Український портал даних по генетичним модифікаціям рослин “Genetically Modified Plants Gateway” (GMPlantsGW)

Веб інтерфейс системи знаходиться за адресою http://145.239.82.18:8080/gmodb.
В рамках запровадження системи контролю ГМО в Україні було розроблено та створено інформаційний шлюз та базу даних по генетичним модифікаціям рослинам.
Genetically Modified Plants Gateway (GMPlants, GMPlantsGW, gmpgw) – Український портал даних по генетичним модифікаціям рослин.
Метою даної системи є інтеграція ключової інформації по генетичним модифікаціям рослин та методам їх детекції з відкритих джерел – інтернет баз даних, статей, і документів, та можливість доповнення зазначеної інформації специфічними для України даними – інформація про використання окремих сортів, результати тестів та випробувань, правові акти та документи, рекомендації по застосуванню та визначенню.
 

Реалізація

З технічної точки зору проект реалізуються у вигляді веб-додатку на основі Grails – високопродуктивного програмного каркасу для веб-розробки для платформи Java. Мовою програмування є Groovy, заснований на Java. Рівень object relational mapping (ORM) побудовано на основі Hibernate. Поведінковий рівень – на основі Spring MVC.
Окрім того, NCBI BLAST2 і BioPerl пакети також застосовані для можливості запровадження функцій BLAST для всіх екзогенно інтродукованих послідовностей.
Система складається з двох частин – інформаційного шлюзу і сховища. Шлюз агрегує і впорядковує дані із зовнішніх баз даних. Ці дані після валідації згодом переходять до сховища, де вони можуть бути доповнені новими отриманими даними та курированою інформацією від українських дослідників.
Із складнощів можна назвати те, що нажаль, практично жодна із наведених баз даних не надають експорт даних за допомогою SOAP, або у вигляді XMLчи JSONпредставлення.
 

Задачі, які вирішує український інформаційний ГМ портал

Дані про ГМ модифікації

У базі даних GMplantsGW міститься інформація з детальним описом кожного окремого епізоду генетичної модифікації, що сприяє аналізу та розробці методів виявлення. А також – по кожній події генетичної модифікації – детальна інформація по методам виявлення. Загальна інформація про події ГМО включає назву події, OECDUI (унікальний ідентифікатор Організації економічного співробітництва та розвитку ОЕСР/OECD), торгове найменування, вихідний вид, нововведені риси, екзогенні вставками, методи трансформації, вектори трансформації і розробник або компанії, що тримає ліцензію.
Джерелом даних про послідовності-вставки ГМО є опубліковані наукові статті, Genbank, патенти і офіційні петиції розробників до урядових організацій. На додаток до інформації про послідовності, для доступу до іншої інформації про модифікації, такі як результати тестування та висновки з огляду біобезпеки наведено посилання на відповідні документи – американські офіційні петиції, японські офіційні петицій, Agbios, GMO-Compass, Biodiv LMO Database, звіти GMO watch і т.д.
Інформація про методи виявлення ГМ організмів згрупована за методами, що базуються на аналізі білкових продуктів і нуклеотидних послідовностей. Інформація про методи, що засновані на аналізі нуклеїнових кислот включає праймери, зонди, довжина амплікона, цифри, що показують позиції пар праймерів, ендогенні референсні гени, сертифікованні еталонні зразки, стандартні довідкові молекули, інформацію про статус валідації, а також – довідкові статті.
У даний час більшість методів на основі аналізу білків засновані на комерціалізованих наборах, тому необхідно відстежувати, як відкриті, так і комерційні набори та інші засоби для аналізу, причиною, чому GMDD охоплює як комерційні набори, а також методи, які не комплектів.
Джерелом інформації про методи детекції ГМ організмів є опубліковані наукові статті, звіти перевірки Community Reference Laboratory for Genetically Modified Food and Feed (CRL-GMFF), національні стандарти та міжнародні стандарти, такі, наприклад, як китайські і Міжнародної організації по стандартизації (ISO) і т.д.
 

Методи детектування ГМ рослин

До сих пір були розроблені сотні методів виявлення ГМО і їх число зростає все швидше і швидше. Для побудови ефективної сиситеми контролю ГМО, було розроблено або знаходяться в процесі розробки ряд методів, що базуються на основі аналізу білкових продуктів і аналізу генетичних нуклетидних послідовностей – такі як ELISA, lateral flow strip, ПЛР (полімеразна ланцюгова реакція), та мікро-арреї і т.д. Серед цих методів ПЛР є найбільш популярним методом для аналізу ГМО через свою універсальність (як для скринінгу так і для ідентифікації), специфічності, високої пропускної здатності та ефективності. Тому методи виявлення за допомогою ПЛР були розроблені для багатьох ГМ рослин.
З огляду стандартизованого підходу до детекції ГМ рослин, ПЛР є найбільш точним і надійним методом для виявлення, ідентифікації та кількісної оцінки вмісту ГМО і може бути застосовано до широкого спектру зразків, починаючи з насіння до харчових продуктів і кормів високим ступенем обробки. Тому ця методика широко використовується в аналізі ГМО.
Методи ПЛР, як правило, групуються відповідно до специфічності до цільової послідовності. Інтродуковані фрагменти ДНК, як правило, інтегровані в геном ГМ організму випадковими подіями трансформації: на основі різних фрагментів амплікованих вставлених послідовностей ДНК, методи виявлення ПЛР ГМО згруповані за чотирма типами, наприклад, скрін-, ген-, конструкт- і специфічні для даної події модифікації методи ПЛР.
Найвищий рівень специфічності досягається за допомогою методів специфічних для даної події (генетичної модифікації), які націлені на структурні елементи, що забезпечують вбудову сторонньої ДНК в геном реципієнта, так як цей регіон є унікальним для кожної події інтеграції ДНК.
Конструкт-специфічні методи направлені на детектування послідовностей ДНК, що формують два різні типи молекулярних конструкцтів – таких, як промоторна послідовність і послідовність гена в одній трансгенної конструкції.
Елемент-специфічні методи націлені на детектування мотивів, звичайних для ГМО конструктів, таких як промотор CaMV 35S (P -35S) або термінатор гена нопалін синтази Agrobacterium tumefaciens (T-nos).
Для аналізу ГМО в харчових і кормових ланцюгах, "скринінг" дослідження виступає в якості першого кроку в аналізі, за ним звичайно слідує набір елемент- або конструкт- специфічних тестів (які також називають скринінг методами) який слугує для виявлення присутності / відсутності цілого ряду ГМ модифікацій. Негативний результат від набору таких елемент- або конструкт- специфічних методів виявлення ГМ дає можливість виключити можливість наявності ГМО в досліджуваному зразку, при умові, що набір методів перекриває всі можливі ГМО, які можуть бути виявлені в даному зразку. При позитивній відповіді може бути необхідна ідентифікація у пробах конкретних видів ГМ організмів, що містять виявлені ГМ-елементи, і підтвердження їх присутності за допомогою відповідних методів специфічних для даної події. Попереднє визначення ГМ організмів, імовірно, присутніх у зразку може бути досягнуто за допомогою інформаційних матриць, що передбачають імовірні очікувані шаблони сигналів відомих ГМ організмів з певним діапазоном елемент- і конструкт- специфічних методів виявлення ГМ. Ці інструменти можуть звузити коло можливих кандидатів або викликати псевдопозитивні ГМО сигнали, якщо жоден ГМ організм не може бути ідентифікований.
Крім того, для подолання труднощів в отриманні стандартних референсних зразків (CRM) ГМО, стандартні референсні молекули розроблені і використовуються в виявленні ГМО за допомогою ПЛР. Розробка CRMце новий напрямок дослідження в області виявлення ГМО, і це значно полегшить використання методів виявлення ПЛР.