Las betalaínas son una clase de pigmentos vegetales que son responsables del característico color rojo violeta (betacianina) o amarillo (betaxantina) de ciertas frutas y verduras. Estos pigmentos naturales, solubles en agua y que contienen nitrógeno se usan comúnmente como agentes colorantes para alimentos. Recientemente, los hallazgos de la investigación han puesto de relieve el fuerte potencial antioxidante de las betalaínas, lo que las convierte en candidatas potenciales para producir alimentos saludables y combatir diversas enfermedades. Actualmente, las betalaínas solo se producen en plantas del orden Caryophyllales y hongos superiores. Por lo tanto, se ha explorado la ingeniería metabólica para modificar genéticamente plantas cultivables no Caryophyllales, para mejorar la producción y escalabilidad de estos pigmentos.
Aunque se han desarrollado plantas transgénicas acumuladoras de betalaína a lo largo de los años, aún no se han explorado sus aplicaciones en la producción de recursos alimentarios para el cuidado de la salud.
Para abordar esta brecha, un equipo de investigación colaborativo de la Universidad de Ciencias de Tokio (TUS) y el Centro de Investigación de Biotecnología Iwate, Japón, dirigido por el profesor Gen-ichiro Arimura de TUS, intentó modificar genéticamente plantas de papa y tomate para producir betacianina. Su objetivo era probar la eficacia terapéutica de tomates y patatas productores de betacianina frente a modelos murinos de colitis y macrófagos que inducen inflamación. Sus hallazgos se publicaron en Biotechnology & Bioengineering el 26 de enero de 2023. Al analizar los resultados de este estudio, el profesor Arimura dice : « Diseñamos con éxito tubérculos de papa y frutos de tomate para coexpresar genes de biosíntesis de betacianina bajo el control de promotores adecuados. Esto mejoró la acumulación endógena de betanina e isobetanina, dos tipos comunes de betacianina, en estos vegetales transgénicos. La acumulación de estos pigmentos los hizo aparecer de color rojo oscuro al madurar, en comparación con sus contrapartes de tipo salvaje ».
Dado que los macrófagos desempeñan un papel importante en varias enfermedades inflamatorias, el equipo probó la eficacia terapéutica de estos vegetales transgénicos en células similares a macrófagos (RAW264.7), luego de la estimulación de la respuesta inmune por lipopolisacáridos (LPS). Observaron que los extractos de la fruta del tomate transgénico ejercían una mayor actividad antiinflamatoria en comparación con sus contrapartes de tipo salvaje. Esto se atribuyó a una disminución en la transcripción estimulada por LPS del gen de la citocina proinflamatoria, un Tnf-? gen, dentro de las células transgénicas.
« Estos hallazgos coincidieron con los efectos antiinflamatorios del tomate transgénico que observamos en los intestinos de modelos murinos con colitis inducida por sulfato de dextrano sódico (DSS). Se observó una marcada mejora en la pérdida de peso corporal y el índice de actividad de la enfermedad a través de la supresión de la transcripción estimulada por DSS de genes proinflamatorios, genes para Tnf-?, Il6 y Cox-2 », agrega el profesor Arimura, mientras analiza los resultados derivados del otro experimento en ratones. Además, la acción aditiva y sinérgica de la betacianina con los componentes naturales de la fruta (como el licopeno del tomate) impulsó aún más la mejora de la colitis en modelos murinos. Curiosamente, si bien se observaron efectos antiinflamatorios significativos con extractos de tomate transgénico en diluciones de 100-1000 veces, este no fue el caso con las papas transgénicas, a pesar de la producción sustancial de betanina e isobetanina. Se especula que la razón de esto es la presencia de antagonistas desconocidos en las papas transgénicas que actúan contra la función antiinflamatoria de la betacianina, pero aún no se ha confirmado.
« Se descubrió que los tomates modificados genéticamente para producir betacianinas tienen efectos sustanciales en la promoción de la salud. Aunque existen fuentes vegetales naturales de betalaínas, como la remolacha, estos pigmentos demuestran poca estabilidad a altas temperaturas y pH extremo. Esto indica que es más probable que las líneas de tomates transgénicos que producen betacianina ser efectivos como alimentos saludables cuando se ingieren en su estado crudo », resume el Prof. Arimura.
¿Cuáles son las posibles aplicaciones de estos hallazgos? Y agrega : « Aunque no hay cultivo comercial de cultivos comestibles genéticamente modificados en Japón, esperamos que sus aplicaciones como alimentos saludables a través de la producción en fábricas de plantas cerradas y otras instalaciones conduzcan al uso generalizado de plantas recombinantes en Japón ».
Estamos seguros de que la ingeniería de betalaína pronto se convertirá en una vía prometedora para mejorar la producción comercial de alimentos saludables, que aumenten el suministro de alimentos y, al mismo tiempo, brinden beneficios para la salud de sus consumidores.