Новые источники пищи: от генно-инженерномодифицированных организмов к расширению биоресурсной базы России Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

Для корреспонденции

Тышко Надежда Валерьевна - доктор медицинских

наук, заведующий лабораторией оценки безопасности

биотехнологий и новых источников пищи

ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»

Адрес: 109240, Российская Федерация, г. Москва,

Устьинский проезд, д.2/14

Телефон: (495) 698-53-64

E-mail: tnv@ion.ru

https://orcid.org/0000-0002-8532-5327

Тышко Н.В., Садыкова Э.О., Шестакова С.И., Аксюк И.Н.

Новые источники пищи: от генно-инженерно-модифицированных организмов к расширению биоресурсной базы России

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи, 109240, г. Москва, Российская Федерация

Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety, 109240, Moscow, Russian Federation

Современная стратегия обеспечения человечества пищевой продукцией направлена на поиск выхода из продовольственного кризиса в кратчайшие сроки, производство пищи и кормов к концу XXI в. должно увеличиться не менее чем на 70%. Решение поставленных задач подразумевает не только использование наукоемких технологий, но и расширение продовольственной базы за счет продукции нового вида, ранее не употреблявшейся человеком в пищу. В Российской Федерации формирование подходов к оценке безопасности пищевой продукции нового вида регулируется на государственном уровне и является важнейшим условием возможности использования такой продукции. Отечественный опыт второй половины ХХ в. в области оценки безопасности новых источников пищи можно разделить на два этапа, первый из них датируется серединой 1960-х гг., когда советскими учеными, в частности сотрудниками Института питания АМН СССР под руководством академика А.А. Покровского, были разработаны подходы к определению биологической ценности и безвредности белковых продуктов микробиологического синтеза. Второй этап, начавшийся в середине 1990-х гг. и продолжающийся по настоящее время, включал создание системы оценки безопасности генно-инженерно-модифицированных организмов растительного происхождения (ГМО). Начиная с момента ее формирования в 1995-1996 гг. были разработаны 9 методических документов, регламентирующих методы оценки безопасности и порядок организации контроля

Финансирование. Научно-исследовательская работа по подготовке рукописи проведена при финансировании Российского научного фонда (проект № 20-16-00083).

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Тышко Н.В., Садыкова Э.О., Шестакова С.И., Аксюк И.Н. Новые источники пищи: от генно-инженерно-модифициро-ванных организмов к расширению биоресурсной базы России // Вопросы питания. 2020. Т. 89, № 4. С. 100-109. DOI: 10.24411/0042-88332020-10046

Статья поступила в редакцию 04.06.2020. Принята в печать 29.07.2020.

Funding. The research work was carried out with funding from the Russian Science Foundation (project No. 20-16-00083). Conflict of interests. The authors claim that there is no conflict of interest.

For citation: Tyshko N.V., Sadykova E.O., Shestakova S.I., Aksyuk I.N. Novel food sources: from GMO to the broadening of Russia's bioresource base. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2020; 89 (4): 100-9. DOI: 10.24411/0042-8833-2020-10046 (in Russian) Received 04.06.2020. Accepted 29.07.2020.

Novel food sources: from GMO to the broadening of Russia's bioresource base

Tyshko N.V., Sadykova E.O., Shestakova S.I., Aksyuk I.N.

ГМО. Полностью сформированная к 2020 г. система оценки безопасности была использована при проведении государственной регистрации 27 линий ГМО, предварительно прошедших полный цикл медико-биологических исследований и разрешенных для использования в питании населения Евразийского экономического союза. В рамках выполнения этой работы был накоплен значительный фактический материал, созданы нормативно-методическая база и существенный задел для дальнейших фундаментальных и прикладных научных исследований в области создания и обеспечения безопасности новых видов пищевой продукции.

Ключевые слова: новые пищевые продукты, генно-инженерно-модифицирован-ные организмы, нетрадиционные источники продовольственного сырья, съедобные насекомые, подходы к оценке безопасности пищевой продукции нового вида

The modern strategy of humanity food providing is aimed at finding the exit from the food crisis in the shortest possible time, by the end of XXI century food and feed production should increase by at least 70%. These tasks solution implies not only the use of science-oriented technologies, but also the expansion of the food base by means of novel food sources, which don't have a history of safe use. In the Russian Federation the formation of novel food's safety assessment approaches is regulated at the state level and is the most important requirement for the possibility of usage. Russian experience of the second half of the XX century in the area of novel food sources' biomedical research unites two stages. The first of them dates back to the middle of the 1960s', when the Soviet scientists, in particular, the workforce of the Institute of Nutrition of the USSR Academy of Medical Sciences, under the leadership of Academician A.A. Pokrovskii, have developed the evaluation approaches of the biological value and safety of microbial synthesized protein. The second stage of the safety assessment research development was the work with the genetically modified organisms of plant origin (GMO), that begun in the middle of the 1990s'. Since the moment of formation in 1995-1996, 9 methodical guidelines that regulate methods of safety assessment and control over GMO have been developed. Comprehensively formed by 2020, safety assessment system has been used in the framework of 27 GMO lines state registration that passed a whole cycle of medical and biological research and were allowed for use in nutrition of the population of the Eurasian Economic Union. Within the framework of these research a considerable amount of factual material has been accumulated, a regulatory and methodological basis has been built, and a substantial background for further fundamental and applied scientific research in the field of development and safety assessment of novel food has been created.

Keywords: novel food, genetically modified organisms, non-traditional sources of food raw materials, edible insects, approaches to the safety assessment of novelfood

На всех этапах развития общества создание продовольственной базы было залогом выживания человека, основой процветания любого государства. Каждый год человечество в среднем увеличивается на 83 млн человек, при этом темпы производства пищевой продукции все более отстают от темпов роста населения. В 2017 г. численность населения Земли достигла 7,6 млрд человек, к 2030 г. эта цифра повысится до 8,6 млрд, к 2050 г. - до 9,8 млрд, к 2100 г. - до 11,2 млрд [1, 2]. Современный человек в сутки потребляет около 800 г пищевых продуктов и 2 л воды, т.е. ~7,6 млрд человек за сутки съедают более 6 млн тонн пищи. Уже сейчас дефицит пищевых продуктов в мире превышает 70 млн тонн, около 108 млн человек в 48 странах страдают от недостаточности питания [3]. Решение проблемы увеличения производства пищевых продуктов старыми методами уже невозможно ввиду ряда экологических, экономических и социальных проблем. Несмотря на то что за последние 40 лет производство сельскохозяй-

ственной продукции выросло более чем в 2 раза (за счет селекции и усовершенствования агрономических подходов), его дальнейший рост представляется маловероятным. Таким образом, в свете новых глобальных вызовов, создающих непропорциональную нагрузку на экосферу Земли, назрела необходимость последовательной переориентации традиционного сельского хозяйства в соответствии с принципами устойчивого развития, позволяющими свести к минимуму воздействие на окружающую среду.

Современная стратегия обеспечения человечества пищевой продукцией должна быть направлена на поиск выхода из продовольственного кризиса в кратчайшие сроки, а к 2100 г. производство пищи и кормов должно увеличиться не менее чем на 70%. Решение поставленных задач подразумевает не только использование наукоемких технологий, в первую очередь направленных на снижение потерь на всех этапах производственной цепи, но и расширение продовольственной базы

за счет новых ресурсов. Согласно прогнозам, пища XXI в. будет представлена сочетанием: 1) традиционных продуктов; 2) продуктов, полученных с использованием новых технологических процессов (например, химического синтеза); 3) генно-инженерно-модифицированных организмов (ГМО) растительного, животного и микробного происхождения с улучшенными агрономическими (устойчивость к пестицидам, вредителям, вирусам и т.п.), пищевыми (измененный состав белков, жиров, углеводов, повышенное содержание витаминов, ги-поаллергенные продукты) и потребительскими свойствами (пролонгированный срок хранения, улучшение органолептических свойств и т.п.); 4) продуктов, полученных с использованием нетрадиционных источников (например, пищевых ресурсов мирового океана -аквакультуры; организмов, быстро наращивающих массу, - насекомых, микроорганизмов, микроскопических грибов) [1].

Поскольку все вышеперечисленные виды пищевой продукции, за исключением традиционной пищи, относятся к пищевой продукции нового вида, ранее не употреблявшейся человеком в пищу, обеспечение безопасности такой продукции регулируется на государственном уровне. Новые источники пищи, как и пища, полученная с помощью новых технологий, нуждаются в более строгой регламентации процесса оценки безопасности из-за потенциальной возможности появления продуктов, которые, отличаясь от традиционных по пищевой ценности, токсикологическим и аллергенным показателям, могут представлять угрозу для здоровья. Причина такой возможности кроется как в свойствах макро- и микронутриентов и их метаболитов, так и в возможности присутствия неизвестных минорных компонентов. Сложность идентификации минорных компонентов состоит в том, что отсутствует информация не только об их химической структуре, но и о самом факте их присутствия в данном продукте. В соответствии с ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», безопасность пищевой продукции определяется как

«...состояние пищевой продукции, свидетельствующее об отсутствии недопустимого риска, связанного с вредным воздействием на человека и будущие поколения...», поэтому формирование подходов к оценке безопасности пищевой продукции нового вида является важнейшим условием возможности ее использования.

Отечественный опыт в области медико-биологических исследований новых источников пищи

Отечественный опыт второй половины XX в. в области медико-биологических исследований новых источников пищи объединяет два этапа, первый датируется серединой 1960-х гг., когда советскими учеными, в частности сотрудниками Института питания АМН СССР под руководством академика А.А. Покровского, были разработаны подходы к определению биологической ценности и безвредности белковых продуктов микробиологического синтеза (белка дрожжей, выращиваемых на основе парафинов нефти, этанола, метанола и других субстратов), предназначенных для кормления сельскохозяйственных животных (рис. 1). К середине 1980-х гг. в СССР была создана самая мощная в мире микробиологическая промышленность. В стране работали 10 заводов, производившие 1,5 млн тонн кормового белка, использовавшегося в птицеводстве и животноводстве. На тот период времени концентрация научной мысли в области сбора доказательств безопасности белка микробиологического синтеза достигла апогея. По этой проблеме работали более 70 НИИ, входящих в структуру АН СССР, АМН СССР, ВАСХНИЛ, а также Минздрава, Минсельхоза, Главмикробиопрома СССР, ряд институтов ГДР (рис. 2) [4, 5].

Концепция оценки безопасности продуктов микробиологического синтеза включала не только использование стандартных методов выявления острой, хронической и репродуктивной токсичности, тератогенного, мутаген-

ПОКРОВСКИЙ Алексей Алексеевич

академик АМН СССР, директор Института питания АМН СССР

Формирование методических подходов в области оценки безопасности и эффективности продукции микробиологического синтеза

Андриасов А.Н. Нестерин М.Ф. Аксюк И.Н. Тутельян В.А. Гаппаров М.М.Г. Кравченко Л.В. Левачев М.М. Высоцкий В.Г.

Рис. 1. Опыт Института питания Академии медицинских наук СССР и Федерального исследовательского центра питания и биотехнологии

Fig. 1. The experience of the Institute of Nutrition of the USSR Academy of Medical Sciences and the Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety

Мировое лидерство СССР в развитии современной биотехнологии

Организация и координация

Медицина

Сельское хозяйство

Производство

СКРЯБИН Георгий Константинович

академик АН СССР и ВАСХНИЛ, главный ученый секретарь Президиума АН СССР, директор Института биохимии и физиологии микроорганизмов АН СССР

ПОКРОВСКИЙ Алексей Алексеевич

академик АМН СССР, директор Института питания АМН СССР

ЭРНСТ Лев Константинович

академик ВАСХНИЛ, вице-президент ВАСХНИЛ

БЫКОВ Валерий Алексеевич

начальник Главного управления микробиологической промышленности при Совмине СССР

( Минмедбиопром СССР v. (Главмикробиопром)

Рис. 2. Мировое лидерство СССР в развитии современной биотехнологии Fig. 2. USSR global leadership in the development of the modern biotechnology

ного, канцерогенного эффектов, но и использование инновационных на тот период методов, позволяющих определить влияние кормовых белков, синтезируемых углеводородными дрожжами, на состояние основных адаптационных систем организма, течение метаболических процессов и т.п. [6, 7]. Такой подход к оценке безопасности новых источников пищи со временем был значительно расширен, в частности особое внимание стало уделяться системам, осуществляющим защиту организма от воздействия токсичных соединений экзо-и эндогенного происхождения - системам ферментов метаболизма ксенобиотиков и ферментов лизосом [6-8]. В результате была получена исчерпывающая доказательная база, свидетельствующая о безопасности применения этого вида кормового белка.

Создание системы оценки безопасности генно-инженерно-модифицированных организмов растительного происхождения

Вторым этапом развития подходов к оценке безопасности новых источников пищи стала начатая в середине 1990-х гг. под руководством академика РАН В. А. Туте-льяна работа по созданию системы оценки безопасности ГМО растительного происхождения, включавшая формирование как законодательной и нормативной базы, так и адекватных методических подходов, га-

рантирующих безопасность новой пищевой продукции. Действующая в настоящее время в Российской Федерации система оценки безопасности ГМО является результатом совместных усилий целого ряда лабораторий ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (табл. 1) [4, 5, 9].

Помимо ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», в работе по обеспечению безопасности ГМО принимали участие ведущие научно-исследовательские учреждения РФ:

• ФИЦ Биотехнологии РАН;

• ФГБНУ «НИИВС им. И.И. Мечникова»;

• ФГБНУ «НИИ фармакологии им. В.В. Закусова»;

• ФГБНУ «НИИ биомедицинской химии им. В.Н. Оре-ховича»;

• ФГУН «ФНЦ гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотреб-надзора;

• ФБУН Центральный НИИ эпидемиологии Роспотреб-надзора;

• ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора;

• ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет);

• ФГБУ «НИЦ эпидемиологии и микробиологии им. почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России;

• ВНИИ зерна и продуктов его переработки - филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН;

Таблица 1. Участники формирования методических подходов в области оценки безопасности генно-инженерно-модифицированных организмов Table 1. The participants of the developing of the methodical approaches for the genetically modified organisms safety assessment

Лаборатории ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» The laboratories of the Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety Сотрудники, принимавшие участие в работе The employees who participated in the work

Лаборатория оценки безопасности биотехнологий и новых источников пищи И.Н. Аксюк, М.М.Г. Гаппаров, Н.В. Тышко, Е.Ю. Сорокина, О.Н. Чернышева, Н.А. Кирпатовская, В.М. Жминченко, В.А. Пашорина, Н.Т. Утембаева, К.Е. Селяскин, Э.О. Садыкова, С.И. Шестакова, Н.С. Никитин, М.С. Логинова, М.Д. Требух и др.

Лаборатория энзимологии питания Л.В. Кравченко, Л.И. Авреньева, Г.Н. Гусева, И.В. Аксенов, И.Б. Седова и др.

Лаборатория иммунологии Э.Н. Трушина, О.К. Мустафина и др.

Лаборатория пищевой токсикологии и оценки безопасности нанотехнологий С.А. Хотимченко, И.В. Гмошинский и др.

Лаборатория пищевых биотехнологий и специализированных продуктов В.К. Мазо, С.Н. Зорин, А.А. Кочеткова, В.А. Саркисян и др.

Лаборатория метаболомного и протеомного анализа К.И. Эллер, Х.С. Сото и др.

Лаборатория эпидемиологии питания А.К. Батурин, Э.Э. Кешабянц и др.

Лаборатория биобезопасности и анализа нутримикробиома С.А. Шевелева, Н.Р. Ефимочкина и др.

• ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств».

Начиная с момента формирования подходов к изучению ГМО в 1995-1996 гг. разработаны 9 методических документов, регламентирующих методы оценки безопасности и организации контроля за ГМО (МУК 2.3.2.970-00, МУ 2.3.2.1917-04, МУ 2.3.2.2306-07, МУК 4.2.3105-13, МУК 4.2.3309-15, МУ 2.3.2.3388-16, МУК 4.2.3389-16, МУК 4.2.3390-16, МУК 4.2.3586-19), а также 2 дополнения к санитарным нормам и правилам - СанПиН 2.3.2.2227-07 и СанПиН 2.3.2.2340-08 «Дополнения и изменения № 5 и № 6 к СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» [10].

Полностью сформированная к 2020 г. система оценки безопасности (рис. 3) была использована в рамках государственной регистрации 27 ГМО в Российской Федерации: с 1999 по 2020 г. 10 линий сои, 15 линий кукурузы, 1 линия риса и 1 линия сахарной свеклы прошли полный цикл медико-биологических исследований и разрешены для использования в питании населения России (в экспериментах было использовано более 22 000 лабораторных животных, проведено более 250 000 анализов) [4, 5, 9, 11-13].

Перспективы дальнейшего совершенствования системы оценки безопасности генно-инженерно-модифицированных организмов

Изучая перспективы развития генной инженерии, можно выделить два основных направления, первое из которых - расширение ассортимента продовольственных культур. Это может быть достигнуто расширением ареала выращивания, например тропических плодов, посредством повышения их устойчивости к умеренному климату, засухе и т.п.; расширением потенциала использования за счет придания новых полезных свойств менее популярным растениям, таким как, например,

маниок или просо, характеризующимся низкой пищевой ценностью и синтезом антиалиментарных веществ. В целом это направление может быть реализовано с помощью уже существующих методов и знаний, поэтому такой путь с определенной долей условности можно назвать микроэволюционным, максимальная эффективность которого может быть достигнута только в условиях сопутствующего формирования логистических и технологических протоколов, обеспечивающих снижение потерь при хранении, доставке и переработке [14].

Второе направление более амбициозное и революционное, в его рамках рассматриваются возможные способы перепроектирования фотосинтеза с модели С3 (в которой первым продуктом фотосинтеза является фос-фоглицериновая кислота, содержащая 3 атома углерода) на более эффективную модель С4 (в которой первым продуктом фотосинтеза являются органические кислоты не с тремя, а с четырьмя атомами углерода - щаве-левоуксусная и яблочная). К С3-растениям относится около 95% растительной биомассы Земли, в том числе сельскохозяйственно значимые рис, пшеница, ячмень и др.; к С4-растениям, появившимся в процессе эволюции значительно позже С3-растений, относятся многие тропические и субтропические виды, и среди них такие важные культуры, как сахарный тростник, просо, сорго и кукуруза. В настоящее время над способами введения нового фотосинтетического аппарата в растения риса работает международная исследовательская группа. Первый этап данной работы - выявление генов, отвечающих за реализацию механизма С4 в растениях, и определение генетических элементов, которые потребуются для функционирования этих генов в реципиентных организмах [15]. Есть все основания предполагать, что изменение модели фотосинтеза не только непосредственно повысит его производительность, но и повлияет на эффективность использования азота, воды, а также обеспечит устойчивость к высоким температурам.

Отдельным направлением развития генной инженерии можно считать открытые сравнительно недавно

Российская система оценки безопасности ГМО растительного происхождения*

Сбор данных и отбор материала-

Расширенные токсикологические исследования

Изучение репродуктивной функции

Основные физиологические параметры

I Общее состояние, поедаемость корма | I Динамика массы тела

I Масса внутренних органов

► Почки ► Надпочечники ► Семенники ► Легкие ► Печень ► Тимус ► Селезенка ► Сердце ► Простата ► Мозг ► Гипофиз

Гематологические исследования

ц

Общее количество эритроцитов Концентрация гемоглобина(НЬ) Гематокрит

Средний объем эритроцита Среднее содержание НЬ в эритроците Средняя концентрация НЬ в эритроците

Лейкоциты

Базофилы

Эозонофилы

Нейтрофилы

Лимфоциты

Моноциты

Биохимические исследования

Сыворотка крови

Общий белок

Альбумин

Глобулин

Триглицериды

Общий

билирубин

Прямой

билирубин

Мочевина

Мочевая

кислота

Креатинин

Глюкоза

Холестерин

Лактатде-

гидрогеназа

а-Амилаза

Креатинфос-

фокиназа

Щелочная

фосфотаза

Аспартат-

минотранс-

фераза

Оценка генеративной функции гонад Синтез половых гормонов (определение содержания эстрадиола, прогестерона, тестостерона в крови самок на 20-й день беременности)

Эффективность спаривания родительских животных

Оценка пренатального развития потомства

(на 20-й день пренатального развития)

► Кальций ► Магний ► Железо ► Натрий ► Калий ► Фосфор ► Хлор

Моча ► Белок

► Глюкоза

► Креатинин

► Мочевина

► Мочевая кислота

► Суточный диурез

► Цвет ► рН

► Прозрачность

► Относительная

плотность

► Кальций

► Магний ► Фосфор

Число желтых тел в яичниках, мест имплантации в матке, живых и мертвых плодов

Предимплантационная гибель (разность между количеством желтых тел в яичниках и количеством мест имплантации в матке)

Предимплантационная гибель (разность между количеством мест имплантации в матке и количеством живых плодов)

Зоометрические параметры плодов(масса тела и краниокаудальный размер плодов; масса внутренних органов - печени, почек, сердца,легких)

Состояние внутренних органов плодов

(обследование по методу Wilson J.G. с целью выявления аномалий развития нервной,

сенсорной,сердечно-сосудистой, дыхательной пищеварительной, половой, мочевыделительной, локомоторной систем)

Состояние костной системы плодов

[обследование по методу Dawson A.B. с целью выявления аномалий развития скелета. Измерение длины участков оссификации в закладках костей врехних конечностей (плечевой, локтевой, лучевой), нижних конечностей(бедреной, большеберцовой, малоберцовой) и черепа (нижней челюсти) плодов]

Системные биомаркеры

Активность ферментов биотрансформации ксенобиотиков

► Цитохром P450 ► Цитохром Ь5

► Этоксирезоруфиндеалкилаза

► Пентоксирезоруфиндеалкилаза

► UDP-Глюкуронозилтрансфераза

► ХДНБ-Глутатионтрансфераза

► Белок микросомальный

► Белок цитозольный

Активность ферментов системы антиоксидантнойзащиты

► Глутатионредуктаза

► Глутатионпероксидаза

► Супероксиддисмутаза

► Каталаза

Активность ферментов лизосом

► Арилсульфатазы A и B ► ß-Галактозидаза

► ß-Глюкуронидаза

Содержание продуктов ПОЛ

(малонового диальдегида) в крови и печени

Активность процессов апоптоза

в гепатоцитах и тимоцитах

Оценка постнатального развития потомства (в течение 1-го месяца жизни)

Размер помета, число живых и мертвых крысят, число самцов и самок в пометах

Выживаемость с 1-го по 5-й дни жизни

Выживаемость с 6-го по 25-й дни жизни

Динамика зоометрических показателей

(измерение массы тела и краниокаудального размера на 2, 5, 10, 15, 20, 25-й дни жизни)

Параметры физического развития

(сроки отлипания ушных раковин, покрытия шерстью, прорезывания резцов, открытия глаз, опускания семенников, открытия влагалища)

Морфологические исследования

► Почки ► Надпочечники ► Семенники ► Легкие ► Печень ► Тимус ► Селезенка ► Сердце ► Простата ► Кишечник

* - МУ 2.3.2.2306-07, МУ 2.3.2.3388-16.

Рис. 3. Российская система оценки безопасности генно-инженерно-модифицированных организмов (ГМО) растительного происхождения Fig. 3. The Russian system of plant origin genetically modified organisms safety assessment

технологии редактирования генома, которые имеют все предпосылки для изменения темпов и направлений исследований в области селекции сельскохозяйственных растений.

Масштабное использование современных технологий и создание новых хозяйственно ценных и высокорентабельных сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов предопределяет необходимость дальнейшего совершенствования методологии оценки безопасности, в частности применения геномных (геном-ориентированных) и постгеномных подходов.

Появление ГМО животного происхождения, в том числе рыбы и птицы, привело к необходимости формирования системы оценки безопасности и процедуры государственной регистрации таких ГМО в Российской Федерации [16]. В рамках выполнения поисковых научных исследований Минобрнауки России № 0529-2018-0113 «Развитие методической и нормативной базы для обеспечения современных требований к качеству пищевой продукции и разработка технологий оценки эффективности специализированных пищевых продуктов» сформирован проект методических указаний «Медико-биологическая оценка безопасности генно-инженерно-модифицированных организмов животного происхождения, в том числе рыбы и птицы», который до конца 2020 г. будет представлен в Роспотребнадзор для утверждения в установленном порядке.

Съедобные насекомые

В последние годы во всем мире возрос интерес к использованию альтернативных источников белка, в частности белка насекомых. В 2013 г. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (Food and Agriculture Organization, FAO) опубликовала результаты исследований «Съедобные насекомые: перспективы продовольственной и кормовой безопасности», свидетельствующие о выдающихся пищевых качествах представителей этого класса. Показано, что содержание белка в биомассе насекомых составляет, по разным оценкам, 13-77%, тогда как в говядине -19-26%, в тилапии - 16-19%, в креветках - 13-27%, при этом полноценность белка биомассы насекомых сопоставима с таковой белков животного происхождения, рыбы и морепродуктов. По сравнению с традиционными сельскохозяйственными животными насекомые потребляют намного меньше ресурсов: для производства 1 кг съедобного белка из насекомого требуется в 500 раз меньше воды, в 10 раз меньше земли, чем для выращивания 1 кг говяжьего белка, также насекомые выделяют значительно меньше парниковых газов, чем большинство животных (в 80 раз меньше метана) [17-21].

Съедобные насекомые всегда были частью рациона человека в странах Азиатско-Тихоокеанского региона и Южной Америки - в Мексике, Австралии и Китае мно-

гие виды насекомых уже имеют тысячелетнюю историю безопасного употребления в пищу, тогда как в Европейском союзе (ЕС), Соединенных Штатах Америки (США) и Канаде использование насекомых для пищевых целей является современным трендом, определяемым заботой об экологии, борьбой с глобальным потеплением и т.п., поэтому и правовые нормы, регулирующие использование насекомых в качестве пищевых продуктов и продовольственного сырья, в разных странах имеют существенные отличия. В Китае насекомые, имеющие длительную историю безопасного использования, не являются новыми продуктами и не подлежат мониторингу со стороны Государственного управления по контролю продуктов питания и медикаментов [22, 23].

В США также отсутствуют четкие требования, касающиеся съедобных насекомых. Позиция Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (Food and Drug Administration, FDA) в отношении съедобных насекомых, разрешенных для пищевого использования, заключается в том, что насекомые должны быть выращены специально для потребления человеком; должны соответствовать стандартам FDA, включая бактериологические испытания и сертификацию надлежащей производственной практики; на этикетке продукта должны быть указаны общее и научное название насекомого, а также потенциальный риск возникновения аллергии. Импорт из других стран разрешен, и FDA уже обновило свое предварительное уведомление об импорте с перечнем съедобных продуктов из насекомых.

В ЕС до принятия нового закона о пищевых продуктах статус регулирования насекомых оставался весьма спорным. В действовавшем до 2018 г. пищевом регламенте насекомые не упоминались как новая пища, что привело к возникновению дифференцированных подходов европейских стран-участниц. В некоторых государствах ЕС целые насекомые и их части рассматривались вне рамок регулирования пищевых продуктов, и их размещение на рынке не требовало предварительного разрешения, в то время как другие государства - члены ЕС рассматривали насекомых как новый пищевой продукт, подлежащий процедуре оценки риска, предусмотренной законодательством. С принятием в 2015 г. закона ЕС 2015/2283 «О новой пище», вступившего в действие 01.01.2018, был уточнен правовой статус съедобных насекомых: насекомые и их части теперь подпадают под определение «новых пищевых продуктов», и они должны быть разрешены к продаже до их появления на рынке [24-28].

В соответствии с положениями «Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации», утвержденной Указом Президента РФ от 30.01.2010 № 120, обеспечение продовольственной независимости страны является одной из приоритетных задач государства, в решении которой первое место занимает устойчивое развитие сельскохозяйственного производства. Принимая во внимание возросший интерес российских производителей к насекомым как к источнику пищевых

и кормовых ингредиентов (так, уже функционируют несколько предприятий, выращивающих насекомых для кормовых целей) было необходимо инициировать разработку порядка государственной регистрации такой продукции, основанного на проведении комплексных медико-биологических исследований, гарантирующих безопасность новой продукции для потребителей. Эта работа была начата в ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» в мае 2020 г. в рамках выполнения гранта Российского научного фонда на проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований в 2020-2022 гг. «Формирование алгоритма исследований и разработка подходов к оценке безопасности новых источников пищи, полученных c использованием насекомых» № 20-16-00083.

Заключение

В сложившейся практике исследований безопасности новых источников пищи комплексный подход является одним из фундаментальных требований. Решение о безопасности должно быть основано на целом ряде данных, полученных в экспериментах in vivo. Следует отметить, что формирование оптимального перечня исследований, необходимых для каждого вида новой продукции, является отдельным направлением научной работы, которая должна проводиться практически непрерывно, поскольку развитие новых технологий получения пищи и появление новых видов пищи будет требовать разработки подходов к оценке их безопасности.

Разумеется, классические токсикологические методы являются краеугольным камнем в формировании каждой системы оценки безопасности новых источников пищи, однако набор исследований должен варьировать в зависимости от свойств продуктов (например, пищевой продукт, полученный с помощью химического синтеза и представляющий собой монокомпонент, требует другого набора исследований, чем ГМО, являющийся живым организмом).

Научный прогресс определяет возникновение новых направлений, дисциплин и методов, позволяющих полнее понять структурные и функциональные особенности живых систем. Одной из стратегических задач на-

шего развития мы считаем привлечение новых методов и знаний в область токсикологических исследований (например, достижения в области онкологии, позволяющие не только выявлять новообразования на ранней стадии развития, но и прогнозировать риск развития опухолей, могут быть использованы при изучении мутагенных и канцерогенных свойств продуктов). Поиск чувствительных и специфичных биомаркеров, реагирующих на негативные воздействия, также является постоянным и важным аспектом научной работы, который не потеряет своей актуальности в ближайшие десятилетия. Внедрение новых методов и изучаемых показателей в систему исследований безопасности подразумевает большой объем работ, направленных в том числе на подтверждение в модельных экспериментах целесообразности использования каждого биомаркера.

Также важным направлением деятельности является поиск новых моделей, позволяющих повысить информативность исследований. В качестве вероятных путей развития в этом направлении мы видим, во-первых, использование в качестве биологических моделей лабораторных животных, которых традиционно выбирают для токсикологических исследований (например, крыс линий Wistar, вргадие Dawley и др.) для разработки моделей снижения адаптационного потенциала, позволяющих декомпенсировать адаптационные процессы здорового организма и выявить эффекты негативного воздействия; во-вторых, использование новых биологических объектов, облегчающих экстраполяцию результатов тестирования на человека (здесь возможен диапазон: от культур клеток и отдельных органов до ГМО и организмов, полученных с помощью синтетической биологии, максимально сходных по своим биохимическим, физиологическим, патологическим реакциям с организмом человека); в-третьих, развитие информационных технологий, по всей вероятности, приведет к появлению токсикологических методов 'т sШco, которые позволят с высокой степенью достоверности прогнозировать действие изучаемых биологических объектов на организм человека.

Таким образом, дальнейшее расширение биоресурсной базы для пищевой промышленности требует непрерывного совершенствования подходов к оценке безопасности новых источников пищи, оставаясь актуальной проблемой гигиены питания.

Сведения об авторах

ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (Москва, Российская Федерация):

Тышко Надежда Валерьевна (Nadezhda V. Tyshko) - доктор медицинских наук, заведующий лабораторией оценки безопасности биотехнологий и новых источников пищи E-mail: tnv@ion.ru

https://orcid.org/0000-0002-8532-5327

Садыкова Эльвира Олеговна (Elvira O. Sadykova) - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории оценки безопасности биотехнологий и новых источников пищи E-mail: seo@ion.ru

https://orcid.org/0000-0001-5446-5653

Шестакова Светлана Игоревна (Svetlana I. Shestakova) - младший научный сотрудник лаборатории оценки безопасности биотехнологий и новых источников пищи E-mail: svetix-i@mail.ru https://orcid.org/0000-0003-0279-4134

Аксюк Ирина Николаевна (Irina N. Aksyuk) - кандидат медицинских наук

E-mail: ira.axiuk@yandex.ru

https://orcid.org/0000-0003-2639-1014

Литература

1. FAO. How to Feed the World in 2050. URL: http://www.fao.org/

2. United Nations, 2017. World population projected to reach 9.8 billion in 2050, and 11.2 billion in 2100. URL: https://population. un.org/wpp/

3. ISAAA. 2017. Global status of commercialized biotech/GM crops in 2017: Biotech Crop Adoption Surges as Economic Benefits Accumulate in 22 Years // ISAAA Brief No. 53. Ithaka, N.Y. : ISAAA, 2017. 143 p.

4. Генетически модифицированные источники пищи: оценка безопасности и контроль / под ред. В.А. Тутельяна. Москва : Изд-во РАМН, 2007. 444 с.

5. Genetically Modified Food Sources. Safety Assessment and Control / ed. V.A. Tutelyan. San Diego : Elsevier; Academic Press, 2013.338 p.

6. Медико-биологические исследования углеводородных дрожжей (1964—1970 гг.) / отв. ред. А.А. Покровский. Москва : Наука. 1972. 468 с.

7. Покровский А.А. Метаболические аспекты фармакологии и токсикологии пищи. Москва : Медицина, 1979. 184 с.

8. Кравченко Л.В., Кузьмина Е.Э., Авреньева Л.И., Поздняков А.Л., Кулакова С.Н., Левачев М.М. Влияние степени окисленности рыбьего жира на функциональное состояние ферментов метаболизма ксенобиотиков // Вопросы питания. 1994. № 4. С. 13-16.

9. Tyshko N.V., Sadykova E.O. Genetically modified food products: development of safety assessment system in Russia // Health Risk Analysis. 2018. Vol. 4. P. 119-126.

10. Тышко Н.В. Контроль за генно-инженерно-модифицированны-ми организмами растительного происхождения в пищевой продукции: научное обоснование и методическое обеспечение // Вопросы питания. 2017. Т. 86, № 5. С. 29-33.

11. Tyshko N.V., Zhminchenko V.M., Selyaskin K.E., Pashorina V.A., Utembaeva N.T., Tutelyan V.A. Assessment of the impact of genetically modified LibertyLink® maize on reproductive function and progeny development of Wistar rats in three generations // Toxicol. Rep. 2014. Vol. 1. P. 330-340.

12. Tsatsakis A.M., Nawaz M.A., Tutelyan V.A., Golokhvast K.S., Kalantzi O.I., Chung D.H. et al. Impact on environment, ecosystem, diversity and health from culturing and using GMOs as feed and food // Food Chem. Toxicol. 2017. Vol. 107. P. 108-121.

13. Tyshko N.V., Shestakova S.I. Model of vitamin and mineral deficiency for toxicological research: apoptosis activity under conditions of CCL4 intoxication // Toxicol. Rep. 2019. Vol. 6. P. 151-154.

14. Sedeek K.E.M., Mahas A., Mahfouz M. Plant genome engineering for targeted improvement of crop traits // Front. Plant Sci. 2019. Vol. 10. Article ID 114. 16 p. DOI: https://doi.org/10.3389/ fpls.2019.00114

15. Nowicka B., Ciura J., Szymanska R., Kruk J. Improving photosynthesis, plant productivity and abiotic stress tolerance - current trends and future perspectives // J. Plant Physiol. 2018. Vol. 231. P. 415-433. DOI: https://doi.org/10.1016/jjplph.2018.10.022

16. Tutelyan V.A., Tyshko N.V., Sadykova E.O. Food derived from genetically modified animals: formation of safety assessment system and new approaches to toxicological research // Toxicol. Lett. 2019. Vol. 314, suppl. 1. P. 241-242.

17. van Huis A., Van Itterbeeck J., Klunder H., Mertens E., Halloran A., Muir G. et al. Edible insects. Future prospects for food and feed security // FAO Forestry Paper 171. Rome, 2013.

18. Collins C.M., Vaskou P., Kountouris Y. Insect food products in the western world: assessing the potential of a new «green» market // Ann. Entomol. Soc. Am. 2019. Vol. 112, N 6. P. 518-528. DOI: https://doi.org/10.1093/aesa/saz015

19. Makkar H. Review. Feed demand landscape and implications of food-not feed strategy for food security and climate change // Animal. 2018. Vol. 12, N 8. P. 1744-1754. DOI: https://doi. org/10.1017/S175173111700324X

20. Rumpold B.A., Schlüter O.K. Nutritional composition and safety aspects of edible insects // Mol. Nutr. Food Res. 2013. Vol. 57, N 5. P. 802-823. DOI: https://doi.org/10.1002/mnfr.201200735

21. Kim S.W., Less J.F., Wang L., Yan T., Kiron V., Kaushik S.J. et al. Meeting global feed protein demand: challenge, opportunity, and strategy // Ann. Rev. Animal Biosci. 2019. Vol. 7. P. 221-243. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-animal-030117-014838

22. van der Spiegel M., Noordam M., van der Fels-Klerx H. Safety of novel protein sources (insects, microalgae, seaweed, duckweed, and rapeseed) and legislative aspects for their application in food and feed production // Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 2013. Vol. 12. P. 662-678. DOI: https://doi.org/10.1111/1541-4337.12032

23. Belluco S., Losasso C., Maggioletti M., Alonzi C.C., Paoletti M.G. et al. Edible insects in a food safety and nutritional perspective: a critical review // Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 2013. Vol. 12. P. 296-313. DOI: https://doi.org/10.1111/1541-4337.12014

24. Garino C., Zagon J., Braeuning A. Insects in food and feed -allergenicity risk assessment and analytical detection // EFSA J. 2019. Vol. 17, N S2. Article ID e170907. 12 p. DOI: https://doi. org/10.2903/j.efsa.2019.e170907

25. Administrative guidance on the submission of applications for authorization of a novel food pursuant to Article 10 of Regulation (EU) 2015/2283 // EFSA Support. Publ. 2018. Vol. 2018. Article ID EN-1381. 22 p. DOI: https://doi.org/10.2903/sp.efsa.2018.EN-1381

26. Brodmann T., Endo A., Gueimonde M., Vinderola G., Kneifel W., de Vos W.M. et al. Safety ofnovel microbes for human consumption: practical examples of assessment in the European Union // Front. Microbiol. 2017. Vol. 8. P. 1725. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01725

27. SHC F. Food safety aspects of insects intended for human consumption (Sci Com dossier 2014/04; SHC dossier no 9160). The FASFC's Scientific Committee and the Committee of the Superior Health Council (SHC). 2014.

28. Mancini S., Sogari G., Menozzi D., Nuvoloni R., Torracca B., Moru-zzo R. et al. Factors predicting the intention of eating an insect-based product // Foods. 2019. Vol. 8. P. 270.

References

1. FAO. How to Feed the World in 2050. URL: http://www.fao.org/

2. United Nations, 2017. World population projected to reach 9.8 billion in 2050, and 11.2 billion in 2100. URL: https://population. un.org/wpp/

3. ISAAA. 2017. Global status of commercialized biotech/GM crops in 2017: Biotech Crop Adoption Surges as Economic Benefits Accumulate in 22 Years. In: ISAAA Brief No. 53. Ithaka, N.Y.: ISAAA, 2017. 143 p.

TbirnKO H.B., CaflbiKOBa 3.O., WecTaKOBa Ü.M. u gp.

4. Tutelyan V.A. (ed.). Genetically Modified Food Sources: Safety Assessment and Control. Moscow: Izdatel'stvo RAMN, 2007: 444 p. (in Russian)

5. Genetically Modified Food Sources. Safety Assessment and Control. Edited by V.A. Tutelyan. San Diego: Elsevier; Academic Press, 2013: 338 p.

6. Pokrovskiy A.A. (ed.). Biological and medical research on hydrocarbon yeast (1964-1970). Moscow: Nauka. 1972: 468 p. (in Russian)

7. Pokrovskiy A.A. Metabolic aspects of food pharmacology and toxicology. Moscow: Meditsina, 1979: 184 p. (in Russian)

8. Kravchenko L.V., Kuz'mina E.Ye., Avren'eva L.I., Pozdnya-kov A.L., Kulakova S.N., Levachev M.M. Influence of fish oil oxidation level on the xenobiotics metabolism enzymes functional state. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 1994; (4): 13-6. (in Russian)

9. Tyshko N.V., Sadykova E.O. Genetically modified food products: development of safety assessment system in Russia. Health Risk Analysis. 2018; 4: 119-26.

10. Tyshko N.V. Control over genetically modified organisms of plant origin in food products: scientific justification and methodological support. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2017; 86 (5): 29-33. (in Russian)

11. Tyshko N.V., Zhminchenko V.M., Selyaskin K.E., Pashorina V.A., Utembaeva N.T., Tutelyan V.A. Assessment of the impact of genetically modified LibertyLink® maize on reproductive function and progeny development ofWistar rats in three generations. Toxicol Rep. 2014; 1: 330-40.

12. Tsatsakis A.M., Nawaz M.A., Tutelyan V.A., Golokhvast K.S., Kalantzi O.I., Chung D.H., et al. Impact on environment, ecosystem, diversity and health from culturing and using GMOs as feed and food. Food Chem Toxicol. 2017; 107: 108-21.

13. Tyshko N.V., Shestakova S.I. Model of vitamin and mineral deficiency for toxicological research: apoptosis activity under conditions of CCL4 intoxication. Toxicol Rep. 2019; 6: 151-4.

14. Sedeek K.E.M., Mahas A., Mahfouz M. Plant genome engineering for targeted improvement of crop traits. Front Plant Sci. 2019; 10: 114. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00114

15. Nowicka B., Ciura J., Szymanska R., Kruk J. Improving photosynthesis, plant productivity and abiotic stress tolerance - current trends and future perspectives. J Plant Physiol. 2018; 231: 415-33. DOI: https://doi.org/10.1016/jjplph.2018.10.022

16. Tutelyan V.A., Tyshko N.V., Sadykova E.O. Food derived from genetically modified animals: formation of safety assessment system and new approaches to toxicological research. Toxicol Lett. 2019; 314 (1): 241-2.

17. van Huis A., Van Itterbeeck J., Klunder H., Mertens E., Halloran A., Muir G., et al. Edible insects. Future prospects for food and feed security. In: FAO Forestry Paper 171. Rome, 2013.

18. Collins C.M., Vaskou P., Kountouris Y. Insect food products in the western world: assessing the potential of a new «green» market. Ann Entomol Soc Am. 2019; 112 (6): 518-28. DOI: https:// doi.org/10.1093/aesa/saz015

19. Makkar H. Review. Feed demand landscape and implications of food-not feed strategy for food security and climate change. Animal. 2018; 12 (8): 1744-54. DOI: https://doi.org/10.1017/ S175173111700324X

20. Rumpold B.A., Schlüter O.K. Nutritional composition and safety aspects of edible insects. Mol Nutr Food Res. 2013; 57 (5): 802-23. DOI: https://doi.org/10.1002/mnfr.201200735

21. Kim S.W., Less J.F., Wang L., Yan T., Kiron V., Kaushik S.J., et al. Meeting global feed protein demand: challenge, opportunity, and strategy. Ann Rev Animal Biosci. 2019; 7: 221-43. DOI: https:// doi.org/10.1146/annurev-animal-030117-014838

22. van der Spiegel M., Noordam M., van der Fels-Klerx H. Safety of novel protein sources (insects, microalgae, seaweed, duckweed, and rapeseed) and legislative aspects for their application in food and feed production. Compr Rev Food Sci Food Saf. 2013; 12: 662-78. DOI: https://doi.org/10.1111/1541-4337.12032

23. Belluco S., Losasso C., Maggioletti M., Alonzi C.C., Paoletti M.G., et al. Edible insects in a food safety and nutritional perspective: a critical review. Compr Rev Food Sci Food Saf. 2013; 12: 296-313. DOI: https://doi.org/10.1111/1541-4337.12014

24. Garino C., Zagon J., Braeuning A. Insects in food and feed - aller-genicity risk assessment and analytical detection. EFSA J. 2019; 17 (S2): e170907. DOI: https://doi.org/10.2903/j.efsa.2019.e170907

25. Administrative guidance on the submission of applications for authorization of a novel food pursuant to Article 10 of Regulation (EU) 2015/2283. EFSA Support. Publ. 2018; 2018: EN-1381. DOI: https://doi.org/10.2903/sp.efsa.2018.EN-1381

26. Brodmann T., Endo A., Gueimonde M., Vinderola G., Kneifel W., de Vos W.M., et al. Safety of novel microbes for human consumption: practical examples of assessment in the European Union. Front Microbiol. 2017; 8: 1725. DOI: https://doi.org/10.3389/ fmicb.2017.01725

27. SHC F. Food safety aspects of insects intended for human consumption (Sci Com dossier 2014/04; SHC dossier no 9160). The FASFC's Scientific Committee and the Committee of the Superior Health Council (SHC). 2014.

28. Mancini S., Sogari G., Menozzi D., Nuvoloni R., Torracca B., Moru-zzo R., et al. Factors predicting the intention ofeating an insect-based product. Foods. 2019; 8: 270.