Cianuro de la yuca podrá ser eliminado con CRISPR
Un procesamiento adecuado con biotecnología puede eliminar el cianuro de la yuca, para evitar el envenenamiento en las personas.
Para hacer realidad la yuca sin cianuro, Jessica Lyons y el colombiano Michael Gómez al lado de todo el equipo de investigadores del IGI, están utilizando CRISPR para bloquear la producción de cianuro.
La yuca, es un alimento prehispánico originario de América del Sur. Desde tiempos milenarios el hombre ha cultivado esta raíz, un alimento básico para más de mil millones de personas en regiones tropicales y subtropicales del mundo y a la que también se le llama mandioca o tapioca, según la región en la que se encuentre. Este cultivo, rico en almidón, es una fuente importante de calorías para el 40% de los africanos y para millones de latinoamericanos y caribeños.
En África, por ejemplo, es un cultivo primordial para la seguridad alimentaria de esta región debido a su tolerancia a la sequía y a los suelos marginales y por eso en algunas regiones africanas eliminan los glucósidos cianogénicos tóxicos (cianuro) mediante un procesamiento posterior a la cosecha, lo cual lleva mucho tiempo, para quienes lo realizan.
Para evitar estos procesos de la eliminación del cianuro de la yuca en forma manual, una investigación liderada por el Innovative Genomics Institute, IGI, ha logrado reducir los niveles de glucósidos cianogénicos tóxicos en la yuca utilizando el sistema Crispr-Cas9.
Según la líder de la investigación de la universidad de California Berkeley, Jessica Lyons, Ph.D., “estamos aplicando agrobacteria entrega mediada, que ya ha sido demostrada en cultivares específicos de yuca. Paralelamente, estamos desarrollando y aplicando métodos de entrega CRISPR-Cas9 sin transgén, lo que evitaría obstáculos regulatorios prolongados”. Es importante destacar que se puede aplicar la edición génica, directamente a cualquier cultivo de yuca, sin alterar otros rasgos preferidos.
Por su parte, Andy Murdock doctor en Biología Integrativa de la misma universidad UC Berkeley “la yuca es importante, pero también viene con un problema incorporado que inspiró al equipo de IGI a trabajar en él: el cianuro. Las raíces de yuca producen naturalmente el precursor del cianuro. Con el tiempo, el consumo de cianuro puede tener efectos que van desde problemas cognitivos sutiles hasta konzo, una enfermedad grave caracterizada por una parálisis repentina e irreversible de las piernas”.
Un procesamiento adecuado puede eliminar el cianuro de la yuca, pero muchas personas consumen yuca insuficientemente procesada. Este es un problema particularmente en partes del África subsahariana que han experimentado sequías, hambrunas e inestabilidad. Los efectos de la toxicidad son peores en lugares donde las personas no tienen fácil acceso a proteína en sus dietas, lo que ayuda a desintoxicar el cianuro y mitiga sus efectos.
Si podemos prevenir la producción de cianuro desde un principio, podría hacer que el procesamiento sea mucho más rápido y fácil para las familias y principalmente las mujeres que hacen el trabajo”, dice la investigadora Jessica Lyons, Ph.D.
Edición del genoma en mandioca
Para hacer realidad la yuca sin cianuro, Jessica Lyons y el colombiano Michael Gómez al lado de todo el equipo de investigadores del IGI, están utilizando Crispr para bloquear la producción de cianuro.
“Primero aplicamos CRISPR para diseñar la resistencia a una enfermedad problemática en África Oriental y Central llamada enfermedad de la veta marrón de la yuca, en colaboración con el Danforth Plant Science Center en St. Louis, Missouri”, dice Michael Gómez. "Usamos Crispr para apuntar a dos genes específicos y mostramos una reducción en la gravedad y la incidencia de los síntomas".
"Cuando haces una cruz, es como lanzar todos los rasgos, tanto buenos como malos, al aire y no puedes controlar lo que obtienes ... CRISPR es mucho, mucho más rápido que el mejoramiento convencional, y es preciso".
Pasar al cianuro fue el siguiente paso lógico para el equipo de IGI y los colaboradores en el Danforth Center. La vía biosintética del cianuro en la yuca ya se conocía bien, lo que proporcionó una hoja de ruta para la edición de genoma. Además, otros investigadores demostraron que era posible interferir con esta vía utilizando una técnica conocida como ARN interferencia (RNAi) y reducir de forma apreciable los niveles de cianuro.
“La edición del genoma es más limpia que la RNAi. Proporciona un derribo completo y hace un cambio en el genoma que es estable y heredable”, dice Lyons.
Las técnicas de reproducción convencionales podrían, en teoría, eliminar el cianuro, aunque aún no ha sucedido en más de 7000 años de domesticación. Un desafío para la obtención de rasgos no deseados a partir de la yuca es que generalmente se cultiva a partir de esquejes de tallo, lo que produce clones de la planta madre. El enfoque convencional implica el cruzamiento de plantas con características deseables y el crecimiento de la descendencia a partir de semillas.
“El mejoramiento de la yuca lleva mucho tiempo y las plantas no siempre florecen al mismo tiempo. Cuando haces una cruz, es como lanzar todos los rasgos, tanto buenos como malos, al aire y no puedes controlar lo que obtienes en la descendencia. Crispr es mucho más rápido que el mejoramiento convencional y es preciso”, dice Lyons.
¿Qué sigue para la mandioca?
Cuando el equipo de IGI discute su trabajo con la yuca, a menudo se les hace una pregunta clave: ¿El cianuro en la yuca tiene un propósito?
“Puede desempeñar un papel en la lucha contra la herbivoría, disuadiendo a algunos insectos y animales. Sin embargo, muchas plagas han evolucionado para tolerar esta toxina y algunas incluso se sienten atraídas por ella. ¿Qué importancia tiene para la resistencia a las plagas? Al eliminar la vía, ahora tenemos una manera de estudiar científicamente el papel que juega el cianuro”, dice el científico colombiano Michael Gómez.
Todavía pasará algún tiempo antes de que los agricultores dispongan de una variedad de yuca sin cianuro. Primero, se necesitarán más estudios de campo con organizaciones asociadas en África, y segundo las investigaciones se están haciendo en múltiples variedades.
“Los agricultores de diferentes partes del mundo pueden optar por cultivar una variedad sobre otra debido al sabor, la madurez temprana, los altos rendimientos y más. Nos gustaría preservar esa diversidad”, asegura Lyons. “Lo hermoso de la edición del genoma es que podemos desarrollar el método y luego aplicarlo a otras variedades. Estamos creando la plataforma y luego podemos expandirnos a otras variedades que prefieran los agricultores".
Más información:
https://innovativegenomics.org/news/crispr-cyanide-free-cassava/