Projecte H2020 CHIC: La xicoira com a cultiu multiusos per a fibra dietètica i terpens medicinals
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2018 -2022
- Pressupost assignat 6.999.596,25 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament Horitzó 2020
- Web del projecte Proyecto CHIC
La xicoira és un cultiu relativament poc estudiat, per la qual cosa els protocols d'edició genètica es van haver de desenvolupar pràcticament des de zero. Es van desenvolupar variants dels mètodes CRISPR que difereixen a l'abast i la manera com s'utilitza l'ADN per administrar el sistema CRISPR que genera les edicions genòmiques. Aquests mètodes es van avaluar sistemàticament per determinar-ne l'eficiència i la seguretat, estudiant la possible edició fora d'objectiu en cada cas. No es van detectar mutacions fora d'objectiu causades pel sistema CRISPR en cap dels mètodes utilitzats ni en cap de les línies analitzades. Quan es va utilitzar ADN per administrar el sistema CRISPR mitjançant una transformació estable, en algunes plantes es van observar diferents edicions dins la mateixa planta. Aparentment, el complex CRISPR integrat de forma estable continua realitzant edicions als llocs objectiu restants mentre la planta es desenvolupa. Quan es va administrar ADN amb el sistema CRISPR de forma transitòria, a més de les edicions previstes, en algunes plantes també es van trobar fragments d'ADN CRISPR integrats involuntàriament al genoma.
En tots dos casos, aquestes plantes es poden reconèixer i descartar. Quan el sistema CRISPR es va administrar com un complex proteic en lloc d'a través de l'ADN, només es van produir modificacions als llocs objectiu previstos. Això fa que aquest mètode sigui molt interessant per a aplicacions comercials. Els mètodes es van implementar per generar una multitud de varietats de xicoira: varietats amb més qualitat d'inulina saludable, ja que se'n preveu la degradació a la tardor, així com varietats amb un contingut reduït de terpens amargs, cosa que facilita enormement l'extracció d'inulina. A més, es van crear varietats que acumulen terpens específics amb potencial interès per a ús medicinal. Aquest darrer es va guiar per bioassajos que han identificat terpens d'arrels de xicoira amb una activitat antiinflamatòria i antimicrobiana molt interessant. Finalment, es va interrompre l'autoincompatibilitat de la xicoira, simplificant l'encreuament i permetent una reproducció més eficient. A través d'aquests experiments, es va generar coneixement científic sobre la biologia de la xicoira i, en particular, sobre els compostos bioactius, la biosíntesi i l'emmagatzematge.
Un grup assessor de parts interessades, format per representants de la indústria, el món acadèmic, l'agricultura i els usuaris finals, va interactuar amb el consorci CHIC durant tot el període del projecte. A més, les consultes amb un espectre més ampli de parts interessades que abasta tota la cadena de valor agrícola i alimentària, així com amb legisladors i organismes reguladors, van contribuir a aclarir els factors que dificulten i faciliten la innovació en plantes editades genèticament en general i en la xicoira d'arrel en particular. Es van avaluar escenaris que difereixen en aspectes com si la xicoira editada mitjançant CRISPR està regulada com OGM o no, i quin tipus de productes se n'aïllen, en funció dels seus impactes socioeconòmics i ambientals al llarg de tota la cadena de valor. Aquests resultats demostren que la producció d'inulina i/o terpens basada en les noves variants de xicoira genera més ocupació, més valor afegit i redueix les emissions de gasos d'efecte hivernacle i la demanda d'energia primària en comparació del procés actual. Es va fer especial èmfasi en la comunicació sobre el projecte CHIC i els seus objectius.
Es va crear un lloc web amb accés a fulletons, butlletins informatius i vídeos explicatius, així com canals a xarxes socials. Els artistes van visitar laboratoris i van crear obres d?art que van permetre un altre tipus d?interacció amb el públic general. Es va desenvolupar un joc educatiu (MyChicFarm) i els socis de CHIC van visitar escoles i van organitzar taules rodones adreçades especialment als joves. CHIC també va supervisar la normativa mundial sobre edició genòmica. En el cas de la UE, el Tribunal de Justícia de la Unió Europea va dictaminar que totes les plantes editades genèticament estan regulades com a OMG. L'àmbit regulatori està canviant ràpidament actualment amb grans diferències entre continents i països. El projecte demostra clarament que les prometedores aplicacions alimentàries només seran impulsades per les empreses de la UE si es modifica l'estatus regulador de certes plantes editades genèticament.
CHIC, el Consorci d'Innovació a Xicoria, va ser un projecte altament multidisciplinari l'objectiu del qual va ser desenvolupar l'edició genòmica (CRISPR) per convertir la xicoira en un cultiu del qual es puguin extreure múltiples productes beneficiosos per a la salut humana. Simultàniament, es va buscar la interacció amb diverses parts interessades per demanar les seves opinions sobre les vies d'innovació desenvolupades.
La xicoira es cultiva en una superfície relativament petita, principalment al sud dels Països Baixos, Bèlgica i el nord de França. De les seves arrels se n'extreu la fibra dietètica inulina, que s'utilitza com a ingredient en productes com iogurts i barretes per estimular la salut intestinal i servir com a edulcorant no calòric. Les arrels de xicoira també acumulen terpens, però aquests es rebutgen com a residus de l'extracció d'inulina a causa del seu sabor amarg. Atès que els terpens d'altres plantes tenen propietats molt interessants per a la salut, es va investigar el potencial de l'edició genòmica per convertir la xicoira en un cultiu multipropòsit del qual es puguin extreure inulina millorada i terpens beneficiosos. El desenvolupament de noves varietats de xicoira mitjançant el fitomillorament convencional pot trigar fàcilment entre una i dues dècades.
A més, la xicoira és autoincompatible, cosa que dificulta les cruïlles en els programes de fitomillorament. Per tant, ledició genòmica pot marcar la diferència. Als debats públics, l'edició genòmica sol generar grans expectatives, així com fortes inquietuds. Per això, CHIC es va proposar d'involucrar una àmplia gamma d'actors clau per conscienciar i debatre qüestions relacionades tant amb les varietats de xicoira desenvolupades al projecte com amb l'edició genòmica en general. CHIC va avaluar diversos mètodes d'edició genòmica quant a eficiència i seguretat, i va investigar possibles escenaris d'ús comercial per a aquestes línies de xicoira editades, considerant-ne l'impacte ambiental, regulatori, socioeconòmic i social en general. CHIC es va esforçar per comunicar-se obertament mitjançant la implementació de mètodes de comunicació innovadors. Per exemple, els artistes s'han familiaritzat amb les tècniques d'edició genòmica i han expressat opinions i opinions en obres d'art per impulsar un debat públic més ampli.
CHIC és el Consorci d'Innovació de Xicoira.
El seu objectiu és:
- Implementar Noves Tècniques de Millora Vegetal (NPBT) a la xicoira per establir-la com un cultiu multipropòsit per a la producció de productes relacionats amb la salut amb clars beneficis per als consumidors.
Desenvolupar vies de coinnovació amb les parts interessades per a tecnologies innovadores, com les NPBT.
CHIC desenvoluparà quatre NPBT diferents. S'utilitzaran per dirigir bioprocessos a la xicoira i mobilitzar el seu potencial poc explorat per produir prebiòtics immunomoduladors i terpens medicinals.
Els NPBT conceptualment diferents s'avaluaran pel que fa al potencial tecnològic, els riscos, el marc regulador i els seus impactes socioeconòmics. Això es farà en estreta consulta amb un Grup Assessor de Parts Interessades (SAG) compost per parts interessades rellevants de la indústria i la societat. Les activitats i els resultats del projecte en curs es discutiran amb les parts interessades i es comunicaran al públic interessat utilitzant mètodes innovadors que inclouen la comunicació cultural i la vinculació de l'art amb la ciència.
En aquest context, CHIC desenvoluparà dos casos de negoci en diferents àrees d'aplicació: la inulina com a ingredient alimentari saludable i els terpens com a compostos medicinals. Aquest esforç requereix un enfocament altament interdisciplinari amb experiència en ciències moleculars, economia, arts, ciències socials i humanitats i legislació. L'associació inclou tres PIME i un usuari final de xicoira, i la col·laboració internacional s'estableix mitjançant un institut de recerca a Nova Zelanda. El SAG juga un paper crucial a la consulta en totes les fases i activitats del projecte. Mitjançant aquest enfocament de coinnovació, el nostre objectiu és contribuir al lideratge en innovació de recerca responsable i promoure una millor comprensió de la biotecnologia vegetal. La xicoira s'impulsarà com un cultiu robust d'usos múltiples, tolerant a condicions ambientals adverses del que es poden extreure compostos bioactius, contribuint a l'agricultura sostenible ia una economia de base biològica.
Actualment, la xicoira es cultiva pels seus probiòtics naturals, però els científics estan investigant l'enorme varietat de compostos medicinals que podrien obtenir-se de la planta. Els humans han apreciat les varietats de xicoira durant segles, gaudint-les pel seu característic sabor amarg (per exemple, l'endívia) i també per les flors blaves. La xicoira d'arrel es cultiva per obtenir inulina, un probiòtic natural que estimula el sistema immunitari. No obstant això, aquesta planta té un potencial molt més gran.
La xicoira acumula de forma natural grans quantitats de terpens, compostos naturals que les plantes utilitzen per defensar-se dels herbívors o atraure pol·linitzadors. Els terpens també tenen una àmplia gamma de propietats medicinals, cosa que els converteix en una font prometedora per a nous medicaments. El projecte CHIC, finançat amb fons europeus, va investigar el potencial de les tècniques avançades d'edició genòmica per ajudar la xicoira a assolir el seu màxim potencial. El consorci CHIC va treballar per millorar la qualitat de la xicoira i adaptar-la per produir tant inulina més saludable com quantitats suficients de terpens medicinals. «Encara que molts terpens d'altres plantes tenen propietats medicinals, les propietats medicinals dels terpens de la xicoira eren en gran mesura desconegudes», afirma Dirk Bosch, cap de grup de sistemes metabòlics aplicats a la Universitat i Investigació de Wageningen i coordinador del projecte CHIC.
El projecte CHIC va demostrar que la xicoira pot produir eficaçment no només fibres alimentàries saludables, sinó també terpens amb usos medicinals. «És probable que també pugui produir terpens per a altres aplicacions, com cosmètics, fitosanitaris naturals i fins i tot per a la fabricació de rellotges per a biopolímers», explica Bosch. «Una fàbrica ecològica de base biològica», afegeix. La xicoira es troba amb CRISPR Desenvolupar una nova varietat vegetal mitjançant fitomillorament convencional pot portar dècades. CHIC va buscar desenvolupar noves varietats en un termini més curt, utilitzant l'edició genòmica per transformar la xicoira en un cultiu multipropòsit capaç de produir inulina dietètica i terpens bioactius. A través del projecte, el consorci CHIC va avaluar tècniques d'edició genòmica, com diferents variacions de CRISPR Cas, que funciona com una tisora molecular per fer petits canvis al genoma d'un organisme.
El projecte es va basar en tres pilars: el desenvolupament i la implementació de protocols CRISPR per a la xicoira; la investigació sobre la seguretat i limpacte socioeconòmic i ambiental de les noves varietats; i, finalment, la comunicació amb les parts interessades i el públic en general. Avançant en el coneixement de la xicoira A causa del limitat termini del projecte, l'equip no va poder cultivar prou varietats amb genoma editat a una escala prou gran com per permetre experiments biomèdics exhaustius. Tot i això, les anàlisis del material disponible van confirmar l'acumulació de productes amb propietats saludables, ja conegudes o recent descobertes a través del projecte. "Els experiments preliminars amb compostos bioactius de plantes al final del projecte semblaven molt prometedors", assenyala Bosch.
El projecte CHIC va aconseguir diversos resultats satisfactoris. L'equip va descobrir noves i prometedores bioactivitats medicinals dels compostos de la xicoira i va desenvolupar varietats de xicoira que produeixen inulina i terpens medicinals més saludables. El treball també va ampliar el nostre coneixement de la biologia de la xicoira, descobrint, per exemple, com i en quins teixits es produeixen aquests compostos. debats públics La idea de l'edició genètica en cultius encara genera controvèrsia, per la qual cosa CHIC va organitzar diversos debats públics i tallers amb artistes per fomentar el debat i, juntament amb els científics del projecte, connectar amb el públic general i les escoles. Els científics socials de CHIC van organitzar debats i simposis específics amb les parts interessades, tant a nivell local com europeu. Durant la pandèmia de COVID-19, l'equip també va organitzar esdeveniments en línia. «Aquestes activitats interactives van ser realment inspiradores, i als debats, cadascun dels diferents públics va expressar reaccions diverses», afirma Bosch.
El projecte CHIC ha demostrat clarament la contribució de l'edició genòmica a un cultiu de nínxol com la xicoira. A l'inici del projecte, es disposava de relativament poques eines genètiques i de millora, i no hi havia mètodes d'edició genòmica per a la xicoira. Cinc anys després, es van desenvolupar múltiples varietats millorades amb beneficis potencials per als consumidors (inulina i terpens saludables), els productors d'ingredients (processament i ús més eficients dels residus), els agricultors (diversificació agrícola i flexibilitat durant la collita), els obtentors (mètodes d'edició genòmica i les línies autocompatibles) de GEH i un ús més eficient del sòl) i l'economia (més valor afegit i creació d'ocupació).
CHIC es va centrar principalment en trets amb beneficis per a la salut dels consumidors. Utilitzant la base de coneixements establerta per CHIC, també es van poder introduir altres trets a la xicoira en terminis relativament curts. En una perspectiva més àmplia, CHIC va demostrar que l'edició genòmica pot ser una eina poderosa per ajudar a estimular la biodiversitat agrícola a Europa mitjançant la millora de cultius de nínxol, que tenen un potencial d'inversió baix. En sinergia amb altres mètodes de cultiu i cria, això és molt rellevant per mantenir la seguretat alimentària i millorar la producció sostenible alhora que s'enfronten els desafiaments del canvi climàtic.
- STICHTING WAGENINGEN RESEARCH (WR)
Projectes relacionats
