Explorando el potencial de las verduras modificadas con betalaína para conferir propiedades antiinflamatorias



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La ingeniería metabólica es un campo de la biotecnología vegetal que busca modificar genéticamente las vías metabólicas de las plantas para generar variedades de plantas con mejores beneficios para la salud. Recientemente, científicos de la Universidad de Ciencias de Tokio y el Centro de Investigación de Biotecnología de Iwate diseñaron plantas de papa y tomate para expresar el pigmento vegetal betalaína, que se encuentra solo en Caryophyllales y hongos superiores. Descubrieron que mientras que los tomates con betalaína conferían efectos antiinflamatorios contra los macrófagos y la colitis murina, las papas con betalaína no mostraban tales efectos.

Las betalaínas son una clase de pigmentos vegetales que son responsables del característico color rojo violeta (betacianina) o amarillo (betaxantina) de ciertas frutas y verduras. Estos pigmentos naturales, solubles en agua y que contienen nitrógeno se usan comúnmente como agentes colorantes para alimentos. Recientemente, los hallazgos de la investigación han puesto de relieve el fuerte potencial antioxidante de las betalaínas, lo que las convierte en candidatas potenciales para producir alimentos saludables y combatir diversas enfermedades. En la actualidad, las betalaínas sólo se producen en plantas del orden Cariófilos y hongos superiores. Por lo tanto, se ha explorado la ingeniería metabólica para modificar genéticamente cultivos noCariófilos plantas, para mejorar la producción y escalabilidad de estos pigmentos.

Aunque se han desarrollado plantas transgénicas acumuladoras de betalaína a lo largo de los años, aún no se han explorado sus aplicaciones en la producción de recursos alimentarios para el cuidado de la salud.

Para abordar esta brecha, un equipo de investigación colaborativo de la Universidad de Ciencias de Tokio (TUS) y el Centro de Investigación de Biotecnología Iwate, Japón, dirigido por el profesor Gen-ichiro Arimura de TUS, intentó modificar genéticamente plantas de papa y tomate para producir betacianina. Su objetivo era probar la terapéutica eficacia de tomates y patatas productores de betacianina contra modelos murinos de colitis y macrófagos inductores de inflamación. Sus hallazgos fueron publicados en Biotecnología y Bioingeniería el 26 de enero de 2023. Al discutir los resultados de este estudio, el profesor Arimura dice: “Diseñamos con éxito tubérculos de patata y frutos de tomate para coexpresar genes de biosíntesis de betacianina [genes for CYP76AD1 from Beta vulgaris, DOD (DOPA 4,5-dioxygenase) and 5GT (cyclo-DOPA 5-O-glucosyltransferase) from Mirabilis jalapa] bajo el control de promotores adecuados. Esto mejoró la acumulación endógena de betanina e isobetanina, dos tipos comunes de betacianina, en estos vegetales transgénicos. La acumulación de estos pigmentos los hizo aparecer de color rojo oscuro al madurar, en comparación con sus contrapartes de tipo salvaje..”

Dado que los macrófagos desempeñan un papel importante en varias enfermedades inflamatorias, el equipo probó la eficacia terapéutica de estos vegetales transgénicos en células similares a macrófagos (RAW264.7), luego de la estimulación de la respuesta inmune por lipopolisacáridos (LPS). Observaron que los extractos de la fruta del tomate transgénico ejercían una mayor actividad antiinflamatoria en comparación con sus contrapartes de tipo salvaje. Esto se atribuyó a una disminución en la transcripción estimulada por LPS del gen de la citocina proinflamatoria.-;a TNF-α gen, dentro de las células transgénicas.

Estos hallazgos coincidieron con los efectos antiinflamatorios del tomate transgénico que observamos en los intestinos de modelos murinos con colitis inducida por sulfato de dextrano sódico (DSS). Se observó una marcada mejora en la pérdida de peso corporal y el índice de actividad de la enfermedad a través de la supresión de la transcripción estimulada por DSS de genes proinflamatorios: genes para Tnf-α, Il6 y Cox-2.“, agrega el Prof. Arimura, mientras analiza los resultados derivados del otro experimento en ratones. Además, la acción aditiva y sinérgica de la betacianina con los componentes naturales de la fruta (como el licopeno en el tomate) impulsó aún más la mejora de la colitis en modelos murinos. Curiosamente. , mientras que se observaron efectos antiinflamatorios significativos con extractos de tomate transgénico en diluciones de 100 a 1000 veces, este no fue el caso con papas transgénicas, a pesar de la producción sustancial de betanina e isobetanina. Se especula que la razón de esto es la presencia de antagonistas en papas transgénicas que actúan contra la función antiinflamatoria de la betacianina, pero aún no se ha confirmado.

Se descubrió que los tomates modificados genéticamente para producir betacianinas tienen efectos sustanciales que promueven la salud. Aunque existen fuentes vegetales naturales de betalaínas, como la remolacha, estos pigmentos demuestran poca estabilidad a altas temperaturas y pH extremo. Esto indica que es más probable que las líneas de tomates transgénicos que producen betacianina sean más eficaces como alimentos saludables cuando se ingieren en su estado crudo”.


Profesor Gen-ichiro Arimura, Universidad de Ciencias de Tokio

¿Cuáles son las posibles aplicaciones de estos hallazgos? Agrega además, “Aunque no existe cultivo comercial de cultivos comestibles genéticamente modificados en Japón, esperamos que sus aplicaciones como alimentos saludables a través de la producción en fábricas de plantas cerradas y otras instalaciones conduzcan al uso generalizado de plantas recombinantes en Japón..”

Estamos seguros de que la ingeniería de betalaína pronto se convertirá en una vía prometedora para mejorar la producción comercial de alimentos saludables, que aumenten el suministro de alimentos y, al mismo tiempo, brinden beneficios para la salud de sus consumidores.

Fuente:

Referencia de la revista:

Saito, S., et al. (2023) Ingeniería metabólica de betacianina en vegetales para terapia antiinflamatoria. Biotecnología y Bioingeniería. doi.org/10.1002/bit.28335.



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