Investigadores de Corea del Sur han desarrollado un tomate editado genéticamente alto en pro-vitamina D, con niveles mayores al de un tomate editado previamente en Reino Unido. Cada fruto tendría un nivel de provitamina D equivalente al de 3 o 4 filetes de salmón aproximadamente, convirtiendo este enfoque de biofortificación en una herramienta importante para reducir la deficiencia de un vital nutriente.
Genetic Engineering & Biotechnology News.-Las aplicaciones de la edición de genes con CRISPR en la biotecnología agrícola se han disparado en los últimos años, desde mejorar el rendimiento de los cultivos hasta maximizar la nutrición de los alimentos. Una de nuestras frutas rojas favoritas, el tomate, no es ajena a la caja de herramientas de CRISPR. En 2021, Sanatech Seed lanzó comercialmente en Japón tomates editados genéticamente enriquecidos en ácido γ-aminobutírico (GABA).
En un nuevo estudio publicado en GEN Biotechnology (la revista hermana de GEN), investigadores de la Universidad Nacional de Seúl (SNU) en Corea del Sur han aplicado la edición de genes con CRISPR para producir frutos de tomate con niveles mejorados de provitamina D3 (ProVitD3).
En humanos, ProVitD3 es un precursor para la síntesis de vitamina D3 biológicamente activa y sirve como agente protector contra la radiación ultravioleta en la piel. La vitamina D circulante a menudo cae por debajo de los niveles deseables, particularmente entre las personas con exposición limitada a la luz solar. Si bien los suplementos dietéticos ayudan a abordar esta deficiencia, las fuentes naturales de vitamina D están restringidas a unas pocas fuentes de origen animal, como el pescado, las yemas de huevo y el hígado de res, ya que históricamente las frutas y las verduras han mostrado una capacidad limitada para la producción de ProVitD3.
En el nuevo estudio, que aparece en la portada de la edición de junio de GEN Biotechnology, Sunghwa Choe, PhD, y sus colegas de SNU utilizaron la edición de genes CRISPR en tomates para inducir una pérdida de función en uno de los dos genes DWARF5 (DWF5), un homólogo del gen humano (DHCR7) responsable de convertir ProVitD3 en colesterol. El homólogo vegetal de DHCR7 se identificó inicialmente en Arabidopsis thaliana como DWF5.
Los tomates enriquecidos con provitamina D3 editados genéticamente mantienen una similitud morfológica con las frutas de tipo convencional. [Jaebok Lee, Yuna Jeon y Sunghwa Choe]Dada una alta identidad de secuencia de más del 83%, el equipo coreano planteó la hipótesis de que los dos genes DWF5 de tomate, SIDWF5A y SIDWF5B, funcionan de forma redundante en sus vías biosintéticas. Eligieron editar SIDWF5A después de que los patrones de expresión espacial mostraran que los niveles de transcripción de SIDWF5A eran de 2 a 5 veces más altos que los de SIDWF5B, especialmente en frutas verdes y rojas.
Sorprendentemente, los nuevos tomates editados genéticamente mostraron niveles acumulados de ProVitD3 de hasta 6 μg/g de peso seco (DW) en frutos rojos, mientras mantenían la similitud morfológica con los tomates convencionales no editados. (Por el contrario, los mutantes de Arabidopsis dwf5 muestran enanismo). Dado que la ingesta humana diaria recomendada de vitamina D es de 20 μg, los autores afirman que consumir un solo tomate fresco maduro que pese 150 g (equivalente a 15 g DW) tiene el potencial de aliviar significativamente deficiencias de vitamina D en todo el mundo.
“Con este trabajo, Choi et al. muestran una segunda prueba de que las frutas de tomate se pueden biofortificar con niveles elevados de ProVitD3, lo que podría proporcionar una fuente de vitamina D de origen vegetal si se comercializan plantas con esta característica”, comenta Aaron Hummel, PhD, director de tecnología de Pairwise, una empresa de tecnología de alimentos con sede en Carolina del Norte que aplica CRISPR para desarrollar mezclas de ensaladas ‘Conscious Greens’ que pretenden ser más frescas, más sabrosas y de más fácil acceso.
“Este es otro paso importante en una oleada de mejoras nutricionales, de calidad y otras mejoras beneficiosas que se están realizando en los cultivos de frutas y hortalizas frescas por parte de una amplia gama de instituciones y empresas públicas y privadas. Me complace ver el progreso en este espacio que se realiza en beneficio del consumidor final”, dijo Hummel.
Si bien estos tomates mejorados con ProVitD3 son prometedores, los autores señalan que se necesita más investigación para cuantificar y comparar los niveles de ProVitD3 en tomates editados genéticamente con otras fuentes naturales de vitamina D3. En particular, se necesitan estudios de estabilidad y biodisponibilidad para evaluar el impacto de la cocción, el procesamiento y el almacenamiento en la retención de ProVitD3, además de estudios de alimentación y ensayos clínicos para determinar la bioactividad y los efectos fisiológicos del consumo de tomates enriquecidos con ProVitD3.
Los autores también señalan que algunas de las líneas editadas genéticamente muestran una menor cantidad de frutos, aunque esta variabilidad podría mitigarse introduciendo el rasgo ProVitD3 en líneas endogámicas estabilizadas genéticamente.
CRISPeando más tomates
Además de seguir los pasos de los tomates GABA de Japón, este estudio de GEN Biotechnology amplía los resultados relacionados publicados en Nature Plants en 2022 por Cathie Martin, PhD y colegas del Centro John Innes en el Reino Unido, que demostraron la acumulación de ProVitD3 en tallos y hojas por eliminación de SIDWF5B. Al editar el gen hermano, SIDWF5A, el grupo coreano produjo niveles más altos de acumulación de ProVitD3, específicamente en los tejidos de la fruta.
El profesor Choe, quien también es director ejecutivo de una empresa llamada G+FLAS Life Sciences, dice que los investigadores están explorando activamente otras modificaciones de los tomates para mejorar tanto el rendimiento como la nutrición mediante CRISPR. Un artículo de revisión reciente enumera la hoja, el tallo, la flor, la esterilidad masculina y el desarrollo de la fruta, como algunos rasgos objetivo del tomate.
Además, los investigadores están mejorando la resistencia al estrés biótico frente a patógenos, como el virus del enrollamiento de la hoja amarilla del tomate, el mildiu polvoriento y el tizón tardío, y mejorando la tolerancia al estrés abiótico, como la resistencia al calor, el frío, la sequía, la salinidad y la mejora del metabolismo carbono-nitrógeno. La resistencia a los herbicidas es otra área de interés.
Y los autores de GEN Biotechnology no se detienen en los tomates. Se están realizando investigaciones para introducir este rasgo en otros cultivos que contengan al menos dos copias de los genes DWF5, incluidos los cultivos de pimiento y paprika.
¿Al mercado?
La pregunta candente sigue siendo: ¿Cuáles son los obstáculos regulatorios y de escalamiento que afectan si estos tomates se dirigen al mercado? Choe afirma que en muchos países existe una creciente consideración de que los cultivos editados con CRISPR pueden estar exentos de las regulaciones convencionales de OGMs (o transgénicos).
“Específicamente, las plantas editadas con tecnología de nucleasa 1 dirigida al sitio (sdn-1) a menudo se consideran indistinguibles de las mutaciones espontáneas que ocurren naturalmente y, por lo tanto, están exentas de supervisión regulatoria”, dijo Choe. “Corea del Sur también ha iniciado discusiones sobre este asunto, y el Ministerio de Comercio, Industria y Energía (MOTIE) ha presentado una revisión de la Ley de Organismos Vivos Modificados a la Asamblea Nacional de la República de Corea”.
Además, el proceso de aprobación gubernamental para los tomates altos en GABA en Japón ha servido como guía para otros países que están considerando la comercialización de cultivos editados genéticamente.
“Nuestra empresa tiene en cuenta los casos GABA japoneses para facilitar las discusiones con el público en general y las agencias gubernamentales clave, incluido el MOTIE, el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Asuntos Rurales (MAFRA), el Ministerio de Seguridad de Alimentos y Medicamentos (MFDS), el Ministerio de Asuntos Marítimos y Pesca (MOMAF) y el Ministerio de Medio Ambiente (MOE)”, dijo Choe a GEN. Al aprovechar la experiencia y las regulaciones que rodean a los tomates altos en GABA, nuestro objetivo es navegar por el camino de aprobación para futuros tomates editados genéticamente”.
En cuanto a la ampliación, Choe dice que su equipo está preparando activamente semillas comerciales mientras espera la resolución de los desafíos regulatorios en Corea. Simultáneamente, los investigadores están explorando colaboraciones con compañías globales de semillas. Las semillas y las tecnologías también están fácilmente disponibles para la concesión de licencias. El objetivo de Choe es lanzar a la venta estas frutas editadas genéticamente a partir de 2026, una vez que se resuelvan los obstáculos regulatorios en Corea y en otros lugares.
Cuando se le preguntó acerca de la percepción pública en Corea de la fruta CRISPeada, Choe se mostró alentado.
“Si bien hay voces fuertes de activistas anti-OGMs en Corea, es importante tener en cuenta que también existe una creciente demanda de tomates funcionales y de primera calidad entre el público en general”, dijo Choe. “Los consumidores coreanos son cada vez más conscientes del hecho de que Corea es el único país del noreste de Asia donde el estado regulatorio de las plantas de cultivo editadas con CRISPR no está claramente definido como Organismo Vivo Modificado (OVM) o No OVM”.
Choe dice que los legisladores en Corea participan activamente en las discusiones sobre este tema, lo que indica la voluntad de explorar y potencialmente relajar las regulaciones que rodean los cultivos editados con CRISPR en los próximos años. Al mismo tiempo, Choe enfatiza la importancia de la participación pública continua, la educación y la comunicación transparente para garantizar un proceso de toma de decisiones bien informado e inclusivo.
