Proyecto H2020 CHIC: La achicoria como cultivo multiusos para fibra dietética y terpenos medicinales
- Tipo Proyecto
- Estado Completado
- Ejecución 2018 -2022
- Presupuesto asignado 6.999.596,25 €
- Alcance Europeo
- Principal fuente de financiación Horizonte 2020
- Sitio web del proyecto Proyecto CHIC
La achicoria es un cultivo relativamente poco estudiado, por lo que los protocolos de edición genética tuvieron que desarrollarse prácticamente desde cero. Se desarrollaron variantes de los métodos CRISPR que difieren en el alcance y la forma en que se utiliza el ADN para administrar el sistema CRISPR que genera las ediciones genómicas. Estos métodos se evaluaron sistemáticamente para determinar su eficiencia y seguridad, estudiando la posible edición fuera de objetivo en cada caso. No se detectaron mutaciones fuera de objetivo causadas por el sistema CRISPR en ninguno de los métodos utilizados ni en ninguna de las líneas analizadas. Cuando se utilizó ADN para administrar el sistema CRISPR mediante una transformación estable, en algunas plantas se observaron diferentes ediciones dentro de la misma planta. Aparentemente, el complejo CRISPR integrado de forma estable continúa realizando ediciones en los sitios objetivo restantes mientras la planta se desarrolla. Cuando se administró ADN con el sistema CRISPR de forma transitoria, además de las ediciones previstas, en algunas plantas también se encontraron fragmentos de ADN CRISPR integrados involuntariamente en el genoma.
En ambos casos, estas plantas pueden reconocerse y descartarse. Cuando el sistema CRISPR se administró como un complejo proteico en lugar de a través del ADN, solo se produjeron modificaciones en los sitios objetivo previstos. Esto hace que este método sea muy interesante para aplicaciones comerciales. Los métodos se implementaron para generar una multitud de variedades de achicoria: variedades con una mayor calidad de inulina saludable, ya que se previene su degradación en otoño, así como variedades con un contenido reducido de terpenos amargos, lo que facilita enormemente la extracción de inulina. Además, se crearon variedades que acumulan terpenos específicos con potencial interés para uso medicinal. Este último se guió por bioensayos que han identificado terpenos de raíces de achicoria con una actividad antiinflamatoria y antimicrobiana muy interesante. Finalmente, se interrumpió la autoincompatibilidad de la achicoria, simplificando el cruzamiento y permitiendo una reproducción más eficiente. A través de estos experimentos, se generó conocimiento científico sobre la biología de la achicoria y, en particular, sobre sus compuestos bioactivos, su biosíntesis y almacenamiento.
Un Grupo Asesor de Partes Interesadas, compuesto por representantes de la industria, el mundo académico, la agricultura y los usuarios finales, interactuó con el consorcio CHIC durante todo el período del proyecto. Además, las consultas con un espectro más amplio de partes interesadas que abarca toda la cadena de valor agrícola y alimentaria, así como con legisladores y organismos reguladores, contribuyeron a aclarar los factores que dificultan y facilitan la innovación en plantas editadas genéticamente en general y en la achicoria de raíz en particular. Se evaluaron escenarios que difieren en aspectos como si la achicoria editada mediante CRISPR está regulada como OGM o no, y qué tipo de productos se aíslan de ella, en función de sus impactos socioeconómicos y ambientales a lo largo de toda la cadena de valor. Estos resultados demuestran que la producción de inulina y/o terpenos basada en las nuevas variantes de achicoria genera más empleo, mayor valor añadido y reduce las emisiones de gases de efecto invernadero y la demanda de energía primaria en comparación con el proceso actual. Se hizo especial hincapié en la comunicación sobre el proyecto CHIC y sus objetivos.
Se creó un sitio web con acceso a folletos, boletines informativos y vídeos explicativos, así como canales en redes sociales. Los artistas visitaron laboratorios y crearon obras de arte que permitieron otro tipo de interacción con el público general. Se desarrolló un juego educativo (MyChicFarm) y los socios de CHIC visitaron escuelas y organizaron mesas redondas dirigidas especialmente a los jóvenes. CHIC también supervisó la normativa mundial sobre edición genómica. En el caso de la UE, el Tribunal de Justicia de la Unión Europea dictaminó que todas las plantas editadas genéticamente están reguladas como OMG. El ámbito regulatorio está cambiando rápidamente actualmente, con grandes diferencias entre continentes y países. El proyecto demuestra claramente que las prometedoras aplicaciones alimentarias solo serán impulsadas por las empresas de la UE si se modifica el estatus regulatorio de ciertas plantas editadas genéticamente.
CHIC, el Consorcio de Innovación en Achicoria, fue un proyecto altamente multidisciplinario cuyo objetivo fue desarrollar la edición genómica (CRISPR) para convertir la achicoria en un cultivo del que se puedan extraer múltiples productos beneficiosos para la salud humana. Simultáneamente, se buscó la interacción con diversas partes interesadas para recabar sus opiniones sobre las vías de innovación desarrolladas.
La achicoria se cultiva en una superficie relativamente pequeña, principalmente en el sur de los Países Bajos, Bélgica y el norte de Francia. De sus raíces se extrae la fibra dietética inulina, que se utiliza como ingrediente en productos como yogures y barritas para estimular la salud intestinal y servir como edulcorante no calórico. Las raíces de achicoria también acumulan terpenos, pero estos se desechan como residuos de la extracción de inulina debido a su sabor amargo. Dado que los terpenos de otras plantas tienen propiedades muy interesantes para la salud, se investigó el potencial de la edición genómica para convertir la achicoria en un cultivo multipropósito del que se puedan extraer inulina mejorada y terpenos beneficiosos. El desarrollo de nuevas variedades de achicoria mediante el fitomejoramiento convencional puede tardar fácilmente entre una y dos décadas.
Además, la achicoria es autoincompatible, lo que dificulta los cruces en los programas de fitomejoramiento. Por lo tanto, la edición genómica puede marcar la diferencia. En los debates públicos, la edición genómica suele generar grandes expectativas, así como fuertes inquietudes. Por ello, CHIC se propuso involucrar a una amplia gama de actores clave para concienciar y debatir cuestiones relacionadas tanto con las variedades de achicoria desarrolladas en el proyecto como con la edición genómica en general. CHIC evaluó diversos métodos de edición genómica en cuanto a eficiencia y seguridad, e investigó posibles escenarios de uso comercial para estas líneas de achicoria editadas, considerando su impacto ambiental, regulatorio, socioeconómico y social en general. CHIC se esforzó por comunicarse abiertamente mediante la implementación de métodos de comunicación innovadores. Por ejemplo, los artistas se han familiarizado con las técnicas de edición genómica y han expresado sus opiniones y opiniones en obras de arte para impulsar un debate público más amplio.
CHIC es el Consorcio de Innovación de Achicoria.
Su objetivo es:
- Implementar Nuevas Técnicas de Mejoramiento Vegetal (NPBT) en la achicoria para establecerla como un cultivo multipropósito para la producción de productos relacionados con la salud con claros beneficios para los consumidores.
Desarrollar vías de co-innovación con las partes interesadas para tecnologías innovadoras, como las NPBT.
CHIC desarrollará cuatro NPBT diferentes. Se utilizarán para dirigir bioprocesos en la achicoria y movilizar su potencial poco explorado para producir prebióticos inmunomoduladores y terpenos medicinales.
Los NPBT conceptualmente diferentes se evaluarán con respecto al potencial tecnológico, los riesgos, el marco regulatorio y sus impactos socioeconómicos. Esto se hará en estrecha consulta con un Grupo Asesor de Partes Interesadas (SAG) compuesto por partes interesadas relevantes de la industria y la sociedad. Las actividades y resultados del proyecto en curso se discutirán con las partes interesadas y se comunicarán al público interesado utilizando métodos innovadores que incluyen la comunicación cultural y la vinculación del arte con la ciencia.
En este contexto, CHIC desarrollará dos casos de negocio en diferentes áreas de aplicación: la inulina como ingrediente alimentario saludable y los terpenos como compuestos medicinales. Este esfuerzo requiere un enfoque altamente interdisciplinario con experiencia en ciencias moleculares, economía, artes, ciencias sociales y humanidades, y legislación. La asociación incluye tres PYME y un usuario final de achicoria, y la colaboración internacional se establece a través de un instituto de investigación en Nueva Zelanda. El SAG juega un papel crucial en la consulta en todas las fases y actividades del proyecto. A través de este enfoque de co-innovación, nuestro objetivo es contribuir al liderazgo en innovación de investigación responsable y promover una mejor comprensión de la biotecnología vegetal. La achicoria se impulsará como un cultivo robusto de usos múltiples, tolerante a condiciones ambientales adversas del que se pueden extraer compuestos bioactivos, contribuyendo a la agricultura sostenible y a una economía de base biológica.
En la actualidad, la achicoria se cultiva por sus probióticos naturales, pero los científicos están investigando la enorme variedad de compuestos medicinales que podrían obtenerse de la planta. Los humanos han apreciado las variedades de achicoria durante siglos, disfrutándolas por su característico sabor amargo (por ejemplo, la endibia) y también por sus flores azules. La achicoria de raíz se cultiva para obtener inulina, un probiótico natural que estimula el sistema inmunitario. Sin embargo, esta planta tiene un potencial mucho mayor.
La achicoria acumula de forma natural grandes cantidades de terpenos, compuestos naturales que las plantas utilizan para defenderse de los herbívoros o atraer polinizadores. Los terpenos también poseen una amplia gama de propiedades medicinales, lo que los convierte en una fuente prometedora para nuevos medicamentos. El proyecto CHIC, financiado con fondos europeos, investigó el potencial de las técnicas avanzadas de edición genómica para ayudar a la achicoria a alcanzar su máximo potencial. El consorcio CHIC trabajó para mejorar la calidad de la achicoria y adaptarla para producir tanto inulina más saludable como cantidades suficientes de terpenos medicinales. «Aunque muchos terpenos de otras plantas tienen propiedades medicinales, las propiedades medicinales de los terpenos de la achicoria eran en gran medida desconocidas», afirma Dirk Bosch, jefe de grupo de sistemas metabólicos aplicados en la Universidad e Investigación de Wageningen y coordinador del proyecto CHIC.
El proyecto CHIC demostró que la achicoria puede producir eficazmente no solo fibras alimentarias saludables, sino también terpenos con usos medicinales. «Es probable que también pueda producir terpenos para otras aplicaciones, como cosméticos, fitosanitarios naturales e incluso para la fabricación de relojes para biopolímeros», explica Bosch. «Una fábrica ecológica de base biológica», añade. La achicoria se encuentra con CRISPR Desarrollar una nueva variedad vegetal mediante fitomejoramiento convencional puede llevar décadas. CHIC buscó desarrollar nuevas variedades en un plazo más corto, utilizando la edición genómica para transformar la achicoria en un cultivo multipropósito capaz de producir inulina dietética y terpenos bioactivos. A través del proyecto, el consorcio CHIC evaluó técnicas de edición genómica, como diferentes variaciones de CRISPR Cas, que funciona como una tijera molecular para realizar pequeños cambios en el genoma de un organismo.
El proyecto se basó en tres pilares: el desarrollo e implementación de protocolos CRISPR para la achicoria; la investigación sobre la seguridad y el impacto socioeconómico y ambiental de las nuevas variedades; y, finalmente, la comunicación con las partes interesadas y el público en general. Avanzando en el conocimiento de la achicoria Debido al limitado plazo del proyecto, el equipo no pudo cultivar suficientes variedades con genoma editado a una escala lo suficientemente grande como para permitir experimentos biomédicos exhaustivos. Sin embargo, los análisis del material disponible confirmaron la acumulación de productos con propiedades saludables, ya conocidas o recién descubiertas a través del proyecto. "Los experimentos preliminares con compuestos bioactivos de plantas al final del proyecto parecían muy prometedores", señala Bosch.
El proyecto CHIC logró diversos resultados satisfactorios. El equipo descubrió nuevas y prometedoras bioactividades medicinales de los compuestos de la achicoria y desarrolló variedades de achicoria que producen inulina y terpenos medicinales más saludables. El trabajo también amplió nuestro conocimiento de la biología de la achicoria, descubriendo, por ejemplo, cómo y en qué tejidos se producen estos compuestos. debates públicos La idea de la edición genética en cultivos aún genera controversia, por lo que CHIC organizó diversos debates públicos y talleres con artistas para fomentar el debate y, junto con los científicos del proyecto, conectar con el público general y en las escuelas. Los científicos sociales de CHIC organizaron debates y simposios específicos con las partes interesadas, tanto a nivel local como europeo. Durante la pandemia de COVID-19, el equipo también organizó eventos en línea. «Estas actividades interactivas fueron realmente inspiradoras, y en los debates, cada uno de los diferentes públicos expresó reacciones diversas», afirma Bosch.
El proyecto CHIC ha demostrado claramente la contribución de la edición genómica a un cultivo de nicho como la achicoria. Al inicio del proyecto, se disponía de relativamente pocas herramientas genéticas y de mejoramiento, y no existían métodos de edición genómica para la achicoria. Cinco años después, se desarrollaron múltiples variedades mejoradas con beneficios potenciales para los consumidores (inulina y terpenos saludables), los productores de ingredientes (procesamiento y uso más eficientes de los residuos), los agricultores (diversificación agrícola y flexibilidad durante la cosecha), los obtentores (métodos de edición genómica y líneas autocompatibles), el medio ambiente (reducción de la demanda de energía primaria, de las emisiones de GEI y un uso más eficiente del suelo) y la economía (mayor valor añadido y creación de empleo).
CHIC se centró principalmente en rasgos con beneficios para la salud de los consumidores. Utilizando la base de conocimientos establecida por CHIC, también se pudieron introducir otros rasgos en la achicoria en plazos relativamente cortos. En una perspectiva más amplia, CHIC demostró que la edición genómica puede ser una herramienta poderosa para ayudar a estimular la biodiversidad agrícola en Europa mediante la mejora de cultivos de nicho, que tienen un bajo potencial de inversión. En sinergia con otros métodos de cultivo y cría, esto es muy relevante para mantener la seguridad alimentaria y mejorar la producción sostenible, a la vez que se enfrentan los desafíos del cambio climático.
- STICHTING WAGENINGEN RESEARCH (WR)
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