Deschiderea liniilor de comunicare între cercetătorii și comunitatea mai largă

orezul

  • Pagina de Facebook SITN
  • SITN Twitter Feed
  • Pagina Instagram SITN
  • Prelegeri SITN pe YouTube
  • SITN Podcast pe SoundCloud
  • Abonați-vă la lista de distribuție SITN
  • Flux RSS site-ul web SITN

de Mary E. Gearing
cifrele lui Kristen Seim

Rezumat: Pe lângă furnizarea de energie sub formă de calorii, alimentele noastre ne furnizează și vitamine esențiale și alți nutrienți pentru a ne menține sănătoși. Vitamina, sau „micronutrienți”, malnutriția contribuie substanțial la boli. Pentru a crește consumul de micronutrienți, multe țări își fortifică alimentele cu aceste vitamine. O altă strategie pentru îmbunătățirea aportului de vitamine și prevenirea bolilor, în special în țările în curs de dezvoltare, este dezvoltarea organismelor modificate genetic (OMG-uri). Cum se compară fortificația tradițională și OMG-urile și sunt la fel de eficiente și sigure? Golden Rice, conceput pentru a conține niveluri ridicate de precursor al vitaminei A beta-caroten, este un bun studiu de caz pentru a discuta aceste puncte și a examina știința din spatele eforturilor de îmbunătățire a nutriției prin modificări genetice.

În ciuda eforturilor umanitare și de sănătate publică, malnutriția continuă să fie un flagel pentru lumea în curs de dezvoltare. Se estimează că cel puțin 3,1 milioane de copii mor în fiecare an și 161 de milioane au înregistrat o creștere scăzută din cauza malnutriției [1]. Problema nu este doar că alimentele sunt rare, astfel încât copiii nu primesc suficiente calorii, ci și faptul că alimentele pe care le consumă nu au vitaminele și mineralele de care au nevoie. Deficiențele de fier, iod, zinc, acid folic și vitamina A sunt printre cele mai frecvente, aproape jumătate din populația lumii suferă de una sau mai multe deficiențe [1,2].

Națiunile bogate au programe de fortificare bine definite care adaugă acești nutrienți în alimentele consumate în mod obișnuit, iar suplimentele sunt, de asemenea, ușor disponibile [3]. Datorită costului acestora, aceste eforturi ar putea avea mai puțin succes în țările mai sărace, iar modificarea genetică este explorată ca o strategie alternativă pentru a adăuga acești micronutrienți la alimente. Exemplul de manual al biofortificare este Orezul de Aur, conceput genetic pentru a conține niveluri ridicate de precursor al vitaminei A beta-caroten [4]. Oponenții acestei strategii, inclusiv Greenpeace, susțin că Golden Rice și alte culturi modificate genetic (GM) nu elimină adevărata problemă a sărăciei în lumea în curs de dezvoltare [5]. Golden Rice a fost testat pentru prima oară în urmă cu peste 10 ani, dar controversa GM a împiedicat adoptarea sa pe scară largă.

Care este agitația micronutrienților?

Micronutrienți sunt un grup de compuși care sunt necesari de corpurile noastre în cantități mici. Acestea îndeplinesc o gamă largă de funcții în organism, iar deficiențele cronice de micronutrienți sunt astfel o cauză majoră a bolii [6]. Printre exemplele despre care ați auzit se numără anemia și gușa, cauzate de deficiențe de fier și, respectiv, de iod.

Dacă cineva mănâncă o dietă variată, inclusiv multe fructe, legume și alte alimente neprelucrate, obținerea micronutrienților necesari nu este o problemă. Fortificarea alimentelor de bază este un alt mod de a se asigura că o populație consumă niveluri adecvate de micronutrienți. Privind o cutie de cereale, veți vedea că sintagma „îmbogățită cu mai multe vitamine și minerale”, ceea ce înseamnă că acei micronutrienți au fost adăugați în timpul producției. Sarea iodată și laptele care conține vitamina D sunt alte exemple clasice de fortificare alimentară de bază. În Statele Unite, FDA mandatează și reglementează fortificarea pentru a preveni bolile cauzate de deficiențe de nutrienți și pentru a restabili nutrienții care pot fi pierduți în timpul procesării alimentelor [3]. Alte țări dezvoltate au programe similare, care au fost considerate un succes în sănătatea publică.

Multe națiuni în curs de dezvoltare nu sunt atât de norocoase. Aceste populații se bazează adesea pe culturi de bază ieftine, cum ar fi orezul și porumbul, pentru a supraviețui - nu au acces la o mare varietate de alimente bogate în nutrienți, în principal datorită costurilor ridicate de creștere sau cumpărare a acestora. Dietele pe bază de orez, în special, sunt o cauză majoră a deficitului de micronutrienți. Deși orezul este un aliment de bază pentru aproape jumătate din populația lumii, inclusiv 90% din Asia, are un conținut foarte mic de nutrienți. Câțiva micronutrienți pe care îi conține orezul se află în stratul exterior al bobului, care este îndepărtat în timpul procesului de rafinare [4].

Micronutrienții joacă un rol important în creștere și dezvoltare, astfel încât aceste deficiențe sunt deosebit de dăunătoare copiilor. Deficitul de vitamina A (VAD), care afectează o treime din copiii din lume cu vârsta sub 5 ani, este principala cauză a orbirii copilăriei. Vitamina A este esențială pentru funcționarea sistemului imunitar, iar copiii cu VAD sunt mai predispuși să contracteze boli comune, cum ar fi rujeola, decât copiii fără deficiență. De asemenea, sunt mai predispuși să moară din cauza bolilor respiratorii și diareice [7]. VAD nu a trecut neobservat - administrarea suplimentelor de vitamina A a salvat aproximativ 600.000 de vieți pe an în țările cu venituri mici și medii [8]. Cu toate acestea, ca și în cazul altor deficiențe, aceste eforturi nu au fost suficiente pentru a elimina VAD. Programele tradiționale de fortificare și suplimentare sunt costisitoare și complicate din punct de vedere logistic, iar întrebarea acum este dacă ar trebui să încercăm tactici suplimentare pentru a crește consumul de micronutrienți.

Cum funcționează biofortificarea?

O altă strategie pentru eliminarea deficiențelor de micronutrienți este biofortificare. Biofortificarea crește valoarea nutritivă a culturilor prin oricare dintre ele reproducere selectivă sau modificatie genetica (figura 1). În loc să adauge substanțe nutritive la hrană după recoltare, ca și în fortificarea alimentară de bază, plantele în sine sunt modificate astfel încât să producă acești nutrienți [9]. Creșterea selectivă începe cu un soi de plante care conține deja o cantitate de vitamină sau mineral de interes. Aceste plante sunt apoi crescute pentru a genera plante care au niveluri mai ridicate de compus, iar procesul se repetă de-a lungul mai multor generații pentru a dezvolta o varietate de plante cu niveluri dorite de compus. Creșterea selectivă a produs mai multe tulpini de plante cu valoare nutrițională îmbunătățită, dar nu este întotdeauna o opțiune. Pentru culturile care sunt dificil de reprodus, modificarea genetică poate fi o opțiune mai bună decât reproducerea selectivă [10]. Deoarece este o cultură de bază atât de populară, orezul este o țintă bună pentru biofortificare; cu toate acestea, plantele de orez nu conțin precursori ai vitaminei A sau A, astfel încât reproducerea selectivă a orezului nu poate fi utilizată pentru a preveni VAD [4].

figura 1. Există mai multe modalități de a obține micronutrienții necesari. Micronutrienții pot fi obținuți printr-o dietă variată bogată în fructe și legume sau prin suplimente. Fortificarea alimentară de bază adaugă micronutrienți alimentelor consumate în mod obișnuit. Culturile biofortificate sunt crescute sau proiectate pentru a produce micronutrienți.

Oamenii de știință au apelat în schimb la modificarea genetică pentru a reduce VAD. Alimentele precum morcovii și cartofii dulci au un nivel ridicat de precursor al vitaminei A beta-caroten; când oamenii mănâncă aceste alimente (sau capsule de beta-caroten), un procent din beta-carotenul ingerat este transformat în vitamina A. Folosind cunoștințele noastre de biochimie, ar fi posibil să creăm orez care are un nivel ridicat de beta-caroten? După șapte ani de muncă și inserarea a trei gene (două din narcise, una din bacterii), o echipă multidisciplinară de oameni de știință a reușit să producă GR1. Deși aceste gene nu sunt identice cu cele găsite în morcovi sau cartofi dulci, ele modifică metabolismul plantelor de orez, astfel încât plantele să producă același compus, beta-caroten, confirmat prin analize chimice. Tulpina îmbunătățită GR2, care a înlocuit o genă narcisă cu o genă de porumb, produce de până la 23 de ori mai mult beta-caroten.

Utilizând studii de biodisponibilitate, oamenii de știință au stabilit că doar 72 de grame (aproximativ 1/3 cană) de orez GR2 uscat pe zi ar oferi suficient betacaroten pentru a preveni VAD la un copil [11]. Copiilor li s-a administrat o cantitate specificată de Orez de Aur de consumat, iar cantitatea de vitamina A pe care au produs-o a fost măsurată cu o mică probă de sânge. Această rată de conversie a betacarotenului în vitamina A (echivalența vitaminei A) a fost utilizată pentru a calcula cantitatea de orez auriu necesară pentru a preveni deficiența vitaminei A pe baza liniilor directoare privind aportul. Acest tip de experiment poate fi realizat pentru orice produs alimentar sau supliment, iar studiile au arătat, de asemenea, că suplimentele cu orez auriu și beta-caroten au echivalențe similare de vitamina A [12].

Cum se compară biofortificarea cu metodele tradiționale?

Cu VAD ca studiu de caz, putem compara metodele tradiționale de fortificare/suplimentare cu biofortificarea. Cele mai convingătoare argumente în favoarea biofortificării sunt costurile și fezabilitatea. UNICEF și alte organizații de ajutorare s-au bazat puternic pe donații de la guverne și fundații private pentru a finanța programe de fortificare și suplimentare în zonele sărace. Finanțarea nu este garantată, mai ales în cazuri de criză economică și tulburări politice. Țărilor mai sărace le lipsește, de asemenea, infrastructura și logistica necesare pentru a distribui suplimente și alimente fortificate. În cele 104 țări prioritare ale UNICEF pentru suplimentarea cu vitamina A, rata de acoperire a populațiilor țintă este de numai 58%, iar acest număr fluctuează foarte mult de la an la an [7].

Programele tradiționale de suplimentare necesită investiții monetare consistente; USAID estimează că costurile pentru Ghana sau o țară de dimensiuni similare sunt de 2-3 milioane de dolari anual [13]. În schimb, biofortificarea este semnificativ mai puțin costisitoare. În cazul Golden Rice, compania GM Syngenta a fost de acord să furnizeze gratuit semințe GR2 fermierilor care câștigă mai puțin de 10.000 USD pe an (aproximativ 99% din populația țintă.) Odată ce fermierii au aceste semințe, nu ar mai fi necesară investiții suplimentare, deoarece pot continua să planteze semințele an de an, iar producția de beta-caroten este stabilă pe mai multe generații de plante de Orez de Aur. Costurile biofortificării provin din dezvoltarea culturilor și reprezintă doar o fracțiune din costurile suplimentării susținute [4].

Unele grupuri, în special Greenpeace, susțin că biofortificarea, în special prin modificări genetice, nu este adecvată - în loc să introducem culturi modificate genetic în țările sărace, ar trebui să ajutăm fermierii să învețe să cultive o varietate de culturi pentru a-și îmbunătăți compoziția generală a dietei [5]. Un exemplu este cultivarea cartofilor dulci bogați în beta-caroten ca cultură secundară în Africa; din nou, dezavantajele acestor tipuri de programe sunt costurile ridicate și poverile logistice. Deși Golden Rice și alte culturi modificate genetic nu rezolvă problema sărăciei, ele ar putea avea un impact pozitiv major asupra ratelor bolilor. Susținătorii GM au grijă să sublinieze că biofortificarea ar trebui să fie doar o componentă a eforturilor de sănătate publică în lumea în curs de dezvoltare și va fi cea mai eficientă atunci când este utilizată împreună cu programele de reducere a sărăciei [4].

Un alt obstacol major cu care se confruntă culturile modificate genetic este siguranța, deoarece mulți consumatori cred că introducerea ADN-ului străin într-o plantă poate face planta incapabilă de consumat. Orezul de aur și alte culturi modificate genetic sunt supuse unei verificări riguroase a siguranței pentru a fi aprobate de autorități de reglementare precum FDA sau Autoritatea Europeană pentru Siguranța Alimentară (EFSA) (vezi acest articol). Mulți oameni nu își dau seama că strategiile de creștere a culturilor pot, de asemenea, schimba drastic compoziția plantelor. Un exemplu important este reproducerea prin mutații: semințele sunt expuse substanțelor chimice și radiațiilor care generează un bazin de semințe cu mutații diferite, dintre care unele pot fi benefice. Începând cu 2010, 2543 de soiuri de culturi au fost obținute folosind reproducerea prin mutație, dar testarea siguranței nu este obligatorie pentru aceste culturi, la fel ca și pentru OMG-uri precum Golden Rice, iar eforturile de reproducere sunt mult mai slab reglementate [14-16].

Adversarii GM își fac griji că noile gene din OMG-uri pot fi toxice. În cazul Orezului de Aur, singura proteină nouă pentru dieta umană este gena bacteriană menționată mai sus; celelalte proteine ​​noi sunt consumate în mod obișnuit de oameni și, prin urmare, este puțin probabil să provoace rău. [14,15]. De fapt, studiile au arătat că proteinele din Golden Rice (inclusiv proteina bacteriană) sunt atât netoxice, cât și non-alergice [15]. Deoarece orezul este gătit bine la temperaturi ridicate, proteinele sale sunt inactivate de căldură, reducând în continuare riscul de toxicitate [14].

Fermierii vor folosi de fapt culturi modificate genetic, cum ar fi Golden Rice? Un aspect cheie este cât de bine va crește Golden Rice; pentru ca acesta să fie acceptat și utilizat pe scară largă, randamentele culturilor trebuie să fie similare cu tulpinile de orez utilizate în prezent [11]. Genele GR au fost introduse în mai multe tulpini de orez pentru a crea soiuri Golden Rice optimizate pentru creștere în diferite medii [4]. De asemenea, vor fi necesare programe educaționale pentru ca fermierii să fie informați și să se simtă confortabil să planteze Orez de Aur și alte culturi biofortificate [15]. Orezul auriu are același gust și gust ca orezul tradițional, atribute care ar trebui să-i sporească acceptarea. Șofranul și turmericul sunt utilizate în mod obișnuit pentru a produce feluri de mâncare galbene din orez, astfel încât culoarea galbenă a Orezului Auriu nu ar trebui să împiedice adoptarea acestuia.

tabelul 1. O selecție de culturi de bază în curs de dezvoltare pentru o compoziție îmbunătățită a nutrienților. [17]

Privind dincolo de Golden Rice, există un număr mare de culturi de bază biofortificate în dezvoltare (tabelul 1). Multe dintre aceste culturi sunt concepute pentru a furniza alți micronutrienți, în special vitamina E în porumb, canola și soia, precum și o disponibilitate crescută a fierului în orez și porumb. Conținutul de proteine ​​este, de asemenea, un punct cheie; malnutriția proteină-energie afectează 25% dintre copii, deoarece multe culturi de bază au niveluri scăzute de aminoacizi esențiali. Aminoacizii esențiali sunt blocuri de proteine ​​și trebuie luați prin dietă sau suplimente. Până în prezent, porumbul, canola și soia au fost proiectate pentru a conține cantități mai mari de aminoacizi esențiali lizină. Culturile precum porumbul, cartofii și sfecla de zahăr au fost, de asemenea, modificate pentru a conține mai multe fibre dietetice, o componentă cu multiple beneficii pozitive pentru sănătate [17].

Malnutriția reprezintă o epidemie tăcută în lumea în curs de dezvoltare, milioane de copii mor în fiecare an. Biofortificarea poate să nu fie o soluție perfectă la problema sărăciei din aceste țări, dar are potențialul de a reduce considerabil povara bolilor. Mai rămâne mult de făcut, dar culturile biofortificate precum Orezul de Aur ar putea într-adevăr să-și merite greutatea în aur atunci când vine vorba de prevenirea bolilor.

Versiunea originală a acestui articol preciza că manioca nu putea fi crescută selectiv. Deși din punct de vedere istoric manioca a fost dificil de crescut, HarvestPlus a dezvoltat manioca cu vitamina A prin reproducere selectivă.

Mary E. Gearing este doctorand candidat la Programul de Științe Biologice și Biomedice de la Universitatea Harvard.

Acest articol face parte din ediția specială din august 2015, Organisme modificate genetic și hrana noastră.