Le betalaine sono una classe di pigmenti vegetali responsabili del caratteristico colore rosso-violetto (betacianina) o giallo (betaxantina) di alcuni frutti e verdure. Questi pigmenti naturali, solubili in acqua e contenenti azoto sono comunemente usati come coloranti alimentari.
Recentemente, i risultati della ricerca hanno portato alla ribalta il forte potenziale antiossidante delle betaline, rendendole potenziali candidati per la produzione di alimenti salutari e per combattere varie malattie. Al momento, le betaline sono prodotte solo in piante dell’ordine Caryophyllales e funghi superiori. Quindi, l’ingegneria metabolica è stata esplorata per modificare geneticamente le piante coltivabili non Caryophyllales, per migliorare la produzione e la scalabilità di questi pigmenti.
Sebbene nel corso degli anni siano state sviluppate piante transgeniche che accumulano betalaina, le loro applicazioni nella produzione di risorse alimentari sanitarie devono ancora essere esplorate.
Per colmare questa lacuna, un gruppo di ricerca collaborativo della Tokyo University of Science (TUS) e dell’Iwate Biotechnology Research Center, in Giappone, guidato dal Professor Gen-ichiro Arimura della TUS, ha tentato di modificare geneticamente le piante di patate e pomodori per produrre betacianina. Il loro scopo era testare l’efficacia terapeutica della betacianina prodotta da pomodori e patate contro modelli murini di colite e macrofagi che inducono infiammazione.
Le loro scoperte sono state pubblicate su Biotechnology & Bioengineering il 26 gennaio 2023.
Discutendo i risultati di questo studio, il Prof. Arimura afferma: “Abbiamo progettato con successo tuberi di patata e frutti di pomodoro per co-esprimere i geni della biosintesi della betacianina [geni per CYP76AD1 da Beta vulgaris, DOD (DOPA 4,5-diossigenasi) e 5GT (ciclo-DOPA 5-O-glucosiltransferasi) da Mirabilis jalapa] sotto il controllo di idonei promotori. Ciò ha migliorato l’accumulo endogeno di betanina e isobetanina, due tipi comuni di betacianina, in queste verdure transgeniche. L’accumulo di questi pigmenti li ha fatti apparire di colore rosso scuro alla maturazione, rispetto alle loro controparti selvatiche.
Poiché i macrofagi svolgono un ruolo importante in diverse malattie infiammatorie, il team ha ulteriormente testato l’efficacia terapeutica di queste verdure transgeniche in cellule simili ai macrofagi (RAW264.7), in seguito alla stimolazione della risposta immunitaria da parte dei lipopolisaccaridi (LPS). I ricercatori hanno osservato che gli estratti del frutto del pomodoro transgenico esercitavano una maggiore attività antinfiammatoria rispetto alle loro controparti wild-type. Ciò è stato attribuito a una diminuzione della trascrizione stimolata da LPS del gene della citochina proinfiammatoria, un gene Tnf-α, all’interno delle cellule transgeniche.
“Questi risultati erano in linea con gli effetti antinfiammatori del pomodoro transgenico che abbiamo osservato nell’intestino di modelli murini con colite indotta da destrano solfato di sodio (DSS). È stato osservato un netto miglioramento della perdita di peso corporeo e dell’indice di attività della malattia attraverso la soppressione della trascrizione stimolata dal DSS dei geni proinfiammatori – geni per Tnf-α, Il6 e Cox-2”, aggiunge il Prof. Arimura, mentre discute i risultati derivati dall’altro esperimento sui topi. Inoltre, l’azione additiva e sinergica della betacianina con i componenti naturali della frutta (come il licopene nel pomodoro) ha ulteriormente potenziato il miglioramento della colite nei modelli murini. È interessante notare che mentre sono stati osservati effetti antinfiammatori significativi con estratti di pomodoro transgenico a diluizioni 100-1000 volte, questo non era il caso delle patate transgeniche, nonostante la produzione sostanziale di betanina e isobetanina. Si ipotizza che la ragione di ciò sia la presenza di antagonisti sconosciuti nelle patate transgeniche che agiscono contro la funzione antinfiammatoria della betacianina, ma deve ancora essere confermata.
Vedi anche:La storia del pomodoro viola
“Si è scoperto che i pomodori geneticamente modificati per produrre betacianine hanno effetti sostanziali sulla salute. Sebbene esistano fonti vegetali naturali di betalaine come le barbabietole, questi pigmenti dimostrano una scarsa stabilità alle alte temperature e al pH estremo. Ciò indica che le linee di pomodori transgeniche che producono betacianina hanno maggiori probabilità di essere efficaci come alimenti salutari se ingerite allo stato grezzo», riassume il Prof. Arimura.
Quali sono le potenziali applicazioni di questi risultati?. Aggiunge inoltre: “Sebbene non vi sia alcuna coltivazione commerciale di colture commestibili geneticamente modificate in Giappone, prevediamo che le loro applicazioni come alimenti salutari attraverso la produzione in fabbriche di piante chiuse e altre strutture porteranno all’uso diffuso di piante ricombinanti in Giappone“.
“Siamo fiduciosi che la betalaina diventerà presto una strada promettente per migliorare la produzione commerciale di alimenti salutari che aumenteranno l’approvvigionamento alimentare conferendo contemporaneamente benefici per la salute ai consumatori”, conclude il ricercatore.
