I ricercatori mirano a ridurre il contenuto di glutine nel grano per renderlo meno allergenico per le persone con malattia celiaca e sensibilità al glutine. Credito:Jonathan Windham
Il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti identifica un gruppo di "otto grandi" alimenti che causano il 90% delle allergie alimentari. Tra questi alimenti ci sono il grano e le arachidi.
Sachin Rustgi, membro della Crop Science Society of America, studia come possiamo utilizzare l'allevamento per sviluppare varietà meno allergeniche di questi alimenti. Rustgi ha recentemente presentato la sua ricerca al meeting annuale virtuale 2020 ASA-CSSA-SSSA.
Ovviamente, le reazioni allergiche causate dal grano e dalle arachidi possono essere prevenute evitando questi alimenti. "Anche se suona semplice, in pratica è difficile", afferma Rustgi.
Evitare il grano e le arachidi significa perdere opzioni alimentari sane. Questi due alimenti sono centrali nutrizionali.
Il grano è una grande fonte di energia, fibre e vitamine. Le arachidi forniscono proteine, grassi buoni, vitamine e minerali.
"Le persone con allergie alimentari possono sforzarsi di evitare gli alimenti, ma è anche possibile l'esposizione accidentale a un allergene", afferma Rustgi. L'esposizione agli allergeni può portare al ricovero in ospedale, soprattutto per le persone con allergie alle arachidi.
"Per altri, evitare il grano e le arachidi non è facile per motivi geografici, culturali o economici", spiega Rustgi.
L'elettroforesi è una tecnica scientifica utilizzata per separare molecole di DNA o proteine. Il modo in cui le molecole viaggiano attraverso il gel, mostrato qui, aiuta gli scienziati a comprendere caratteristiche importanti. Credito:Jonathan Windham
Rustgi e i suoi colleghi stanno utilizzando la selezione vegetale e l'ingegneria genetica per sviluppare varietà di grano e arachidi meno allergizzanti. Il loro obiettivo è aumentare le opzioni alimentari per le persone con allergie.
Per il grano, i ricercatori si concentrano su un gruppo di proteine, chiamato glutine.
Il glutine nella farina per pane rende l'impasto elastico. Il glutine contribuisce anche alla consistenza gommosa del pane.
Ma il glutine può causare una reazione immunitaria per le persone con malattia celiaca. Inoltre, altri sperimentano una sensibilità al glutine non celiaca, che porta a una varietà di sintomi avversi.
I ricercatori hanno cercato di allevare varietà di grano con un contenuto di glutine inferiore. La sfida, in parte, risiede nella natura complicata della genetica del glutine. Le informazioni necessarie per produrre il glutine sono incorporate nel DNA delle cellule del grano.
Ma il glutine non è una singola proteina:è un gruppo di molte proteine diverse. Le cellule di istruzioni necessarie per produrre le singole proteine del glutine sono contenute all'interno di geni diversi.
Nel grano, questi geni del glutine sono distribuiti su tutto il DNA di una cellula. Poiché così tante porzioni del DNA svolgono un ruolo nella creazione del glutine, è difficile per i coltivatori allevare varietà di grano con livelli di glutine più bassi.
I batteri che crescono in questa capsula di Petri possono aiutare a trasferire il materiale genetico da una pianta all'altra. Questo metodo in biotecnologia è chiamato tecnologia del DNA ricombinante. Credito:Jonathan Windham
"Quando abbiamo iniziato questa ricerca, una domanda importante era se sarebbe stato possibile lavorare su una caratteristica controllata da così tanti geni", afferma Rustgi.
Per le arachidi, la situazione è simile. Le arachidi contengono 16 diverse proteine riconosciute come allergeni.
"Non tutte le proteine delle arachidi sono ugualmente allergizzanti", afferma Rustgi. Quattro proteine innescano una reazione allergica in più della metà degli individui sensibili alle arachidi.
Come i geni del glutine nel grano, i geni allergeni delle arachidi sono diffusi in tutto il DNA delle arachidi.
"Influire su così tanti obiettivi non è un compito facile, anche con la tecnologia attuale", afferma Rustgi.
Rustgi e il team di ricerca stanno testando molte varietà di grano e arachidi per trovare quelle che sono naturalmente meno allergizzanti di altre.
Queste varietà a basso contenuto allergenico possono essere allevate con varietà di colture che hanno caratteristiche desiderabili, come rese elevate o resistenza ai parassiti. L'obiettivo è sviluppare frumento a basso contenuto allergenico che possa essere coltivato commercialmente.
Oltre ai tradizionali sforzi di allevamento, Rustgi utilizza anche l'ingegneria genetica per ridurre le proteine allergeniche nel grano e nelle arachidi.
Ad esempio, una tecnologia chiamata CRISPR consente agli scienziati di apportare modifiche molto precise al DNA di una cellula.
Rustgi sta usando CRISPR per colpire i geni del glutine nel grano. I recenti miglioramenti nella tecnologia CRISPR consentono ai ricercatori di prendere di mira molti geni contemporaneamente.
I geni presi di mira da CRISPR vengono modificati o mutati. Ciò significa che le cellule non possono più "leggere" questi geni per produrre le proteine specifiche.
“Interrompere i geni del glutine nel grano potrebbe produrre grano con livelli di glutine significativamente più bassi. Un approccio simile funzionerebbe con le noccioline", afferma Rustgi.
Altri approcci includono la comprensione di come la produzione di glutine è regolata nelle cellule di grano. A quanto pare, una proteina funge da "regolatore principale" per molti geni del glutine.
Questo è importante perché l'interruzione di questo regolatore principale potrebbe portare a quantità ridotte di glutine nel grano. Mirare a un singolo gene è molto più facile che cercare di distruggere i diversi geni del glutine.
"Il grano e le arachidi sono le principali fonti di proteine per molti, specialmente per coloro che vivono in condizioni di carenza di risorse", afferma Rustgi. "Trovare modi convenienti per rendere frumento e arachidi a disposizione di tutti è molto importante."
Lo sviluppo di grano e arachidi con livelli di allergeni ridotti è un passo fondamentale verso questo obiettivo.
"Queste colture ridurranno anche l'esposizione accidentale agli allergeni", afferma Rustgi. "Inoltre, limiterebbero la gravità delle reazioni in caso di esposizione".
Sachin Rustgi è ricercatore presso la Clemson University. Questo lavoro è stato sostenuto da South Carolina e National Peanut Boards, Life Sciences Discovery Fund e Clemson University. L'incontro annuale ASA-CSSA-SSSA 2020 è stato ospitato dall'American Society of Agronomy, dalla Crop Science Society of America e dalla Soil Science Society of America.
