U2.S5. ACTIVIDAD 2. MARCO TEÓRICO
MARCO TEÓRICO
1.
Biotecnología
aplicada a la alimentación y salud humana.
2.
Aplicaciones
de la ingeniería genética (biotecnología)
3.
Alimentos
funcionales y biotecnología
·
La
biotecnología en plantas y aspectos biotecnológicos del mango
·
Un
almuerzo transgénico reductor del colesterol, hipertensión, riesgo de cáncer y
alto en omega-3.
4.
Manifiesto
vegano ¿por qué debemos apoyar los alimentos transgénicos y la investigación en
biotecnología?
5.
Éxitos
transgénicos: la insulina
1. Biotecnología
aplicada a la alimentación y salud humana
Los alimentos de origen
vegetal son las principales fuentes de nutrientes para gran parte de la
población mundial, siendo imprescindible para el sustento de la salud y
bienestar (1). Con el fin de aumentar la calidad nutricional de las especies
vegetales, se están realizando investigaciones para comprender y manipular las
vías metabólicas de macro y micronutrientes, también su biodisponibilidad, o
sea, cantidad de nutrientes absorbidos y utilizados por el organismo (2). La
ingeniería genética tiene una importante función al tratarse del
perfeccionamiento y mejoramiento de alimentos funcionales, lo que no sólo
implica investigaciones biológicas y tecnológicas, sino también normativas y de
comunicación ética (3). La biotecnología es una ciencia multidisciplinaria que
se basa en la obtención de bienes y servicios utilizando los procesos
biológicos y el conocimiento sobre las propiedades de los seres vivos (4). La
biotecnología aplicada a los alimentos no sólo tiene como finalidad aumentar la
producción, mejorar o modificar la funcionalidad, sino también atender la
demanda de los consumidores para productos más seguros, frescos, y sabrosos
(2). Muchos alimentos con propiedades funcionales están siendo estudiados e
investigados por científicos de todo el mundo. Entre ellos destaca: la soja con
contenido elevado de isoflavonoides, el ácido oleico, omega 3 (5); granos
oleaginosos enriquecidos con ácido esteárico; papa con mayores niveles de aminoácidos
esenciales (6); tomate con un elevado contenido de licopeno con propiedad
antioxidante que ayuda a prevenir el cáncer y enfermedades del corazón; arroz
con un mayor contenido de beta caroteno, que estimula la producción de vitamina
A; arroz, trigo y alubias con más hierro, importante para combatir la anemia.
Otras aplicaciones biotecnológicas incluyen el desarrollo de granos con
cantidades elevadas de vitamina E, la cual estimula el sistema inmunológico,
frutas con mayor contenido de vitamina C. También por medio de la ingeniería
genética, ha sido posible desarrollar vegetales que expresan antígenos,
conocidos como vacunas comestibles (7). El uso de la biotecnología para el
desarrollo de variedades promueve beneficios inmensos, los cuales se relacionan
con la sustentabilidad implicando una mayor producción de alimentos, con mayor
calidad y valor nutricional, lo que influye en el futuro desempeño económico de
los países y en la condición nutricional de sus poblaciones (2). En ese
contexto, este artículo de actualización tuvo como objetivo abordar las 95
aplicaciones biotecnológicas en los alimentos y los beneficios que proporcionan
a la salud humana.
En la primera generación de
productos agrícolas biotecnológicos fueron incorporadas características
favorables a las necesidades agronómicas. Estas incluyeron el desarrollo de
vegetales con mayor resistencia al transporte y almacenamiento; semillas
resistentes a plagas, agroquímicos, metales tóxicos del suelo, al frio y otros
estreses abióticos (19,20). A consecuencia de los avances científicos, los
investigadores propusieron utilizar la tecnología para desarrollar alimentos
más nutritivos, dando prioridad a los beneficios para el consumidor. Muchos de
ellos se encuentran en la categoría de “alimentos funcionales”, pues
proporcionan elementos nutritivos adicionales, si son comparados a su
contraparte convencional (5). Alimentos que fueron mejorados genéticamente y
otros que aún están siendo perfeccionados serán expuestos a continuación. a)
Granos oleaginosos más saludables Varias investigaciones indican que el consumo
de granos de soja traen diversos beneficios para la salud como la reducción de
los síntomas de menopausia (21); reducción del riesgo de enfermedades
cardiovasculares (22); reducción de riesgo de algunos tipos de cáncer (23);
aumento de la densidad ósea en mujeres postmenopausicas (24). Alimentos que
tiene como base la soja poseen una fuente natural de isoflavonoides, un
fitoestrógeno que puede ser responsable por muchos de estos beneficios. Se cree
que los isoflavonoides (como la genisteína) tienen efectos semejantes al del
estrógeno en el organismo, al presentar una estructura química semejante a la
de los dos receptores de estrógeno, alfa (ERa) y beta (ERβ) (25). Pequeñas
cantidades de granos de soja con elevado contenido de isoflavonoides pueden
proporcionar más beneficios a la salud cuando son comparados con granos de soja
convencionales en la medida que la cantidad ingerida deba ser mayor para
obtener los mismos resultados. Actualmente, granos de soja con gran cantidad de
isoflavonoides se están desarrollando por medio de la ingeniera genética y esa
nueva variedad tendrá aproximadamente cuatro veces el contenido normal de
isoflavonoides de los granos de soja convencionales. Granos de soja con alto
contenido de isoflavonoides deberán Biotecnologia aplicada a la alimentacion y
salud humana 96 comercializarse después del año 2016 (5).
Las técnicas biotecnológicas
propician beneficios inmensos, teniendo grandes posibilidades de solucionar
muchos de los problemas de mala nutrición y hambre mundiales en la medida en
que optimizan la calidad nutricional de los alimentos. La inclusión de
alimentos genéticamente modificados con mejores propiedades funcionales y
nutricionales en el menú popular proporcionarían una alta contribución para la
salud y prevención de enfermedades. Es importante resaltar que hasta el
momento, los productos transgénicos han sido exhaustivamente probados,
regularizados, fiscalizados en cuanto al cumplimiento de las leyes y
recomendaciones de las agencias gubernamentales mostrándose seguros. Los
esfuerzos y las investigaciones han visado la utilización de la biotecnología
para la producción de alimentos los que están creciendo significativamente,
pero todavía existe resistencia de la sociedad en relación a la aceptación de
estos productos. Igualmente con las diferencias ideológicas, existen objetivos
comunes entre las personas, a ejemplo de la producción en abundancia de
alimentos con elevada calidad nutricional, a precios accesibles y con un daño
mínimo al medio ambiente. Asimismo, la información científica es una de las
maneras de garantizar a la sociedad que la biotecnología aplicada a los
alimentos puede de manera segura promover beneficios para la salud y alimentación
humana.
2. Aplicaciones
de la ingeniería genética
En
la actualidad, en el área médica se utilizan una serie de proteínas
provenientes de organismos transgénicos (técnicamente proteínas recombinantes)
para el tratamiento de distintas enfermedades. Por ejemplo, la diabetes es
tratada con insulina humana producida en bacterias (es decir insulina
obtenida a partir de bacterias transgénicas) permitiendo tratar esta enfermedad
a bajo costo.
Existe
una diversidad de proteínas recombinantes que se emplean como fármacos para el
tratamiento de diversas patologías en seres humanos. También pueden producirse
antígenos y anticuerpos como proteínas recombinantes, que se emplean en
sistemas de diagnóstico de diversas enfermedades en Chile y el mundo.
Por
otro lado, algunas enzimas y aditivos utilizados en el procesamiento de los
alimentos se obtienen desde hace años mediante técnicas de ADN recombinante, es
decir se obtienen a partir de organismos transgénicos.
Por
su parte, la modificación genética en la fabricación del vino se ha aplicado a
las levaduras viníferas. Existen algunas levaduras transgénicas que
permiten la producción de ácido láctico para mejorar problemas de baja
acidez. Otro ejemplo son las levaduras transgénicas que llevan a cabo la
fermentación maloláctica (conversión del ácido málico en ácido láctico), la
cual produce una disminución de la acidez y una mayor estabilidad
microbiológica del vino. También existen levaduras transgénicas capaces de
incrementar los aromas varietales por medio de la liberación de terpenos.
En
el caso de la producción de cerveza se ha incorporado a las levaduras genes
procedentes de Trichoderma reesei o de T. longibrachiatum que expresan una
enzima β-glucanasa que resuelve un problema importante de la fabricación de la
cerveza como es el representado por la colmatación y acúmulo de β-glucanos
procedentes de la cebada, que exige la limpieza de los tanques y un importante
gasto desde el punto de vista técnico.
También
se han obtenido cepas de levadura de cerveza que portan un gen de S.
diastaticus que expresa una glucoamilasa, la cual se caracteriza por degradar
las dextrinas y el almidón, responsables de la gran carga energética de la
cerveza (especialmente de algunos tipos) obteniéndose de esta manera un tipo de
cerveza baja en calorías.
En
la actualidad se investiga, también, cómo obtener alcohol procedente de maíz,
no a partir de la fermentación del almidón del grano, sino a partir de restos
de hojas, cañas y otros residuos fibrosos que permanecen en el campo después de
la cosecha, mediante la utilización de una levadura modificada genéticamente
que, además de la glucosa, también degrada la xilosa.
3. Alimentos funcionales
y biotecnología
El
estilo de vida contemporáneo provoca un fuerte impacto en los hábitos
alimentarios, con un consumo creciente de alimentos procesados y comidas
rápidas cuyos efectos adversos sobre la salud son claramente perceptibles. La
comida en el mundo occidental está asociada al placer, de modo que el
compromiso entre la gratificación y la salud es un dilema en nuestra sociedad.
Los problemas de salud asociados a hábitos alimentarios: diabetes, cáncer,
fallas cardíacas, alergias y obesidad, afectan por igual a adultos y niños y
tienen un profundo impacto en países en vías de desarrollo donde los efectos
nocivos resultan más evidentes que en países desarrollados debido a las limitaciones
económicas (Ezzati et al., 2005). Es en este contexto han surgido los alimentos
funcionales como aquellos que proveen beneficios a las salud más allá de su
función nutricional, por lo que se les denomina también alimentos saludables.
Este tipo de alimentos tiene una larga tradición en países orientales donde
muchos alimentos tradicionales han sido reconocidos como promotores de la
salud. El término alimento funcional fue acuñado en Japón en la década de 1980
y en 1991 el Ministerio de Salud, Trabajo y Bienestar de dicho país definió un
conjunto de normas para la denominación de una categoría especial de alimentos
promotores de la salud, denominados FOSHU (alimentos para usos específicos en
salud). Tal concepto se refiere a alimentos que contienen ingredientes con
funciones saludables para los cuales se aprueba que declaren sus efectos
fisiológicos en los consumidores. Intentando una mayor precisión, los alimentos
son considerados funcionales si, más allá de su efecto nutricional, favorecen
una o más funciones fisiológicas en el cuerpo humano, mejorando la condición
física general y/o reduciendo el riesgo de enfermedad. Un aspecto esencial es
que la cantidad y forma de consumo debe ser la habitual en la dieta, por lo que
el alimento funcional es ante todo un alimento y no un fármaco. No obstante,
los alimentos funcionales pueden contribuir a la prevención y tratamiento de
enfermedades en cuyo caso se les denomina nutracéuticos. Es claro que las
tendencias de nuestra sociedad contemporánea y la evolución demográfica
aconsejan el consumo de alimentos funcionales, lo que hoy puede considerarse
una tendencia sostenible a nivel mundial y no una moda pasajera, según lo avala
el creciente número de ellos que ingresan al mercado consumidor cada año
(Bigliardi y Galati, 2013). La gran relevancia que han adquirido los alimentos
funcionales queda claramente establecida en una reciente publicación (Boye,
2015) que trata de manera exhaustiva el tema dando especial énfasis en los
desarrollos y desafíos tecnológicos Existe una conciencia creciente entre los
consumidores de la importancia de la dieta en el estado de salud, lo que se ve
acentuado por el envejecimiento de la población y el incremento de la
expectativa de vida, fenómeno que no es patrimonio de los países desarrollados
y que se observa también claramente en los países de nuestra América Latina.
Este escenario genera a la vez una gran oportunidad y un gran desafío para la
industria alimentaria sobre la cual recae la responsabilidad de responder a la
creciente demanda por alimentos funcionales. La industria alimentaria no es
considerada un sector de gran dinámica en investigación y desarrollo, de modo
que los alimentos funcionales representan para el sector una importante palanca
de desarrollo; en efecto, una parte significativa de la evolución experimentada
por la industria alimentaria está ligada al desarrollo y sustitución de
productos basado en consideraciones nutricionales y de salud y al cumplimiento
de las disposiciones que los regulan (Annunziata y Vecchio, 2011). Los
alimentos funcionales pueden ser alimentos naturales, alimentos a los que se
les ha adicionado, removido o modificado algún componente o a los que se les ha
modificado la biodisponibilidad de alguno de ellos. Un claro ejemplo de
alimento funcional es la leche deslactosada en la cual la lactosa ha sidoremovida
mediante su conversión enzimática a glucosa y galactosa permitiendo el consumo
de leche a personas intolerantes a lactosa, fenómeno que afecta a una parte
significativa de la población en nuestros países latinoamericanos. Inicialmente
los alimentos funcionales se referían principalmente a la fortificación con
vitaminas y minerales; más tarde la fortificación con nutrientes como fibra
soluble, fitoesteroles y ácidos grasos omega-3 ganó en importancia (Siró et
al., 2008); actualmente son muchos los productos en el mercado considerados
alimentos funcionales. Un aspecto crucial en alimentos funcionales es la
reglamentación y declaración sobre sus efectos saludables, lo que varía
significativamente de un país a otro. En la Unión Europea el énfasis está en
las regulaciones en cuanto a seguridad de consumo, mientras que en Estados
Unidos de Norteamérica se da especial relevancia a la declaración de sus
efectos. Este problema no es trivial, ya que si bien estos alimentos o sus
componentes pueden aliviar o prevenir enfermedades, por lo general no existe
evidencia científica suficiente para identificar el ingrediente efectivo y
substanciar su eficacia y seguridad de uso. Al no haber una rigurosa regulación
sobre alimentos funcionales en muchos países resulta entonces difícil poder
determinar la validez científica de la declaración de los efectos saludables
(El Sohaimy, 2012). La aceptación por parte del consumidor es un aspecto clave
en los alimentos funcionales, los que en general no son percibidos como una
categoría separada de los alimentos naturales, lo que resulta favorable; sin
embargo, la aceptación no es incondicional y la apariencia y calidad del
producto, así como la claridad de su declaración, son aspectos importantes en
su aceptación. Se ha señalado que el nivel educacional, el origen geográfico y
el género son variables en relación a la percepción y que la actitud de médicos
y dietistas es importante (Cha et al., 2010). Una parte importante de los
alimentos saludables actualmente en el mercado se vinculan a la industria
láctea, siendo también destacables los rubros panadería, alimentos infantiles,
confites y refrescos. Una parte significativa de los alimentos funcionales
apuntan a promover la salud intestinal, que es una determinante muy importante
de la salud general. Por ello, dentro de los alimentos funcionales, los
probióticos y prebióticos adquieren especial relevancia. La Organización
Mundial de la Salud (WHO) y la Organización para la Alimentación y la
Agricultura (FAO) de Naciones Unidas han definido los probióticos como:
“microorganismos vivos que, administrados en dosis adecuadas, confieren
beneficios en salud al hospedero”. Muchos microorganismos son potencialmente
probióticos, pero tal condición está principalmente asociada a los géneros
Bifidobacterium y Lactobacillus. Los requisitos para que un microrganismo sea
considerado probiótico son su supervivencia en su paso por el tracto
gastrointestinal y la comprobación científicas de los beneficios en salud que
confiere a su hospedero. Debe ser comprobadamente no patogénico, estable
genética y fisiológicamente en su lugar de acción y durante todo el proceso de
su elaboración y almacenamiento en la matriz alimentara que lo contiene, y ser su
proceso de producción escalable a nivel industrial. Diversos beneficios han
sido declarados para los probióticos, la mayor parte de ellos referidos a salud
intestinal: alivio de intolerancia a la lactosa y síndrome de colon irritable,
prevención y reducción de diarreas, reducción de riesgos de cáncer intestinal,
reducción del colesterol sanguíneo, estimulación de respuesta inmune e
inhibición de patógenos del tracto gastrointestinal, entre otros (Vasiljevic y
Sha, 2008). No obstante, se trata en su mayor parte de estudios considerados
preliminares en la medida que aún resta mucho por conocer respecto a los
mecanismos de acción de los probióticos, los que han sido planteados
principalmente en base a estudios in-vitro cuya predictibilidad de acción
in-vivo es discutible. Los prebióticos actúan principalmente a nivel
intestinal, aunque se ha observado en algunos casos efectos benéficos a nivel
sistémico (Kellow et al., 2014). La correcta dosificación y frecuencia de
consumo es quizás el aspecto menos claro en el uso de prebióticos; la dosis
recomendada debería basarse en estudios de eficacia en humanos, pero ésta
depende de muchos factores cuyo efecto es difícil de determinar o predecir. A
pesar de ello, del insuficiente conocimiento sobre mecanismos de acción, de la
insuficiente documentación sobre los efectos saludables provocados y de la
escasa claridad sobre aspectos regulatorios, el mercado de los próbióticos
experimenta un crecimiento acelerado en sincronía con la tendencia mundial
hacia una alimentación saludable, lo que se ve amplificado por su creciente uso
en alimentación de animales domésticos y de crianza. El desarrollo de los
probióticos ha estado fuertemente impulsado por los avances en biotecnología.
Nuevas cepas probióticas aisladas de nichos naturales y probióticos producidos
por organismos genéticamente manipulados (GMO) han ampliado el espectro de
organismos con propiedades probióticas mejoradas para su incorporación en
alimentos funcionales. El uso de GMO ha sido hasta ahora escaso debido a la reticencia
de los consumidores, quienes en principio están dispuestos al uso de GMO para
el tratamiento de enfermedades severas, pero difícilmente para su uso como
promotores de salud (Gupta et al., 2014). Como en otras situaciones, tal
reticencia debería ir gradualmente disminuyendo en la medida que la seguridad
del consumo esté sólidamente sustentada. Por otra parte, los avances en el
conocimiento de los mecanismos de acción probiótica y la dinámica de
poblaciones a nivel intestinal está fuertemente vinculado a técnicas
desarrolladas en biotecnología como la amplificación génica mediante PCR, la
electroforesis en gel con gradiente desnaturalizante (DGGE) y la hibridación
fluorescente in situ (FISH).
3.1.
La biotecnología en
plantas y aspectos biotecnológicos del mango
Los
principales problemas a los que se enfrenta la industria agrícola son
ocasionados principalmente por la competencia de las plantas con las malezas,
el ataque de patógenos tales como bacterias, hongos o virus, y el ataque por
plagas de insectos, roedores y aves. Todo esto ocasiona la reducción del
volumen de cosecha y la consecuente pérdida económica para los productores de
granos, frutas y hortalizas. Muchas son las técnicas tradicionales de cultivo
que se han empleado para contrarrestar dichos problemas. Entre ellas se
encuentran el uso de productos químicos (fungicidas, insecticidas, herbicidas,
etc), trampas, control biológico y el mejoramiento tradicional mediante la
selección de variantes y de líneas resistentes (Gómez-Kosky, 1998). En
poscosecha, las técnicas más comunes para la conservación de productos
perecederos son la refrigeración, el encerado, los tratamientos químicos, la
irradiación, el tratamiento hidrotérmico y la aplicación de ceras y atmósferas
controladas (Carrillo-Ló- pez y Félix, 1996) Sin embargo, muchas de estas
tecnologías cuando son utilizadas inadecuadamente pueden ocasionar, en algunos
casos, daños en los tejidos que pueden provocar una maduración irregular, daño
por frío, etc. y en otros, la acumulación de residuos químicos, todo ello
redundando en pérdidas económicas. Como alternativa, la biotecnología de
plantas y en particular la transferencia de material genético, representa una
herramienta potencial para resolver problemas agrícolas con el mínimo riesgo,
debido a que es una tecnología limpia, donde solo es modificada aquella
característica que se quiere contrarrestar (Singh y Sansavini, 1998). Los
métodos biotecnológicos y moleculares ofrecen una alternativa a las técnicas
convencionales debido a que permiten introducir uno o más genes para la
corrección de deficiencias de cultivares líderes (Mehlenbaker, 1995). La
transformación de genotipos altamente adaptados, y su producción, dependerá de
la estabilidad de la integración del material genético foráneo al genoma de la
planta, seguida por la propagación in vitro y la consecuente regeneración para
producir plantas intactas que expresen la información deseada (Singh y
Sansavini, 1998). Los altos niveles de productividad asociados con la
agricultura moderna dependen generalmente de la protección de las especies
cultivables contra la competencia de las malas hierbas, el ataque de virus,
hongos e insectos. De ahí que desde finales de los años 40 estos agentes
nocivos han sido controlados con el uso extensivo de productos químicos,
trayendo consigo serios problemas agrícolas debido a su peligro potencial sobre
los consumidores y sobre el ecosistema por el desarrollo de cultivares
resistentes. La ventaja de la ingeniería genética en plantas es que provee de
nuevos métodos de protección contra tales plagas, diminuyendo el potencial
peligro del control químico (Fuller y Gallon, 1995). A continuación se
mencionan algunas características que han sido manipuladas utilizando la
biotecnología molecular con la finalidad principal de reducir las grandes
pérdidas económicas en los productos hortofrutícolas.
Estrategias
de transformación genética en plantas Las técnicas de transformación utilizadas
para generar plantas transgénicas se listan a continuación (Glick y Pasternak,
1998).
-
Transferencia mediada por el plásmido Ti de Agrobacterium tumefaciens. Este es
un sistema excelente y altamente eficiente, limitado principalmente a plantas
monocotiledóneas.
-
Bombardeo con microproyectiles (biobalística). Técnica utilizada en un amplio
rango de plantas y tejidos. Es un método fácil y económico.
- Vectores virales. Una vía no muy efectiva
para cultivos celulares y plantas completas.
-
Transferencia directa a protoplastos. Puede usarse solo en protoplastos
celulares de plantas que pueden ser regeneradas a plantas completas.
-
Microinyección. Tiene uso limitado dado que sólo una célula puede ser
inyectada. Además, requiere de entrenamiento altamente específico. - Fusión de
liposomas. Puede ser utilizado sólo en protoplastos.
-
Electroporación. Generalmente limitado a protoplastos. Regeneración de tejidos
vegetales in vitro El cultivo de tejidos no es un prerequisito para llevar a
cabo la transformación genética de plantas, pero es empleado en casi todas las
prácticas comunes de transformación, para llevar la transferencia eficiente del
gen y para la selección y regeneración de las transformantes (Gamborg y
Phillips, 1995). En un sistema de cultivo de tejidos lo más importante es
obtener un gran número de células regenerables que sean accesibles para la
transformación genética y que puedan conservar la capacidad de regeneración
durante la proliferación celular y los tratamientos de selección (Livingstone y
Birch, 1995). No hay preferencia de utilizar la embriogénesis o la
organogénesis en la regeneración de plantas transformadas.
-Embriogénesis
somática. Es la formación de un embrión a partir de una célula sin que se haya
dado la fusión de gametos. No es un fenómeno artificial y se le conoce en la
naturaleza como una forma de apomixis llamada embrionía adventicia. La
embriogénesis somática es un fenómeno biológico basado en la totipotencialidad
de las células vegetales. Esta teoría expone la posibilidad de regenerar
plantas completas a partir de cualquier célula de la planta, debido a que cada
célula tiene la información genética necesaria para producir un organismo
completo (GómezKosky, 1998). Los embriones somáticos se definen como una
estructura bipolar producida de manera asexual, sin conexión vascular con el
tejido madre. Contrariamente a los embriones cigóticos, los somáticos no
contienen un nuevo juego de genes, sino que conservan la misma combinación
genética del progenitor del cual es originario. Estas estructuras bipolares son
capaces de crecer y formar plantas normales. El desarrollo de un sistema
experimental para la regeneración de plantas vía embriogénesis somática incluye
los siguientes pasos: inducción de embriones somáticos, desarrollo,
proliferación, maduración, germinación y regeneración a planta completa
(GómezKosky, 1998).
-Organogénesis.
La organogénesis es un evento morfogenético que se caracteriza por su
desarrollo unipolar, es decir, la formación de un primordio unipolar a partir
de una yema, con el subsecuente desarrollo de aquel en un brote vegetativo,
existiendo siempre una conexión entre los nuevos brotes y el tejido paterno.
Estos brotes vegetativos son posteriormente puestos a enraizar en otra etapa,
vía formación de primordios de raíces y el subsecuente enraizamiento final. En
la organogénesis directa los brotes se forman directamente del explante y en la
organogénesis indirecta lo hacen a partir de la formación de callos
(Jiménez-González, 1998).
Aspectos
Biotecnológicos del Mango
El
mango (Mangifera indica L.) tuvo su origen en la India, donde ha sido cultivado
por más de 4000 años. En México la introducción del mango tuvo lugar en 1779
(Mosqueda et al., 1996). Actualmente México ocupa el tercer lugar en
producción, tras India y China, y es sin duda el país que mayor volumen
exporta, siendo los EEUU, el principal país importador (www.fao.org). Las
variedades actualmente cultivadas en México son Haden, Tommy Atkins, Kent,
Keitt, Ataulfo, Zill, Sensation, Oro, Manila, Manililla y otros materiales
criollos (Agrovisión, 1994). Las primeras cuatro variedades, y recientemente la
Ataulfo, han sido las variedades con mayor demanda en el mercado de exportación
(Agromundo, 1996; www.mangoemex.org.mx). La industria del mango se ve
seriamente afectada por plagas y enfermedades. Es bien conocido que la
antracnosis provocada por Colletotrichum gloeosporioides Penz es una enfermedad
de alta dispersión e incidencia durante la floración y maduración de los frutos
de mango, es controlada mediante la aplicación de productos químicos y en los
frutos con el tratamiento hidrotérmico. Con respecto a las plagas, las moscas
de la fruta son las plagas mas importantes para los productores de mango a
nivel mundial y especialmente para México, por ser el principal exportador en
el mercado internacional. El trampeo es la medida de control más importante,
así como el tratamiento hidrotérmico para los frutos de exportación (Lizada, 1993).
La
biotecnología tiene potencial para proveer soluciones alternativas a los
problemas que angustian a los productores de mango. Los sistemas de
regeneración in vitro pueden ser refinados para cada cultivar y ser utilizados
en la propagación clonal de cultivares comerciales y en la conservación de
germoplasma, así como durante la transformación genética. La transformación
genética del mango puede generar plantas resistentes a enfermedades y plagas,
resolver o minimizar problemas de precosecha y poscosecha. Esto ciertamente es
una promesa, donde es necesario trabajar para el perfeccionamiento de los
protocolos biotecnológicos y así poder solventar dichos problemas.
3.2.
Un almuerzo
transgénico reductor del colesterol, hipertensión, riesgo de cáncer y alto en
omega-3.
Actualmente las
enfermedades cardiovasculares representan la causa número
uno de muerte a nivel global, con alrededor de un 30% del total
de muertes por año. Es por eso que, por ejemplo, la gente que sufre de
enfermedades como la hipertensión arterial o desajustes metabólicos como
un nivel alto de
colesterol debe acudir regularmente al médico para
controlar su estado de salud. El especialista normalmente le recetará los
medicamentos adecuados y le recomendará cambios de estilo de vida, como
realizar un mínimo de actividad física semanal y modificar la dieta, lo
cual demandará eliminar y agregar ciertos alimentos al consumo diario.
Dentro
de este contexto ¿Se imagina que el médico/nutricionista le recomiende
comprar una variedad específica de tomate, arroz, brócoli o papa ya que puede
controlar eficientemente su nivel de colesterol y presión arterial? ¿O incluso
reducir el riesgo de cáncer? (otra enfermedad que también lidera las
muertes anuales a nivel global). Bueno, alimentos como estos ya son una realidad gracias a la ingeniería
genética, y no me refiero a esos típicos “alimentos populares”
recomendados para ciertas enfermedades, sino a alimentos desarrollados a través
de ingeniería genética y con propiedades
saludables potenciadas y efectivas demostradas en estudios de laboratorio.
A
pesar de que alimentos genéticamente modificados (GM) más saludables con
propiedades reductoras del riesgo de importantes enfermedades ya han sido
creados, su llegada a los platos de los consumidores lamentablemente será difícil, sobre todo por los complejos,
injustos y arduos procesos regulatorios que sufren los cultivos GM,
o transgénicos, en comparación a sus símiles convencionales – y no
creo que sea necesario profundizar en la oposición ecologista que
solo empeora lo anterior al difundir miedo y desconocimiento hacia
los políticos encargados de confeccionar la legislación y en la población en
general.
La
realidad es que casi la totalidad de los cultivos transgénicos aprobados para
uso comercial en el mundo hasta ahora, poseen propiedades útiles para los
agricultores, mayormente resistencia a insectos o tolerancia a herbicidas, que
si bien han reportados enormes beneficios económicos, sociales y ambientales, no
otorgan ventajas que sean directamente percibidas por los consumidores. Sin
embargo, eso está por cambiar.
Un
científico japonés que ha hecho diversos trabajos interesantes con arroz GM
es Fumio Takaiwa, del
Instituto Nacional de Ciencias Agrobiológicas de Japón. Con su grupo
reportaron en 2006 el desarrollo de un arroz GM con
alta concentración del péptido RPLKPW, el cual redujo
significativamente la presión sanguínea en ratas hipertensivas. En 2010
publicaron otro estudio donde aumentaron
en un poco más del doble la expresión del péptido RPLKPW logrando un mayor
efecto reductor de la presión en ratas hipertensivas, incluso con apenas un
cuarto de la cantidad del cereal usado en el estudio del año 2006.
En
2009 el mismo grupo de Takaiwa publicó un estudio donde
desarrollaron un arroz GM con 30 veces más GABA en relación a arroces no-GM, y
tras 6 semanas de administración en la dieta de ratas hipertensivas se redujo
la presión sanguínea en 20 mmHg, mientras que en ratas con rangos de presión
sanguínea normal no hubo efecto reductor de la presión.
El
Dr. Takaiwa no solo se queda en la hipertensión, si buscamos su nombre en
PUBMED, podemos hallar más de 118 estudios y
en su perfil de ResearchGate unas 226 publicaciones
hasta el momento. Al explorar un poco, es posible observar que
ha desarrollado variedades de arroz GM para otros objetivos y combatir diversos
problemas de salud:
·
Colesterol
alto: En 2011 creó un arroz GM con lactostatina,
un penta-péptido derivado de la β-lactoglobulina de la leche de vaca, y
con una actividad reductora del colesterol mayor que la de fármacos para tratar
la hipercolesterolemia. La administración del arroz a ratas de laboratorio
produjo una reducción notoria del LDL (“colesterol malo”) y un aumento del
HDL (“colesterol bueno”). En 2011 logró producir cantidades mayores de
lactostatina en el arroz GM. Posteriormente en 2014 publicó un nuevo estudio con
un enfoque distinto: se produjo una acumulación en el grano de arroz de la
sub-unidad alfa de la “beta-conglycinina”, una proteína de la soya con
actividad reductora del colesterol. La administración del arroz a ratas de
laboratorio produjo una signficativa reducción del LDL en el plasma
sanguíneo.
·
Alergia: En
2009 desarrolló un arroz
GM que tuvo éxito en eliminar la alergia al polen
del cedro, causante de una fuerte reacción alérgica en el 20% de los
ciudadanos japoneses. El arroz GM bloquea los síntomas como el goteo
nasal y los estornudos que produce la alergia al polen del cedro japonés,
a través de una modificación genética que produce las siete proteínas
del polen de cedro responsables de las reacciones alérgicas más graves.
Una vez en el intestino, las proteínas “amortiguan” la respuesta alérgica
a través de la llamada “tolerancia oral”, un proceso controlado por los
ganglios linfáticos, por el cual el sistema inmune “aprende” a no reaccionar de
forma exagerada a elementos que reconoce como extraños, en este caso
el polen. El arroz fue probado en macacos, los
cuales no presentaron ningún síntoma de alergia al polen de cedro, ni
tampoco efectos secundarios por su consumo. Los científicos concluyeron
que este tipo de arroz es seguro de usar como un antihistamínico para
controlar la alergia al polen de cedro.
·
Asma
bronquial: En 2009 trabajó en el desarrollo de un arroz GM que en su grano expresaba
una fracción de un antígeno de un ácaro del polvo (Dermatofagoides
pteronyssinus). Este arroz se administró en la alimentación de ratas
(funcionando como “vacuna oral” al igual que para la alergia), y logró reducir
significativamente ciertas citoquinas, así como diversas inmunoglobulinas
y leucocitos que proliferan en las vías respiratorias
durante el asma bronquial. En 2011 publicó un nuevo estudio donde
replicó estos resultados.
4. Manifiesto vegano ¿por qué debemos apoyar los alimentos transgénicos y
la investigación en biotecnología?
Si necesitásemos un pescado, no sería necesario matar
a ninguno para tener su ADN, solamente se necesita una célula y se puede
utilizar PCR (reacción en cadena de la polimerasa) para hacer miles de copias
del gen en cuestión, para la I+D (investigación y desarrollo). No hagamos que
lo perfecto sea enemigo de lo bueno; no obstante, en este caso los genes para
producir omega-3 en cuestión llegarían a partir de algas – ya que los peces no
los tienen. Sin embargo, el punto todavía se aplica a cualquier cultivo
modificado con genes que se encuentran originalmente en animales.
Por otra parte, los rasgos que
permiten preservar rendimientos, como la proteína Bt y la tolerancia a
herbicidas, permite a los cultivos vencer pestes como insectos
y malas hierbas de forma segura y efectiva, y hay cientos de estudios independientes para probarlo. Esto
significa que menos tierra es necesaria para la agricultura, permitiendo de
esta forma más hábitats para los animales alrededor del mundo.
Además de eso la papa Innate de
la empresa Simplot resiste el pardeamiento, los
machucones y permite su almacenamiento a largo plazo, y
recientemente se le sumó resistencia al hongo del tizón tardío, todo
con el sello de
aprobación de la FDA.
Estas características significan menos
fungicidas, menos pérdidas de alimentos (en el campo, en la tienda y en el
hogar), menos tierra necesaria para producir la misma cantidad de papas y
cultivos más accesibles para el consumidor. Todos estos rasgos
son buenos para la optimización de la agricultura para el medio ambiente y los
consumidores, y son solamente algunos ejemplos de rasgos que pueden tener y
están siendo utilizados en estos momentos. Imagine como podría ser si dejamos
de dificultar esta increíble tecnología con regulaciones onerosas.
Podríamos hacer mucho bien al mundo de la agricultura con innovaciones
beneficiosas.
Adicionalmente la
biotecnología podría generar productos animales sintéticos. Ya
utilizamos levadura y bacterias modificadas para producir todo tipo de
sustancias valiosas, desde insulina hasta las vitaminas en los comprimidos que
yo personalmente uso en lugar de muchos alimentos. También se utilizan en la
fabricación de muchos alimentos comunes, como casi todo el queso duro hecho en
el mundo y muchas cervezas, aunque muchas leyes de etiquetado de OGM eximen a
estos alimentos. El cuajo utilizado en el proceso de fabricación del queso
solía provenir de terneros, haciendo que los microorganismos modificados sean
una fuente que implica menos sufrimiento. No hay razón por la
cual no deberíamos usar esta misma biotecnología para producir
proteína de leche para hacer queso “libre de vacas” o para
acelerar el crecimiento de cultivos celulares para hacer carnes sintéticas de
laboratorio.
De hecho muchos grupos están trabajando en estos
proyectos, y algunos no implican la ingeniería genética en absoluto. Memphis
meats, New Wave Foods, y muchos otros grupos están haciendo el trabajo
admirable de sacar a los animales de la agricultura, mientras alimentan al
mundo de una forma más eficiente. Es extremadamente lamentable que la mayoría de los
que se oponen en el camino hacía estos objetivos sean veganos, y que la
ideología naturalista y el dogma reemplace su oposición a la explotación animal.
Biopsias inofensivas permiten la
colección de células de animales donantes, y estas células se pueden utilizar
para hacer toneladas de carne de hamburguesa. Si, leíste bien. La universidad
de Maastricht en los Países Bajos tiene una excelente página de preguntas
frecuentes sobre la carne cultivada en laboratorio. Incluso si la
tecnología implicara la muerte de algunos animales para cosechar el medio del
sustrato, no cambia el hecho de que es un beneficio neto para evitar la muerte
de animales. Esta tecnología podría reducir el número de muertos
desde el inimaginable número que hay hoy en día (trata de imaginar 10.000.000
muertes por año, es literalmente inimaginable), hacía un número de muertes
muchísimo menor. Otra vez no hagamos lo perfecto enemigo
de lo bueno, siendo puristas solamente vamos a perjudicar a los animales.
Otras tecnologías como las células madres
pluripotente inducidas (células adultas transformadas en células madres)
pueden sacar la implicancia de usar unos pocos animales en el cultivo
celular y reducirlo hasta casi nada. Los científicos ya están desarrollando métodos de moldes a base de
gel para remplazar el colágeno usado normalmente, junto con medios de cultivos
libres de suero bovino fetal. La agricultura celular está
progresivamente abandonando la dependencia de los animales para producir
comida para alimentar el mundo. Es importante para los veganos apoyar este tipo de
tecnologías para respaldar la investigación que podría mejorar aún más. No puedo hacer suficiente hincapié en el punto de
que ser puristas solamente perjudicará la causa, podemos hacer que la
agricultura celular dependa lo menos posibles de animales, y, por lo
tanto, sería un beneficio neto para los animales.
5.
Éxitos
transgénicos: la insulina
Desde su descubrimiento, la insulina se ha convertido en una de
las moléculas más estudiadas de la historia de la medicina. Como todos sabemos,
la insulina es una proteína relacionada con la diabetes, una
enfermedad que afecta a un amplio porcentaje de la población.
No obstante, el
vínculo entre insulina y diabetes no ha estado siempre tan claro, de modo que
inicialmente el único tratamiento conocido para controlar la diabetes era la
ingestión de una dieta baja en carbohidratos y alta en proteínas y grasas, que
actúan retrasando la asimilación de los azúcares.
No fue hasta 1922
cuando se administró por primera vez insulina para tratar la diabetes,
concretamente un extracto de hígado de ganado que, debido a las impurezas
presentes, producía grandes reacciones alérgicas. Los experimentos avanzaron,
intentando encontrar la dosis exacta necesaria para una correcta respuesta del
organismo, obteniendo resultados más o menos satisfactorios.
La revolución se
inicia en 1926, año en que se consigue la cristalización de la proteína (1).
Posteriormente, en 1955, Sanger consigue descifrar su composición (2),
obteniendo que estaba formada por dos cadenas de 21 y 30 aminoácidos (cadenas A
y B, respectivamente) unidas por puentes disulfuro establecidos
entre varios residuos de cisteína. El conocimiento de la secuencia y estructura
de una molécula es vital, pues ayuda a entender cómo funciona en el organismo,
las interacciones que se producen… Hay que destacar que la insulina fue una de
las primeras proteínas cristalizadas, y la primera en ser secuenciada.
Por aquel entonces, 60 años después del primer ensayo realizado
en humanos, la insulina que se administraba a los diabéticos se obtenía de
vacas y cerdos, con un efecto muy similar al producido por la variante humana,
pero también con numerosos problemas de tipo alérgico derivados de las
impurezas con las que se obtenía, como por ejemplo erupciones cutáneas. En
1963, la insulina se convirtió en la primera proteína en ser sintetizada in vitro, por Meinhofer y
colaboradores(3) , pero con un
rendimiento bastante pobre, lo que impedía su utilización masiva contra la
diabetes.
Así llegamos a la
insulina recombinante ya
que, en el año 1978, gracias al desarrollo de la ingeniería genética se
consigue la síntesis de la insulina mediante técnicas biotecnológicas4 (una vez más, es la primera
proteína en la que se llevan a cabo).
El procedimiento
llevado a cabo fue muy ingenioso, utilizando las bacterias Escherichiacoli(E. coli para
los amigos) como factorías en miniatura para producir de forma separada las
cadenas A y B de la insulina humana, introduciendo para ello los genes que las
codifican en las bacterias mediante un vector (pBR322).
Posteriormente se llevaba a cabo la purificación, plegamiento y unión in
vitro de las cadenas, mediante la oxidación de las cisteínas
para formar los puentes disulfuro de la proteína activa.
El resultado fue una insulina humana (denominada comercialmente Humulin),
más barata de producir, potente y segura, ya que no mostraba los problemas que
producían las homólogas animales. Empezó a distribuirse a principios de los
años 80 como tratamiento contra la diabetes, siendo (una vez más) la primera
proteína recombinante aprobada como medicamento.
Hoy
en día, prácticamente todos los diabéticos son tratados con algún tipo de
insulina recombinante, pues se han conseguido numerosos
análogos con diferentes cualidades (de efecto retardado, más potente…).
No obstante, la
investigación no termina aquí. En los últimos años se está consiguiendo que
otros organismos genéticamente modificados produzcan insulina humana, con
numerosas ventajas. Por ejemplo, científicos argentinos han obtenido vacas
transgénicas que producen leche enriquecida en pro-insulina humana5, que evitarían
tener que purificar la proteína, pues únicamente habría que consumir la leche.
Lo mismo ocurre con el cártamo (Carthamus tinctorius L., azafrán bastardo), que se ha modificado para
que produzca insulina humana en sus semillas.
- BIBLIOGRAFÍA
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