt evenzeer als men deze genproducten in pathogene micro-organismen (bijlage 5, artikel 5.3) of virussystemen (bijlage 5, artikel 5.4) wil gaan toepassen.
6. Lijst A3
Lijst A3: Inserties behorende bij combinatie A uit bijlage 2
Lijst A3 met inserties die een sequentie bevat die het in te brengen genetisch materiaal niet mag bevatten om te voldoen aan combinatie A.
Inserties die één of meer van de onderstaande sequenties bevatten:
1. Ongekarakteriseerde sequenties:
Een sequentie wordt in ieder geval beschouwd als ongekarakteriseerd indien een of meerdere van de hierna genoemde gegevens ontbreken:
- de herkomst en de aard van de sequenties;
- de wijze waarop de insertie is geconstrueerd;
- een onderbouwing van welke functie of functies de sequentie kan hebben.
Aandachtspunten bij de onderbouwing bedoeld onder c, zijn de functie en de relatieve posities van structurele genen, regulerende sequenties, synthetische sequenties, van transposons en provirussen afgeleide sequenties en sequenties die van belang zijn voor de replicatie in het genetisch gemodificeerde organisme.
2. Sequenties coderend voor:
- toxines en cytolysines met een LD50 voor vertebraten van 100 microgram of minder per kilogram lichaamsgewicht;
- overige virulentie- en pathogeniteitsfactoren;
- virale en cellulaire oncogenen in combinatie met een virale vector die virale sequenties bevat die betrokken zijn bij integratie of replicatie;
- enzymatische functies die betrokken zijn bij transpositie of integratie van transposons of provirussequenties;
- functies die leiden tot zelfstandige overdracht van genetisch materiaal;
- functies waardoor de insertie als virale vector kan functioneren;
- een antibioticumresistentie die van nature niet voorkomt in de soort waartoe de gastheer behoort, of in aanverwante soorten, indien daardoor de toepassing van medicijnen ter bestrijding van ziekteverwekkers in gevaar wordt gebracht.