Η ανακάλυψη της βιοτεχνολογίας επιτρέπει βιώσιμα Ωμέγα-3 χωρίς υπεραλίευση

Έχεις σκεφτεί ποτέ το περιβαλλοντικό κόστος αυτής της μικρής κάψουλας Ωμέγα-3 στο τραπέζι σου;Πίσω από τα οφέλη για την υγεία κρύβεται μια αυξανόμενη θαλάσσια κρίση, η υπεραλίευση και η ρύπανση απειλούν τις παραδοσιακές πηγές αυτών των απαραίτητων λιπαρών οξέωνΤώρα, οι επιστήμονες είναι πρωτοπόροι σε βιώσιμες μεθόδους παραγωγής μέσω της βιοτεχνολογίας.

Τα ωμέγα-3 λιπαρά οξέα, ιδιαίτερα το EPA (εικοσαπενταενοϊκό οξύ) και το DHA (δοκοσαεξαενοϊκό οξύ), είναι γνωστά για τα καρδιαγγειακά, νευρολογικά και ανοσολογικά τους οφέλη.Οι άνθρωποι έχουν περιορισμένη ικανότητα να συνθέσουν αυτές τις ενώσειςΕνώ τα ψάρια της βαθιάς θάλασσας ήταν η παραδοσιακή δεξαμενή, αυτή η εξάρτηση ωθεί τα θαλάσσια οικοσυστήματα στο χείλος της καταστροφής.

Η μοριακή δομή αυτών των πολυακόρεστων λιπαρών οξέων με μακρά αλυσίδα επιτρέπει μοναδική βιολογική δραστηριότητα.που επηρεάζουν τη δομή των λοπιδικών σχεδίωνΟι μηχανισμοί αυτοί προσφέρουν ευρύ φάσμα πλεονεκτημάτων για την υγεία:

• Νευροψυχιατρική υγεία:Η ρύθμιση των μεμβρανών των επινεφριδίων κυττάρων για να επηρεάσει την παραγωγή μελατονίνης βελτιώνει την ποιότητα του ύπνου, ενώ επιδεικνύει τη δυνατότητα διαχείρισης του άγχους και της κατάθλιψης.
• Οδοντιατρικά οφέλη:Αντιμετωπίζει την μυϊκή ατροφία, επιταχύνει τη νευρομυϊκή προσαρμογή και ενισχύει την οστική ορυκτότητα για την πρόληψη της οστεοπόρωσης.
• Προστασία των ματιών:Αποδεδειγμένη αποτελεσματικότητα στη θεραπεία του συνδρόμου ξηρού οφθαλμού και στην υποβοήθηση του ελέγχου της μυωπίας.
• Ογκολογικές εφαρμογές:Συνδέεται με μειωμένο κίνδυνο καρκίνου του παχέος εντέρου και του μαστού, ενώ ανακουφίζει από επιπλοκές που σχετίζονται με τον καρκίνο όπως καχεξία και πόνο μέσω αλληλεπιδράσεων των υποδοχέων που συνδέονται με την πρωτεΐνη G.
• Αντιφλεγμονώδεις ενέργειες:Με την τροποποίηση της κατανομής των φωσφο- λιπαρών οξέων και της τοποθέτησης των λιπιδικών ράβδων, αυτές οι ενώσεις αναστέλλουν τους προ- φλεγμονώδεις παράγοντες μεταγραφής ενώ ενεργοποιούν αντιφλεγμονώδεις μεσολαβητές.Επιδημιολογικές μελέτες αποκαλύπτουν χαμηλότερα ποσοστά εμφράγματος του μυοκαρδίου μεταξύ των Ινουίτων της Γροιλανδίας και των Ιαπωνών πληθυσμών με υψηλή πρόσληψη ωμέγα-3.

Ο ανθρώπινος μεταβολικός περιορισμός ̇ η έλλειψη των ενζύμων Δ-12 desaturase για τη μετατροπή των παλμιτικού και ελαιϊκού οξέος σε λινολικό και α-λινολενικό οξύ,συνδυασμένη με την αναποτελεσματική σύνθεση EPA/DHA από α-λινολενικό οξύ, καθιστά ζωτικής σημασίας τη συμπλήρωση διατροφήςΗ Αμερικανική Καρδιακή Ένωση συνιστά ημερήσια πρόσληψη 4 γραμμάρια EPA/DHA.

Τα ψάρια συσσωρεύουν αυτά τα λιπαρά οξέα καταναλώνοντας θαλάσσια μικρούλα, αλλά η υπερβολική συγκομιδή, οι μεταβλητές συγκεντρώσεις ωμέγα-3,και της ρύπανσης των ωκεανών θέτουν σε κίνδυνο τόσο την οικολογική ισορροπία όσο και τη συνέπεια του προϊόντος.

Για να παρακάμψουν αυτούς τους περιορισμούς, οι ερευνητές αναπτύσσουν μικροβιακές πλατφόρμες παραγωγής χρησιμοποιώντας φύκια και ζύμες μέσω της τεχνολογίας ζύμωσης:

• Μικροαλγική ζύμωσηΗ Martek Biosciences πρωτοστάτησε στην παραγωγή DHA από φύκια για βρεφική φόρμουλα, αν και τα υψηλής απόδοσης στελέχη EPA ή συνδυασμένα EPA / DHA παραμένουν αδιευκρίνιστα.
• Πλατφόρμες ζύμης:Η μεταβολική μηχανική της DuPontYarrowia lipolyticaΕπιτρέπει την παραγωγή EPA από γεωργικά σάκχαρα, αν και με μη βέλτιστους ρυθμούς μετατροπής.
• Μηχανική εγκαταστάσεων:Οι μεταλλαγμένες καλλιέργειες ελαιούχων σπόρων όπως η κανόλα δείχνουν υποσχέσεις για τη σύνθεση ωμέγα-3 με βάση τους σπόρους, αν και οι μακρές περιόδους καλλιέργειας παρουσιάζουν υλικούς περιορισμούς.

Η αύξηση της παραγωγής μικροβιακών Ωμέγα-3 απαιτεί εξελιγμένη χειραγώγηση των οδών:

• Αύξηση των προμηθειών των προκαταρκτικών ακετυλο-CoA μέσω της ενζυμικής υπερεκφρασίας
• Βελτιστοποίηση της κινητικότητας των ενζύμων λιπαρών οξέων συνθεάσης και δεσατουράσης
• Απομάκρυνση των μεταβολικών μεικτών ογκών μέσω του γονιδιακού νοκ άουτ
• Ρυθμίζοντας τους μεταγραφικούς ελεγκτές της βιοσύνθεσης λιπιδίων
• Σχεδιασμός συνθετικών μεταβολικών οδών που παρακάμπτουν φυσικούς περιορισμούς

Οι αναδυόμενες καινοτομίες αποσκοπούν στην αντιμετώπιση των σημερινών περιορισμών:

• Επεξεργασία γονιδιώματος με βάση το CRISPR για ακριβή βελτιστοποίηση στελέχους
• Ενσωμάτωση πολυομικών για ολοκληρωμένη μεταβολική χαρτογράφηση
• Συστήματα συνεχούς ζύμωσης που βελτιώνουν την απόδοση
• Μοντέλα βιοαπεξεργασίας που συν-παρασκευάζουν πολλαπλές ενώσεις υψηλής αξίας
• Εναλλακτικές πρώτες ύλες, συμπεριλαμβανομένων των ροών γεωργικών αποβλήτων

Καθώς οι βιοτεχνολογικές λύσεις ωριμάζουν, υπόσχονται να μειώσουν την πίεση στα θαλάσσια οικοσυστήματα, εξασφαλίζοντας παράλληλα αξιόπιστη πρόσβαση σε αυτά τα ζωτικά θρεπτικά συστατικά.Η σύγκλιση της συνθετικής βιολογίας και της βιομηχανικής ζύμωσης μπορεί σύντομα να επαναπροσδιορίσει τα παγκόσμια πρότυπα παραγωγής ωμέγα-3.