Los investigadores tienen como objetivo reducir el contenido de gluten en el trigo para que sea menos alergénico para las personas con enfermedad celíaca y sensibilidad al gluten. Crédito:Jonathan Windham
El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos identifica un grupo de "ocho grandes" alimentos que causan el 90 % de las alergias alimentarias. Entre estos alimentos se encuentran el trigo y el maní.
Sachin Rustgi, miembro de la Crop Science Society of America, estudia cómo podemos usar la reproducción para desarrollar variedades menos alergénicas de estos alimentos. Rustgi presentó recientemente su investigación en la reunión anual virtual ASA-CSSA-SSSA 2020.
Las reacciones alérgicas causadas por el trigo y los cacahuetes se pueden prevenir evitando estos alimentos, por supuesto. “Aunque suena simple, en la práctica es difícil”, dice Rustgi.
Evitar el trigo y los cacahuetes significa perder opciones de alimentos saludables. Estos dos alimentos son potencias nutricionales.
El trigo es una gran fuente de energía, fibra y vitaminas. Los cacahuetes aportan proteínas, grasas buenas, vitaminas y minerales.
“Las personas con alergias alimentarias pueden esforzarse por evitar los alimentos, pero también es posible la exposición accidental a un alérgeno”, dice Rustgi. La exposición a alérgenos puede conducir a la hospitalización, especialmente para las personas con alergias al maní.
“Para otros, evitar el trigo y los cacahuetes no es fácil por razones geográficas, culturales o económicas”, explica Rustgi.
La electroforesis es una técnica científica utilizada para separar moléculas de ADN o proteínas. La forma en que las moléculas viajan a través del gel, que se muestra aquí, ayuda a los científicos a comprender características importantes. Crédito:Jonathan Windham
Rustgi y sus colegas están utilizando el fitomejoramiento y la ingeniería genética para desarrollar variedades de trigo y maní menos alergénicas. Su objetivo es aumentar las opciones de alimentos para las personas con alergias.
Para el trigo, los investigadores se enfocan en un grupo de proteínas, llamado gluten.
El gluten en la harina de pan hace que la masa sea elástica. El gluten también contribuye a la textura masticable del pan.
Pero el gluten puede causar una reacción inmunológica en las personas con enfermedad celíaca. Además, otros experimentan sensibilidad al gluten no celíaca, lo que lleva a una variedad de síntomas adversos.
Los investigadores han estado tratando de producir variedades de trigo con menor contenido de gluten. El desafío, en parte, radica en la naturaleza complicada de la genética del gluten. La información necesaria para producir gluten está incrustada en el ADN de las células de trigo.
Pero el gluten no es una sola proteína, es un grupo de muchas proteínas diferentes. Las instrucciones que las células necesitan para producir las proteínas individuales del gluten están contenidas en diferentes genes.
En el trigo, estos genes del gluten se distribuyen por todo el ADN de una célula. Dado que tantas porciones del ADN juegan un papel en la creación del gluten, es difícil para los fitomejoradores obtener variedades de trigo con niveles más bajos de gluten.
Las bacterias que crecen en esta placa de Petri pueden ayudar a transferir material genético de una planta a otra. Este método en biotecnología se llama tecnología de ADN recombinante. Crédito:Jonathan Windham
“Cuando comenzamos esta investigación, una pregunta importante era si sería posible trabajar en una característica controlada por tantos genes”, dice Rustgi.
Para los cacahuetes, la situación es similar. Los cacahuetes contienen 16 proteínas diferentes reconocidas como alérgenos.
“No todas las proteínas de maní son igualmente alergénicas”, dice Rustgi. Cuatro proteínas desencadenan una reacción alérgica en más de la mitad de las personas sensibles al maní.
Al igual que los genes del gluten en el trigo, los genes de los alérgenos del maní se distribuyen por todo el ADN del maní.
"Afectar a tantos objetivos no es una tarea fácil, incluso con la tecnología actual", dice Rustgi.
Rustgi y el equipo de investigación están probando muchas variedades de trigo y maní para encontrar las que son naturalmente menos alergénicas que otras.
Estas variedades poco alergénicas se pueden reproducir con variedades de cultivos que tengan características deseables, como altos rendimientos o resistencia a plagas. El objetivo es desarrollar trigo de bajo contenido alergénico que pueda cultivarse comercialmente.
Además de los esfuerzos de mejoramiento tradicionales, Rustgi también está utilizando la ingeniería genética para reducir las proteínas alergénicas en el trigo y el maní.
Por ejemplo, una tecnología llamada CRISPR permite a los científicos realizar cambios muy precisos en el ADN de una célula.
Rustgi está utilizando CRISPR para atacar los genes del gluten en el trigo. Las mejoras recientes en la tecnología CRISPR permiten a los investigadores apuntar a muchos genes a la vez.
Los genes a los que se dirige CRISPR se modifican o mutan. Esto significa que las células ya no pueden "leer" estos genes para producir proteínas específicas.
“Alterar los genes del gluten en el trigo podría producir trigo con niveles significativamente más bajos de gluten. Un enfoque similar funcionaría con los cacahuates”, dice Rustgi.
Otros enfoques incluyen comprender cómo se regula la producción de gluten en las células de trigo. Resulta que una proteína sirve como un "regulador maestro" para muchos genes del gluten.
Eso es importante porque la interrupción de este regulador maestro podría conducir a cantidades reducidas de gluten en el trigo. Apuntar a un solo gen es mucho más fácil que tratar de alterar varios genes del gluten.
“El trigo y el maní son las principales fuentes de proteínas para muchos, especialmente para quienes viven en condiciones de escasez de recursos”, dice Rustgi. “Es muy importante encontrar formas asequibles de hacer que el trigo y el maní estén disponibles para todos”.
Desarrollar trigo y maní con niveles reducidos de alérgenos es un paso clave hacia este objetivo.
“Estos cultivos también reducirán la exposición accidental a alérgenos”, dice Rustgi. "Además, limitarían la gravedad de las reacciones si ocurriera la exposición".
Sachin Rustgi es investigador de la Universidad de Clemson. Este trabajo fue apoyado por Carolina del Sur y National Peanut Boards, Life Sciences Discovery Fund y Clemson University. La reunión anual de ASA-CSSA-SSSA 2020 fue organizada por la Sociedad Estadounidense de Agronomía, la Sociedad Estadounidense de Ciencias de Cultivos y la Sociedad Estadounidense de Ciencias del Suelo.
