Proxecto CHIC H2020: A chicoria como cultivo polivalente para fibra alimentaria e terpenos medicinais
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2018 -2022
- Orzamento asignado 6.999.596,25 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto Proyecto CHIC
A chicoria é un cultivo relativamente pouco estudado, polo que os protocolos de edición xenética tiveron que desenvolverse case desde cero. Desenvolvéronse variantes dos métodos CRISPR que difiren no alcance e na maneira en que se usa o ADN para entregar o sistema CRISPR que xera as edicións do xenoma. Estes métodos foron avaliados sistematicamente pola súa eficiencia e seguridade, estudando a posible edición fóra do obxectivo en cada caso. Non se detectaron mutacións fóra do obxectivo causadas polo sistema CRISPR en ningún dos métodos empregados nin en ningunha das liñas analizadas. Cando se empregou ADN para entregar o sistema CRISPR mediante unha transformación estable, observáronse diferentes edicións nalgunhas plantas dentro da mesma planta. Ao parecer, o complexo CRISPR integrado de forma estable continúa a realizar modificacións nos sitios obxectivo restantes a medida que a planta se desenvolve. Cando se inxectou ADN transitoriamente co sistema CRISPR, ademais das edicións previstas, algunhas plantas tamén atoparon fragmentos de ADN CRISPR integrados involuntariamente no xenoma.
En ambos os casos, estas plantas poden ser recoñecidas e descartadas. Cando o sistema CRISPR se administraba como un complexo proteico en lugar de a través de ADN, as modificacións só se producían nos sitios diana previstos. Isto fai que este método sexa moi interesante para aplicacións comerciais. Os métodos implementáronse para xerar unha multitude de variedades de endibia: variedades con inulina saudable de maior calidade, xa que se evita a súa degradación no outono, así como variedades con contido reducido de terpenos amargos, o que facilita enormemente a extracción da inulina. Ademais, creáronse variedades que acumulan terpenos específicos con potencial interese para o seu uso medicinal. Este último guiouse por bioensaios que identificaron terpenos de raíz de chicoria con actividade antiinflamatoria e antimicrobiana moi interesante. Finalmente, rompeuse a autoincompatibilidade da chicoria, simplificando o cruzamento e permitindo unha reprodución máis eficiente. A través destes experimentos, xerouse coñecemento científico sobre a bioloxía da chicoria e, en particular, sobre os seus compostos bioactivos, a súa biosíntese e almacenamento.
Un Grupo Asesor de Partes Interesadas, composto por representantes da industria, o mundo académico, a agricultura e os usuarios finais, interactuou co consorcio CHIC durante todo o período do proxecto. Ademais, as consultas cunha gama máis ampla de partes interesadas que abarcan toda a cadea de valor agrícola e alimentaria, así como con lexisladores e axencias reguladoras, axudaron a aclarar os factores que dificultan e facilitan a innovación nas plantas editadas xeneticamente en xeral e na raíz de chicoria en particular. Avaliáronse escenarios que difiren en aspectos como se a endibia editada con CRISPR está regulada como un OMG ou non, e que tipos de produtos se illan dela, en función dos seus impactos socioeconómicos e ambientais ao longo da cadea de valor. Estes resultados demostran que a produción de inulina e/ou terpenos baseada nas novas variedades de chicoria xera máis emprego, maior valor engadido e reduce as emisións de gases de efecto invernadoiro e a demanda de enerxía primaria en comparación co proceso actual. Déronse especial importancia á comunicación sobre o proxecto CHIC e os seus obxectivos.
Creouse un sitio web con acceso a folletos, boletíns informativos e vídeos explicativos, así como a canles de redes sociais. Os artistas visitaron laboratorios e crearon obras de arte que permitiron un tipo diferente de interacción co público en xeral. Desenvolveuse un xogo educativo (MyChicFarm) e os socios de CHIC visitaron escolas e organizaron mesas redondas dirixidas especificamente á mocidade. O CHIC tamén supervisou as regulacións globais sobre a edición do xenoma. No caso da UE, o Tribunal de Xustiza da Unión Europea ditaminou que todas as plantas modificadas xeneticamente están reguladas como OMG. O entorno regulatorio está a cambiar rapidamente na actualidade, con diferenzas significativas entre continentes e países. O proxecto demostra claramente que as empresas da UE só poderán buscar aplicacións alimentarias prometedoras se se modifica o estado regulamentario de determinadas plantas editadas xeneticamente.
CHIC, o Consorcio de Innovación da Chicoria, foi un proxecto altamente multidisciplinar cuxo obxectivo era desenvolver a edición xenómica (CRISPR) para transformar a chicoria nun cultivo do que se puidesen extraer múltiples produtos beneficiosos para a saúde humana. Ao mesmo tempo, buscouse a colaboración de diversas partes interesadas para recoller as súas opinións sobre as vías de innovación desenvolvidas.
A chicoria cultívase nunha área relativamente pequena, principalmente no sur dos Países Baixos, Bélxica e o norte de Francia. A fibra dietética inulina extráese das súas raíces e se emprega como ingrediente en produtos como iogures e barritas para estimular a saúde intestinal e servir como edulcorante non calórico. As raíces de chicoria tamén acumulan terpenos, pero estes descártanse como residuos da extracción de inulina debido ao seu sabor amargo. Dado que os terpenos doutras plantas teñen propiedades moi interesantes para a saúde, investigouse o potencial da edición do xenoma para converter a chicoria nun cultivo multiusos do que se poida extraer inulina mellorada e terpenos beneficiosos. O desenvolvemento de novas variedades de endibia mediante a mellora convencional das plantas pode levar facilmente dunha a dúas décadas.
Ademais, a chicoria é autoincompatible, o que dificulta o cruzamento nos programas de mellora vexetal. Polo tanto, a edición do xenoma pode marcar a diferenza. Nos debates públicos, a edición do xenoma adoita xerar grandes expectativas, así como fortes preocupacións. Polo tanto, o CHIC tiña como obxectivo involucrar a unha ampla gama de partes interesadas clave para concienciar e debater cuestións relacionadas tanto coas variedades de endibia desenvolvidas no proxecto como coa edición do xenoma en xeral. O CHIC avaliou varios métodos de edición do xenoma en canto á eficiencia e a seguridade e investigou posibles escenarios de uso comercial para estas liñas de chicoria editadas, considerando o seu impacto ambiental, regulatorio, socioeconómico e social xeral. CHIC esforzouse por comunicarse abertamente mediante a implementación de métodos de comunicación innovadores. Por exemplo, os artistas familiarizáronse coas técnicas de edición do xenoma e expresaron as súas opinións e puntos de vista en obras de arte para estimular un debate público máis amplo.
CHIC é o Consorcio de Innovación da Chicoria.
O seu obxectivo é:
- Implementar novas técnicas de mellora vexetal (NPBT) na endibia para establecela como un cultivo polivalente para a produción de produtos relacionados coa saúde con beneficios claros para os consumidores.
Desenvolver vías de coinnovación coas partes interesadas para tecnoloxías innovadoras, como as NPBT.
CHIC desenvolverá catro NPBT diferentes. Empregaranse para dirixir bioprocesos na chicoria e mobilizar o seu potencial pouco explorado para producir prebióticos inmunomoduladores e terpenos medicinais.
Avaliaranse as NPBT conceptualmente diferentes con respecto ao potencial tecnolóxico, os riscos, o marco regulatorio e os seus impactos socioeconómicos. Isto farase en estreita consulta cun Grupo Asesor de Partes Interesadas (SAG) composto por partes interesadas pertinentes da industria e da sociedade. As actividades e os resultados do proxecto en curso debateranse coas partes interesadas e comunicaranse ao público interesado empregando métodos innovadores, como a comunicación cultural e a vinculación entre a arte e a ciencia.
Neste contexto, CHIC desenvolverá dous casos de negocio en diferentes áreas de aplicación: a inulina como ingrediente alimentario saudable e os terpenos como compostos medicinais. Este esforzo require unha abordaxe altamente interdisciplinar con experiencia en ciencias moleculares, economía, artes, ciencias sociais e humanidades, e dereito. A asociación inclúe tres pemes e un usuario final de endibia, e a colaboración internacional establécese a través dun instituto de investigación en Nova Zelandia. O SAG desempeña un papel crucial na consulta en todas as fases e actividades do proxecto. A través desta estratexia de coinnovación, pretendemos contribuír ao liderado na innovación investigadora responsable e promover unha mellor comprensión da biotecnoloxía vexetal. A chicoria promoverase como un cultivo robusto e polivalente, tolerante a condicións ambientais adversas, do que se poden extraer compostos bioactivos, contribuíndo á agricultura sostible e a unha economía de base biolóxica.
A chicoria cultívase actualmente polos seus probióticos naturais, pero os científicos están a investigar a ampla gama de compostos medicinais que se poderían obter da planta. Os humanos apreciaron as variedades de chicoria durante séculos, disfrutándoas polo seu sabor amargo característico (por exemplo, a endibia) e tamén polas súas flores azuis. A raíz de chicoria cultívase para obter inulina, un probiótico natural que estimula o sistema inmunitario. Non obstante, esta planta ten un potencial moito maior.
A chicoria acumula de forma natural grandes cantidades de terpenos, compostos naturais que as plantas usan para defenderse dos herbívoros ou atraer polinizadores. Os terpenos tamén posúen unha ampla gama de propiedades medicinais, o que os converte nunha fonte prometedora para novos medicamentos. O proxecto CHIC, financiado pola UE, investigou o potencial das técnicas avanzadas de edición do xenoma para axudar á endibia a alcanzar o seu máximo potencial. O consorcio CHIC traballou para mellorar a calidade da chicoria e adaptala para producir inulina máis saudable e cantidades suficientes de terpenos medicinais. «Aínda que moitos terpenos doutras plantas teñen propiedades medicinais, as propiedades medicinais dos terpenos de chicoria eran en gran parte descoñecidas», afirma Dirk Bosch, líder do grupo de sistemas metabólicos aplicados na Universidade e Investigación de Wageningen e coordinador do proxecto CHIC.
O proxecto CHIC demostrou que a chicoria pode producir eficientemente non só fibras dietéticas saudables, senón tamén terpenos con usos medicinais. «É probable que tamén poida producir terpenos para outras aplicacións, como cosméticos, produtos fitosanitarios naturais e mesmo para a fabricación de reloxos de biopolímero», explica Bosch. "Unha fábrica ecolóxica e de base biolóxica", engade. A achicoria atópase con CRISPR O desenvolvemento dunha nova variedade de planta mediante a mellora convencional das plantas pode levar décadas. O CHIC procurou desenvolver novas variedades nun prazo máis curto, mediante a edición do xenoma para transformar a chicoria nun cultivo multiusos capaz de producir inulina alimentaria e terpenos bioactivos. A través do proxecto, o consorcio CHIC avaliou técnicas de edición do xenoma, como diferentes variacións de CRISPR Cas, que funciona como unhas tesoiras moleculares para realizar pequenos cambios no xenoma dun organismo.
O proxecto baseouse en tres piares: o desenvolvemento e a implementación de protocolos CRISPR para a chicoria; investigación sobre a seguridade e o impacto socioeconómico e ambiental das novas variedades; e, finalmente, a comunicación coas partes interesadas e co público en xeral. Avanzando no coñecemento da chicoria Debido ao prazo limitado do proxecto, o equipo non puido cultivar suficientes variedades editadas polo xenoma a unha escala o suficientemente grande como para permitir experimentos biomédicos extensos. Non obstante, a análise do material dispoñible confirmou a acumulación de produtos con propiedades saudables, xa coñecidas ou recentemente descubertas a través do proxecto. «Os experimentos preliminares con compostos vexetais bioactivos ao final do proxecto parecían moi prometedores», sinala Bosch.
O proxecto CHIC acadou varios resultados satisfactorios. O equipo descubriu novas e prometedoras bioactividades medicinais dos compostos de chicoria e desenvolveu variedades de chicoria que producen inulina e terpenos medicinais máis saudables. O traballo tamén ampliou o noso coñecemento da bioloxía da chicoria, revelando, por exemplo, como e en que tecidos se producen estes compostos. A idea da edición xenética nos cultivos segue a ser controvertida, polo que CHIC organizou varios debates públicos e obradoiros con artistas para fomentar o debate e, xunto cos científicos do proxecto, conectar co público en xeral e as escolas. Os científicos sociais do CHIC organizaron debates e simposios específicos con partes interesadas, tanto a nivel local como europeo. Durante a pandemia da COVID-19, o equipo tamén organizou eventos en liña. «Estas actividades interactivas foron realmente inspiradoras e, durante os debates, cada un dos diferentes públicos expresou reaccións diversas», afirma Bosch.
O proxecto CHIC demostrou claramente a contribución da edición xenómica a un cultivo de nicho como a endibia. Ao comezo do proxecto, había relativamente poucas ferramentas xenéticas e de mellora dispoñibles, e non existían métodos de edición do xenoma para a endibia. Cinco anos despois, desenvolvéronse múltiples variedades melloradas con beneficios potenciais para os consumidores (inulina e terpenos saudables), os produtores de ingredientes (procesamento e uso máis eficientes dos residuos), os agricultores (diversificación agrícola e flexibilidade durante a colleita), os melloradores (métodos de edición do xenoma e liñas autocompatibles), o medio ambiente (redución da demanda de enerxía primaria, redución das emisións de gases de efecto invernadoiro e uso máis eficiente da terra) e a economía (maior valor engadido e creación de emprego).
CHIC centrouse principalmente en características con beneficios para a saúde dos consumidores. Usando a base de coñecementos establecida por CHIC, tamén poderíanse introducir outras características na endibia en prazos relativamente curtos. Desde unha perspectiva máis ampla, CHIC demostrou que a edición do xenoma pode ser unha ferramenta poderosa para axudar a impulsar a biodiversidade agrícola en Europa mediante a mellora dos cultivos de nicho, que teñen un baixo potencial de investimento. En sinerxía con outros métodos de agricultura e cría, isto é moi relevante para manter a seguridade alimentaria e mellorar a produción sostible, ao tempo que se abordan os desafíos do cambio climático.
- STICHTING WAGENINGEN RESEARCH (WR)
Proxectos relacionados
