Genetycznie zmodyfikowane pomidory pełne witaminy D

Naukowcy wykorzystali edycję genów do wyłączenia specyficznej cząsteczki w genomie rośliny, która zwiększała zawartość prowitaminy D3 zarówno w owocach, jak i liściach pomidorów. Prowitamina D3 została następnie przekształcona w witaminę D3 w wyniku naświetlania promieniami UVB.

Witamina D jest wytwarzana w naszym organizmie po wystawieniu skóry na działanie promieni UVB, ale jej głównym źródłem jest żywność. Nowa biofortyfikowana roślina uprawna może pomóc milionom ludzi cierpiących na niedobór witaminy D, który jest coraz poważniejszym problemem związanym z wyższym ryzykiem zachorowania na raka, demencję i wiele innych głównych przyczyn śmiertelności. Badania wykazały również, że niedobór witaminy D wiąże się z większym nasileniem infekcji wywoływanych przez wirus SARS-CoV-2.

Pomidory same w sobie zawierają jeden z elementów składowych witaminy D3 - tzw. prowitaminę D3 lub 7-dehydrocholesterolem (7-DHC). Prowitamina D3 nie gromadzi się zwykle w dojrzałych owocach pomidorów, a w liściach na bardzo niskim poziomie.

Teraz naukowcy z Centrum Johna Innesa pod kierownictwem prof. Cathie Martin wykorzystali technikę edycji genów CRISPR/Cas9 do wprowadzenia zmian w kodzie genetycznym roślin pomidora, tak aby prowitamina D3 gromadziła się w owocach. Liście edytowanych roślin zawierały do 600 ug prowitaminy D3 na gram suchej masy. Zalecane dzienne spożycie witaminy D wynosi 10 ug dla osób dorosłych.

W uprawie pomidorów liście są zwykle materiałem odpadowym, ale te z edytowanych roślin można wykorzystać do produkcji przyjaznych dla wegan suplementów witaminy D3 lub do wzbogacania żywności.

- Pokazaliśmy, że można biofortyfikować pomidory prowitaminą D3 za pomocą edycji genów, co oznacza, że pomidory mogą stać się roślinnym, zrównoważonym źródłem witaminy D3. Czterdzieści procent Europejczyków ma niedobór witaminy D, podobnie jak miliard ludzi na całym świecie. Zajmujemy się nie tylko ogromnym problemem zdrowotnym, ale także pomagamy producentom, ponieważ liście pomidorów, które obecnie się marnują, mogą być wykorzystywane do produkcji suplementów z linii zmodyfikowanych genetycznie - powiedziała prof. Cathie Martin.

W poprzednich badaniach przeanalizowano ścieżkę biochemiczną, w jaki sposób 7-DHC jest wykorzystywany w owocach do tworzenia cząsteczek i stwierdzono, że za przekształcanie go w inne cząsteczki odpowiada konkretny enzym Sl7-DR2. Uczeni wykorzystali CRISPR/Cas 9 do wyłączenia tego enzymu w pomidorze, dzięki czemu 7-DHC gromadzi się w owocach. Odkryli, że poziom 7-DHC znacznie wzrósł zarówno w liściach, jak i owocach edytowanych roślin.

Naświetlając liście i pokrojone owoce przez jedną godzinę promieniami UVB, naukowcy postanowili sprawdzić, czy 7-DHC w zmodyfikowanych roślinach może zostać przekształcony w witaminę D3. Okazało się, że tak. Po naświetlaniu promieniami UVB w celu przekształcenia 7-DHC w witaminę D3, jeden pomidor zawierał tyle samo witaminy D, co dwa średniej wielkości jajka lub 28 g tuńczyka - oba te produkty są zalecanymi źródłami witaminy D w diecie.

W badaniu stwierdzono, że zawartość witaminy D w dojrzałych owocach może być jeszcze bardziej zwiększona poprzez dłuższą ekspozycję na promieniowanie UVB, np. podczas suszenia na słońcu.

Zablokowanie enzymu w pomidorze nie miało wpływu na wzrost, rozwój i plonowanie roślin pomidora. Inne blisko spokrewnione rośliny, takie jak bakłażan, ziemniak i papryka, mają ten sam szlak biochemiczny, więc metoda ta może być stosowana w tych uprawach warzyw.