Como os impulsos genéticos podem controlar doenças transmitidas por insetos?
Para tal, seria necessário que a construção de impulso genético fosse inserida e funcional em células da linha germinal de uma espécie não relacionada. Supõe-se que a avaliação de riscos específicos de cada caso conclua que esta possibilidade seja altamente improvável, uma vez que isso implicaria a ocorrência de uma série de eventos extremamente improváveis. No entanto, a possibilidade de uma “transferência horizontal” ou “fluxo genético horizontal” deve ser considerada caso a caso na avaliação de riscos (ver os exemplos que se seguem).
Para mais informação:
https://malariajournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12936-021-03674-6
https://publications.csiro.au/rpr/download?pid=csiro:EP151689&dsid=DS2
Para tal, seria necessário que a construção de impulso genético fosse inserida e funcional em células da linha germinal de uma espécie não relacionada. Supõe-se que a avaliação de riscos específicos de cada caso conclua que esta possibilidade seja altamente improvável, uma vez que isso implicaria a ocorrência de uma série de eventos extremamente improváveis. No entanto, a possibilidade de uma “transferência horizontal” ou “fluxo genético horizontal” deve ser considerada caso a caso na avaliação de riscos (ver os exemplos que se seguem).
Para mais informação:
https://malariajournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12936-021-03674-6
https://publications.csiro.au/rpr/download?pid=csiro:EP151689&dsid=DS2
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Não. Ao contrário da Técnica do Inseto Estéril (SIT), que depende da saturação da população local de mosquitos-alvo para ser eficaz, prevê-se que os mosquitos modificados por impulsos genéticos tenham a capacidade de se estabelecer e de atingir o seu objetivo quando introduzidos em menor quantidade. Embora a dimensão e a frequência da liberação de mosquitos possam ser superiores no caso do impulso genético autolimitado em relação às abordagens autossustentáveis, em nenhum dos casos os números serão tão elevados como os observados na SIT.
As medidas de biocontrolo convencionais e geneticamente modificadas dos mosquitos têm geralmente como objetivo introduzir apenas machos para minimizar os inconvenientes da picada e o potencial de transmissão de doenças. É previsto que as liberações de mosquitos modificados por impulsos genéticos decorram em condições semelhantes. A avaliação de riscos deve considerar quaisquer potenciais efeitos nocivos que possam estar associados à liberação de mosquitos machos.
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Não. O CRISPR (que, em inglês, significa Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, ou seja, Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas) constitui uma família de sequências de ADN originalmente observadas em bactérias e derivadas do ADN viral após a infeção inicial. Funciona como um sistema de defesa para proteger essas células bacterianas durante as invasões virais subsequentes. A sequência de ADN CRISPR é transcrita dentro da célula bacteriana como ARN, que funciona como um guia sequencial específico para uma proteína associada ao CRISPR (designada como nuclease Cas) que cliva o ácido nucleico viral numa região complementar à sequência CRISPR, desativando o vírus. Existem diversos tipos de CRISPR/Cas com diferentes capacidades de reconhecimento de sequências e de clivagem.
Este sistema CRISPR-Cas foi adaptado para ser utilizado como ferramenta de alteração do genoma através da substituição de sequências-guia de ácido nucleico construídas especificamente para permitir que a proteína Cas corte uma determinada sequência-alvo no ADN de um organismo. Verificou-se que este sistema funciona de forma muito eficiente em vários tipos de células, podendo ser utilizado para adicionar, remover ou alterar/editar a sequência de um gene-alvo no genoma de um organismo. As ferramentas baseadas no CRISP/Cas estão a ser desenvolvidas como terapias para várias doenças genéticas. Estão também a ser utilizadas como um método para desenvolver impulsos genéticos sintéticos.
Para mais informação:
https://genedrivenetwork.org/videos#mxYouTubeR88da54c719d7acb5beb6a53f64c5214b-7
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Os mosquitos modificados por impulsos genéticos constituem um tipo de mosquitos geneticamente modificados. Em ambos os casos, os mosquitos das espécies-alvo são modificados utilizando biotecnologia moderna de modo a apresentarem uma ou mais características diferentes dos mosquitos de tipo selvagem (não modificados) da mesma espécie. A diminuição da capacidade dos mosquitos modificados de transmitir doenças como a malária ou a dengue é um exemplo de uma nova caraterística desejável. As modificações podem envolver a alteração da sequência de genes existentes, a desativação ou excisão de genes existentes, ou ainda a introdução de novos genes ou outros elementos genéticos no genoma do mosquito.
Quando não está associado a um impulso genético, um gene (incluindo qualquer modificação genética introduzida) é normalmente transmitido a seus descentes através do acasalamento de mosquitos modificados por mosquitos de tipo selvagem, de acordo com o padrão mendeliano de hereditariedade, segundo o qual cada gene tem 50% de probabilidade de ser transmitido pelo progenitor à geração seguinte. Se o gene ou a modificação genética estiver associado a um custo de aptidão (capacidade competitiva reduzida), a caraterística relacionada irá desaparecer da população ao longo do tempo. Se o custo de aptidão for acentuado, o(s) gene(s) introduzido(s) pode(m) desaparecer rapidamente; seria o caso, por exemplo, se a modificação causasse uma redução da fertilidade nos mosquitos que a portassem.
Quando associada a um impulso genético, a modificação genética é herdada de forma preferencial. O novo traço associado ao gene acaba por se tornar dominante na população, uma vez que mais de 50% (por vezes, quase 100%) da descendência proveniente de cruzamentos entre mosquitos modificados por impulsos genéticos e os seus homólogos de tipo selvagem herdam a modificação.
Para mais informação: http://www.geneconvenevi.org/gene-drive-defined/
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Ainda não sabemos a resposta a esta pergunta, uma vez que depende de muitas variáveis, incluindo clareza em relação a questões regulamentares e obtenção das informações necessárias para efetuar a avaliação de riscos para diferentes sistemas de impulsionamento genético e em diferentes locais.
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Esta é uma questão que será abordada na avaliação de riscos (ver Como gerir os riscos?). A avaliação de riscos deverá considerar que outras doenças podem ser transmitidas pela espécie de mosquito-alvo, e que estão presentes na região onde os mosquitos modificados por impulsos genéticos irão ser introduzidos. Se for necessário, e de modo a fundamentar a avaliação de riscos, experiências em laboratório podem ser conduzidas com o objetivo de medir a capacidade dos mosquitos modificados por impulsos genéticos de transmitir diferentes agentes patogénicos. Este tipo de experiências implica a alimentação artificial com sangue contaminado com o agente patogénico, utilizando um dispositivo de alimentação por membrana, e a análise da capacidade do agente patogénico se desenvolver no mosquito e/ou ser eliminado na saliva do mosquito, como pode acontecer no momento da picada.
Para mais informação:
http://www.who.int/publications/i/item/9789240025233%3B
http://www.beiresources.org/AnophelesProgram/TrainingMethods.aspx
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Sim, dependendo do tipo de impulso genético e da escala da liberação de mosquitos. Impulsos genéticos não causam ou aumentam a resistência a inseticidas. Cuidados estão sendo tomados para que não sejam feitas modificações que possam aumentar a resistência a inseticidas na população local de mosquitos. Por exemplo, a construção do impulso genético pode ser introduzida na espécie-alvo local de modo que suas outras características permaneçam inalteradas. Estão também a ser explorados outros métodos de controlo dos mosquitos modificados por impulsos genéticos, incluindo mecanismos genéticos e abordagens à base de pequenas moléculas.
Para mais informação:
http://www.ajtmh.org/view/journals/tpmd/98/6_Suppl/article-p1.xml
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Os testes em fases devem incluir a análise das características de segurança e de eficácia. Como recomendado pela Organização Mundial de Saúde e pela Convenção sobre Diversidade Biológica, esta análise vai implicar o estudo de possíveis efeitos adversos na saúde humana ou animal, ou no meio-ambiente, incluindo a proteção da biodiversidade. Os riscos de saúde que foram identificados como prioridades incluem: o potencial da modificação provocar o aumento da espécie de mosquitos que transporta o agente patogénico de interesse; as alterações que poderiam resultar na maior capacidade dos mosquitos para transmitir o agente patogénico em questão ou outros agentes patogénicos; as alterações que poderiam limitar a capacidade de controlar os mosquitos com uso de métodos convencionais; aumento da alergenicidade ou toxicidade dos mosquitos para os seres humanos ou outros organismos; ou aumento da virulência dos agentes patogénicos transportados pelo mosquito. Os riscos ambientais identificados como prioritários incluem: o potencial de propagação da modificação a outras espécies que possam causar danos no ecossistema; efeitos nocivos indiretos para outras espécies que dependem dos mosquitos modificados para algum tipo de função essencial; aumento de uma espécie de mosquito concorrente e nociva; ou efeitos nocivos de ordem superior para a comunidade ecológica.
Para mais informação:
https://www.who.int/publications/i/item/9789240025233
http://www.ajtmh.org/content/journals/10.4269/ajtmh.18-0083
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O que seria necessário para que o sistema de impulso genético seja funcional numa segunda espécie?
Para que um impulso genético sintético seja funcional é necessário que um número pequeno de genes contido no impulso genético seja expresso nas células certas e no momento certo em um organismo-alvo. Os interruptores genéticos que irão ativar ou desativar no momento certo não funcionarão em todas as espécies, muito menos em espécies com fraco grau de parentesco com a espécie original. Desta forma, o impulso genético terá não só de ser introduzido nas células certas (células germinais), como também todos os componentes do impulso genético terão de funcionar corretamente nesse segundo organismo.
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Sim, os genes podem circular entre espécies em determinadas circunstâncias, mas isso não significa que se tornem funcionais na nova espécie.
O ADN circula entre espécies por duas vias: 1) hibridação interespecífica (introgressão) e 2) transferência horizontal (ou lateral) de genes. Se duas espécies tiverem um grau de parentesco relativamente próximo, permitindo uma hibridação bem-sucedida (acasalamento e produção de descendentes viáveis e férteis), e se elas coexistem no mesmo ambiente, é possível que um sistema de impulso genético concebido e introduzido numa espécie seja transferido para outra espécie. Isto pode acontecer, por exemplo, em espécies irmãs do grupo Anopheles gambiae, onde a maioria das espécies são vetores de malária.
A transferência horizontal (lateral) de genes consiste na movimentação de ADN entre espécies sem que haja acasalamento ou hibridação. A transferência horizontal de genes é comum entre as bactérias, mas rara entre as plantas e os animais, onde ocorre numa escala de tempo evolutiva através de mecanismos que permanecem obscuros. Mais raras ainda são os casos em que existe O ADN transferido é expresso e mantém a sua função original.
A possibilidade de que um impulso genético sintético seja introduzido e funcional em espécies não relacionadas parece altamente improvável baseados nos conhecimentos científicos atuais. O funcionamento das tecnologias de impulso genético depende do funcionamento de todos os elementos de seu sistema em células e momentos muito específicos. Esta especificidade exige elementos moleculares particulares que não funcionarão corretamente noutras espécies. No entanto, esta questão deve ser considerada caso a caso numa avaliação de riscos.
Para mais informação:
https://www.cell.com/trends/biotechnology/fulltext/S0167-7799(22)00167-6?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0167779922001676%3Fshowall%3Dtrue
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Sim. A questão da substituição competitiva, ou substituição de nicho, é uma possibilidade que a Organização Mundial de Saúde e outros consideraram relevante para a avaliação de riscos. No entanto, existem dois aspetos importantes quando avaliamos a possibilidade dessa substituição causar danos. Primeiro, é preciso saber se isso pode mesmo acontecer. Segundo, é preciso entender se isso resultaria no aumento da transmissão de doenças. Por exemplo, existem indícios de uma substituição competitiva do Aedes aegypti pelo Aedes albopictus em locais onde a distribuição dessas espécies se sobrepõe. Contudo, acredita-se que o Aedes albopictus seja menos competente na transmissão de arbovírus (como a dengue) do que o Aedes aegypti. Sendo assim, é improvável que resulte num risco substancialmente maior de doença de forma geral. Um estudo aprofundado sobre os efeitos dos programas de controlo de vetores baseados em inseticidas, que tinham como alvo as espécies Anopheles em África, sugere que a redução do número de mosquitos Anopheles gambiae foi, por vezes, seguida de um aumento de outras espécies relacionadas no local. No entanto, estas outras espécies são menos eficientes na transmissão de malária.
Para mais informação:
http://www.who.int/publications/i/item/9789240025233
https://parasitesandvectors.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13071-021-04975-0
https://malariajournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12936-021-03674-6
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Não. O açúcar é uma fonte de energia para os mosquitos e provém de uma série de fontes distintas, incluindo as flores. Ao pousarem nas flores, os mosquitos podem, por vezes, recolher e transmitir pólen. No entanto, nas regiões tropicais ou subtropicais do mundo, estas flores também são visitadas por inúmeras outras espécies de insetos, incluindo aquelas que tem uma maior capacidade de polinização se comparada aos mosquitos. Não existem dados experimentais ou circunstanciais que comprovem que os mosquitos Anopheles ou Aedes sejam polinizadores importantes em África, tornando extremamente improvável que a eliminação destes mosquitos tenha um efeito negativo na vegetação local.
Para mais informação:
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Existem mais de 3000 espécies de mosquitos que habitam em regiões que vão desde o Ártico até às regiões mais meridionais do mundo, para além da Antártida. Destas, cerca de 800 espécies podem ser encontradas em África. Portanto, não há uma resposta única a essa questão. A gestão de vetores sempre foi um dos pilares dos esforços de combate à malária e outras doenças transmitidas por mosquitos. No caso das tecnologias de impulso genético aplicadas ao mosquito transmissor da malária humana, o Anopheles gambiae, existem várias considerações importantes. Estes mosquitos existem apenas no continente africano. O complexo Anopheles gambiae é constituído por oito espécies irmãs, entre as quais o Anopheles gambiae s.s.. Contudo, estas representam apenas uma pequena percentagem de toda a população africana de mosquitos. Pesquisas ecológica sobre o comportamento dos mosquitos, bem como a experiência adquirida através das tentativas de reduzir e eliminar as espécies do meio-ambiente, permitem afirmar que o Anopheles gambiae não é uma espécie-chave. Uma espécie-chave é definida pelos ecologistas como uma espécie da qual um ecossistema depende de forma significativa, e cuja remoção pode levar a uma mudança drástica nesse ecossistema.
Para mais informação:
https://www.britannica.com/animal/mosquito-insect
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6378608/
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Sim, em teoria. Os sistemas de impulso genético autolimitantes foram especificamente concebidos para desaparecer da população após um determinado período na ausência de liberações sucessivas dos mesmos. Os mosquitos modificados por impulsos genéticos autossustentáveis (mosquitos que contêm uma modificação hereditária como o objetivo de estabelecer-se de forma estável em uma determinada população) poderiam, teoricamente, ser controlados ou eliminados por uma das estratégias existentes após a sua liberação no ambiente. Entre as possíveis formas de eliminar os mosquitos modificados por impulsos genéticos do meio-ambiente encontram-se:
Utilizar inseticidas químicos
Liberar uma grande quantidade de mosquitos portadores de sequências de ADN naturais ou sintéticas resistentes ao impulso genético
Desativar ou remover o impulso genético inicial através da liberação de uma segunda tecnologia de impulso genético especificamente concebida para desativar a primeira tecnologia
Utilizar pequenas moléculas que inibem, de forma específica, a enzima de edição de genes Cas (se fizer parte do sistema de impulso genético), desativando assim o impulso genético
Algumas destas estratégias foram testadas em laboratório ou em insectários, mas não foram testadas no meio-ambiente, uma vez que ainda não foram realizados nenhum teste em campo com mosquitos modificados por impulsos genéticos.
Para mais informação:
http://www.who.int/publications/i/item/9789240025233
http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-ento-020117-043154
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Os mosquitos modificados por impulsos genéticos não pretendem causar a extinção das espécies em locais onde são utilizados. A extinção das espécies de mosquitos não é necessária para que as tecnologias de impulso genético sejam efetivas para fins de saúde pública.
Embora um tipo de tecnologia de mosquitos geneticamente modificados se destine a suprimir as populações das espécies de mosquitos-alvo ao reduzir sua taxa reprodutiva, o objetivo é reduzir ou eliminar a transmissão de doenças, não o mosquito. Isto pode ser alcançado ao diminuir o número de espécies de mosquitos-alvo para um nível demasiado baixo a fim de manter o ciclo de vida do agente patogénico, mas não para um nível que possa levar à extinção da espécie.
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Isso é extremamente improvável porque implicaria a ocorrência de uma série de acontecimentos altamente improváveis:
Transferência de ADN: as análises dos genomas dos primatas (incluindo os humanos) não revelaram a presença de quaisquer genes de insetos, indicando que nunca foi detetada uma transferência de genes dos mosquitos para os humanos (transferência horizontal de genes).
Localização do ADN: mesmo que o ADN do mosquito fosse transferido durante a picada, seria muito pouco provável que esse ADN se introduzisse numa célula humana, e ainda menos provável que fosse transferido para um espermatozoide ou óvulo humano de forma a manter a sua função.
Funcionalidade do ADN: a maior parte dos sistemas de impulso genético são criados para estarem ativos apenas no sistema reprodutor do mosquito, o que significa que os componentes moleculares que compõem o impulso genético dificilmente funcionariam numa célula humana.
Uma vez que cada evento possui, a nível individual, uma probabilidade de ocorrência extremamente baixa, acredita-se que a probabilidade de um impulso genético funcional ser transferido de um mosquito modificado para um ser humano seja extremamente baixa. No entanto, esta questão deve ser abordada caso a caso durante a avaliação de riscos.
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Sim. Foram realizados vários estudos com o objetivo de identificar os potenciais danos mais preocupantes no caso de utilização de uma tecnologia de impulso genético autossustentável para controlo da malária em África. As principais preocupações são os potenciais danos para a saúde humana e animal, a biodiversidade e a qualidade da água.
As teorias sobre as possíveis causas destes danos levantam questões sobre a estabilidade da caraterística ao longo das gerações seguintes e a previsibilidade desses efeitos, incluindo o potencial impacto sobre outros organismos que não a população-alvo de mosquitos. Outras questões técnicas incluem o possível desenvolvimento de resistência ao longo do tempo por parte do mosquito ou agente patogénico, e a perda de imunidade das pessoas a doenças nas regiões afetadas ao longo do tempo – embora estas preocupações também sejam pertinentes para outras ferramentas de controlo da malária (medicamentos e inseticidas). A OMS recomendou que a análise de risco deve ser efetuada caso a caso, para cada versão específica de mosquitos modificados por impulsos genéticos e suas condições particulares de uso, a fim de permitir que os stakeholders compreendam e decidam se devem avançar com os testes ou a implementação.
Para mais informação (Ver também as Perguntas Frequentes sobre Como gerir os riscos):
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5361523/
https://malariajournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12936-019-2978-5
https://genedrives.ch/wp-content/uploads/2019/10/Gene-Drives-Book-WEB.pdf
http://www.who.int/publications/i/item/9789240025233
https://malariajournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12936-021-03674-6
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Não, existem precedentes estabelecidos para o movimento transfronteiriço autónomo. O controlo biológico clássico – por exemplo, quando insetos não nativos são liberados no meio-ambiente com o objetivo de reduzir ou eliminar um inseto relevante do ponto de vista económico ou da saúde pública – tem vindo a ser praticado há mais de um século. É possível que os agentes de controlo biológico se estabeleçam de forma permanente, independentemente de fronteiras políticas. A Convenção Internacional de Proteção das Plantas elaborou diretrizes para a exportação, transporte, importação e liberação de agentes de controlo biológico, descrevendo as responsabilidades dos governos e dos importadores. Alguns programas de vacinação de animais selvagens buscam efetuar modificações genéticas não hereditárias em espécies de vida livre, como o guaxinim e a raposa, para reduzir o risco de transmissão da raiva às pessoas. Ademais, a possibilidade de dispersão autónoma, por exemplo de pólen ou esporos, também tem sido uma questão a considerar para plantações geneticamente modificadas.
Para mais informação:
https://www.ippc.int/en/publications/guidelines-export-shipment-import-and-release-biological-control-agents-and-other/
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A maior parte das preocupações expressas estão nestas principais categorias:
Movimento transfronteiriço: Foram levantadas questões sobre a adequação dos mecanismos atuais de governação para gerir os impactos do movimento de organismos modificados por impulsos genéticos para além das fronteiras nacionais.
Autorização: Existem questões sobre quem deve dar o seu consentimento prévio, bem como sobre os mecanismos adequados para obter esse consentimento, no caso de liberação de organismos modificados por impulsos genéticos que podem propagar-se para além do local inicial de liberação.
Efeitos ambientais: Alguns stakeholders estão preocupados com a imprevisibilidade dos efeitos dos organismos modificados por impulsos genéticos, e com o facto dos métodos de avaliação de riscos não conseguirem estimar os potenciais efeitos a longo prazo no meio-ambiente.
Extinções: Existem preocupações de que as tecnologias de supressão possam levar a erradicação das espécies-alvo.
Para mais informação:
http://www.twn.my/title2/books/Gene-drives.htm
https://genedrives.ch/wp-content/uploads/2019/10/Gene-Drives-Book-WEB.pdf
http://www.etcgroup.org/sites/www.etcgroup.org/files/files/etc_hbf_forcing_the_farm_web.pdf
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Não. O impulso genético ocorre frequentemente na natureza, independentemente de qualquer intervenção humana. As tecnologias de impulso genético que estão a ser pesquisadas neste momento derivam diretamente de ideias e tecnologias que surgiram nos meados do século XX e que continuam a ser pesquisadas desde então. Por exemplo, em 1947, Vanderplank testou a utilização de um sistema de impulso genético de ocorrência natural para controlar uma espécie de mosca tsé-tsé com vista à prevenção da tripanossomíase africana (doença do sono). Nossa capacidade de imitar sistemas de controlo naturais utilizando técnicas de biologia molecular é mais recente.
Para mais informação:
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Esta questão deve ser analisada caso a caso, conforme a proposta de utilização da tecnologia de impulso genético. A aplicação segura desta tecnologia constitui uma preocupação importante e partilhada por todos os stakeholders. Devido à diversidade de aplicações possíveis, organizações especializadas, como a Convenção sobre Diversidade Biológica e a Organização Mundial de Saúde, reconhecem que a segurança da tecnologia de impulso genético deve ser avaliada caso a caso e por meio de um processo de análise de riscos, considerando as características da tecnologia e do ambiente em que esta será utilizada. Este processo permite que os governos e os cidadãos determinem se existem riscos associados à ferramenta de controlo de vetores que contenham tecnologia de impulso genético e, se isso se confirmar, o quanto aceitáveis são esses riscos.
Para mais informação:
https://bch.cbd.int/protocol/risk_assessment/cp-ra-ahteg-2020-01-04-en-2.pdf
http://www.who.int/publications/i/item/9789240025233
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