Naukowcy tworzą genetycznie zmodyfikowane pomidory w celu zwiększenia poziomu witaminy D

Pomidory, które zostały genetycznie zmodyfikowane w celu produkcji witaminy D, znanej jako witamina słońca, mogą być prostą, zrównoważoną innowacją, która pozwoli rozwiązać globalny problem zdrowotny.

Naukowcy wykorzystali edycję genów, aby wyłączyć określoną cząsteczkę w genomie rośliny, która zwiększyła poziom witaminy D3 zarówno w owocach, jak i liściach pomidora. Została następnie przekształcona w witaminę D3 pod wpływem światła UV.

Witamina D jest wytwarzana w naszych ciałach po wystawieniu skóry na działanie promieni UV, ale jej głównym źródłem jest żywność. Ta biologicznie wzbogacona nowa uprawa może pomóc milionom ludzi cierpiących na niedobór witaminy D, narastający problem związany ze zwiększonym ryzykiem raka, demencji i wieloma głównymi przyczynami śmierci. Badania wykazały również, że niedobór witaminy D jest powiązany z zwiększona intensywność od infekcja przez Covid-19.

Pomidory, które produkują witaminę D, mogą być prostą i zrównoważoną innowacją, która pozwoli rozwiązać globalny problem zdrowotny.

Pomidory naturalnie zawierają jeden z elementów budulcowych witaminy D3, zwany prowitaminą D3 lub 7-dehydrocholesterolem (7-DHC), w swoich liściach na bardzo niskim poziomie. Jednak prowitamina D3 zwykle nie kumuluje się w dojrzałych owocach pomidora.

Naukowcy z grupy profesor Cathy Martin w John Innes Center wykorzystali edycję genów CRISPR-Cas9 do wprowadzenia zmian w kodzie genetycznym roślin pomidora, tak aby witamina D3 gromadziła się w owocach pomidora. Liście zmodyfikowanych roślin zawierały do ​​600 mcg prowitaminy D3 na gram suchej masy. Zalecana dzienna dawka witaminy D to 10 mikrogramów dla dorosłych.

Podczas uprawy liście pomidora są zwykle marnotrawstwem, ale te zmodyfikowane rośliny można wykorzystać do produkcji przyjaznych weganom suplementów witaminy D3 lub do wzbogacania żywności.

Profesor Cathy Martin, autorka korespondująca badania, które pojawia się w Nature Plants, powiedziała.

Czterdzieści procent Europejczyków ma niedobór witaminy D, podobnie jak miliard ludzi na całym świecie. Nie tylko borykamy się z ogromnym problemem zdrowotnym, ale pomagamy producentom, bo z marnowanych obecnie liści pomidora można zrobić suplementy z genetycznie modyfikowanych smug. „

Wcześniejsze badania dotyczyły biochemicznego szlaku wykorzystania 7-DHC w owocach do tworzenia cząsteczek i wykazały, że za przekształcanie go w inne cząsteczki odpowiada specyficzny enzym S17-DR2.

Aby to wykorzystać, naukowcy wykorzystali CRISPR-Cas 9 do wyłączenia enzymu S17-DR2 w pomidorach, aby 7DHC gromadziło się w owocach pomidora.

Zmierzyli ilość 7-DHC obecnego w liściach i owocach zmodyfikowanych pomidorów i stwierdzili, że nastąpił znaczny wzrost poziomów 7-DHC zarówno w liściach, jak i owocach zmodyfikowanych roślin.

7-DHC gromadzi się zarówno w miąższu, jak i skórce pomidorów.

Następnie naukowcy przetestowali, czy 7-DHC w zmodyfikowanych roślinach może zostać przekształcony w witaminę D3 poprzez naświetlanie przez godzinę światłem UVB liści i plasterków owoców. Okazało się, że jest skuteczny i bardzo skuteczny.

Po poddaniu działaniu światła UVB w celu przekształcenia 7-DHC w witaminę D3, jeden pomidor zawierał równoważny poziom witaminy D, co dwa średniej wielkości jajka lub 28 gramów tuńczyka – oba zalecane źródła witaminy D w pożywieniu.

Badanie mówi, że witaminę D w dojrzałych owocach można dodatkowo zwiększyć poprzez dłuższą ekspozycję na promienie ultrafioletowe, na przykład podczas suszenia na słońcu.

Hamowanie enzymu w pomidorach nie miało wpływu na wzrost, rozwój ani plonowanie pomidorów. Inne blisko spokrewnione rośliny, takie jak bakłażan, ziemniaki i papryka, mają tę samą ścieżkę biochemiczną, więc metoda może być stosowana w tych uprawach warzywnych.

Na początku tego miesiąca rząd Wielkiej Brytanii ogłosił formalny przegląd sprawdzający, czy żywność i napoje powinny być wzbogacone witaminą D w celu wyeliminowania nierówności zdrowotnych.

Większość pokarmów zawiera mało witaminy D, a rośliny są na ogół bardzo ubogim źródłem. Witamina D3 jest najbardziej biodostępną formą witaminy D i jest wytwarzana w organizmie, gdy skóra jest wystawiona na działanie promieni słonecznych. Zimą i na wyższych szerokościach geograficznych ludzie muszą otrzymywać witaminę D ze swojej diety lub suplementów, ponieważ słońce nie jest wystarczająco silne, aby organizm mógł ją naturalnie wytwarzać.

Pierwszy autor badania, dr Jie Li, powiedział: „Pandemia COVID-19 pomogła rzucić światło na problem niedoboru witaminy D i jego wpływu na funkcje odpornościowe i ogólny stan zdrowia. Wyprodukowane przez nas pomidory bogate w witaminę D zapewniają roślinny źródło tak potrzebnej słonecznej witaminy. To wspaniała wiadomość. Dla osób stosujących dietę roślinną, wegetariańską lub wegańską oraz dla rosnącej liczby ludzi na całym świecie cierpiących na problem niedoboru witaminy D.

Odniesienie: „Biofortyfikowane pomidory zapewniają nową drogę do adekwatności witaminy D” autorstwa J. Lee, Aurelia Scarano, Nestor Mora Gonzalez, Fabio D’Orso, Yagwan Yu, Christian Nemeth, Gerhard Saalbach, Lionel Hill, Carlo de Oliveira Martins, Rolando Moran , Angelo Santino i Cathy Martin, 23 maja 2022 r., Dostępne tutaj. rośliny przyrodnicze.
DOI: 10.1038 / s41477-022-01154-6