Hur forskare konstruerar allergifria vete och jordnötter

Andy Sacks / Getty Images

Viktiga takeaways

• För att minska antalet allergener i livsmedel som vete och jordnötter, modifierar forskare genetiskt den genetiska kod som skapar allergiframkallande proteiner.
• Processen innefattar strippning av allergiframkallande proteiner som de som innehåller gluten i vete.
• CRISPR-teknik gör det möjligt för forskare att eliminera allergener genom att ändra växtens genetiska kod.

I USA har en av tio vuxna och ett av 13 barn matallergier, och antalet ökar bara. Kallas "de stora åtta", en grupp växter inklusive vete, jordnötter och sojabönor orsakar 90% av matallergierna, enligt US Department of Agriculture (USDA).

För att lindra problemet går forskarna till källan genom att genetiskt modifiera växter för att producera färre allergener.Sachin Rustgi, doktor, biträdande professor i molekylär avel vid Clemson University i South Carolina, arbetar för att minska gluteninnehållet i vete för att göra det mer ätbart för personer med celiaki och glutenkänslighet. Han presenterade sitt lags forskning vid årsmötet ASA-CSSA-SSSA 2020 i november.

Rustgi växte upp i Indien och minns att människor i sitt samhälle upplever ”sommardiarré” under de varmare månaderna när människor ofta äter vetebröd snarare än majsbaserat bröd. Först nyligen började experter tillskriva fenomenet till utbredd celiaki och glutenkänslighet. Han hoppas att människor genom att skapa allergivänliga vetesorter har råd att konsumera veteprodukter utan behov av dyra läkemedel.

"Om vi ​​kan förbättra maten och det kommer att hjälpa till att minska någon form av sjukdom som jag tror är en lätt lösning snarare än att faktiskt hitta mediciner eller något liknande, för det ökar som levnadskostnaderna", säger Rustgi till Verywell .

Hortense Dodo, doktor, grundare och chefsforskare på IngateyGen, ett livsmedelsteknologiföretag baserat i North Carolina, har arbetat i decennier för att designa en allergivänlig jordnötter. Hon säger att hon erkänner att människor med jordnötsallergier lever ett "mycket stressande liv" och hoppas att hennes arbete kan lindra några av de utmaningar som är förknippade med matallergier.

"Vi vill se till att vi kommer med helt nya lösningar för att lindra spänningen, den fruktansvärda rädslan och känslorna för familjerna när de har ett barn som är allergiskt mot jordnötter", säger Dodo till Verywell.

Vad detta betyder för dig

Forskare har framgångsrikt skapat flera allergenfria grödor som bevisas vara säkra för konsumtion. Dessa grödor måste dock genomgå långa godkännandeprocesser från tillsynsmyndigheter och visa sig vara livskraftiga på kommersiella marknader. Experter säger att när allergenfria livsmedel blir kommersiellt tillgängliga kommer det att vara viktigt att de är korrekt märkta så att konsumenterna kan förstå produkten.

Engineering en säkrare anläggning

När någon inte tål mat som en jordnöt, säger folk ofta att de helt enkelt har en "jordnötsallergi". Denna okänslighet, säger Dodo, kan dock tillskrivas ett eller flera allergiframkallande proteiner i växten. Jordnötter har till exempel 16 proteiner som visar sig orsaka allergiska reaktioner.

I sitt försök att utveckla en allergivänlig jordnötsväxt använde Dodos forskargrupp en genredigeringsmetod för att avlägsna de stora allergenerna, även om vissa mindre allergener kvarstår.

"Vi började vårt arbete med att fokusera på det stora allergenet", säger Dodo. "Vi har en jordnötsväxt som har betydligt lägre allergenicitet."

Tidiga ansträngningar för att genetiskt modifiera allergiframkallande grödor använde en teknik som kallas RNA-interferens (RNAi). Denna teknik kräver att forskare skarvar en främmande bit RNA - från en annan växt, till exempel - i den genetiska kod som de försöker ändra. Rustgi säger att hans team använde RNAi för att rikta in och ta bort en gen som fungerade som en "huvudregulator" för glutenproteinerna som orsakar allergiska reaktioner.

Sedan 2012 visade forskare att ett verktyg som heter CRISPR-Cas9, känt som CRISPR, kunde användas för att klippa en del av DNA och ändra koden i det avsnittet. CRISPR gör det möjligt för forskare att hitta exakt vilka delar av den genetiska koden de vill ändra och kan göra det utan att införa RNA från en främmande kropp.

"CRISPR introducerade alternativa versioner av generna så att du faktiskt kan skapa en punktmutation", säger Rustgi. "Det betyder att du inte introducerar, du ändrar bara det som finns naturligt."

Växter som redigeras med CRISPR kan också godkännas snabbare än de som använder äldre RNAi-teknik. "[CRISPR] är en mer kraftfull, mer exakt teknik", säger Dodo. "När det gäller reglering är det mycket lättare att få din produkt till marknaden i USA."

Tilltalar konsumenten

För grödforskare är skillnaden mellan genetiskt modifierade organismer (GMO) som använder importerad genetisk information och de där befintliga gener förändras viktigt för att övertyga konsumenterna om att modifierad mat är säker. Enligt en undersökning från Pew Research Center 2016 sa 39% av respondenterna att genetiskt modifierade livsmedel är värre för hälsan och endast 10% säger att sådana livsmedel är bättre för hälsan.

Rustgi säger att även om det finns många människor med glutenkänslighet i USA som är villiga att prova GMO-vete, kan konsumenter i många länder runt om i världen, särskilt sådana med lägre läskunnighet, vara skeptiska till genetiskt modifierade livsmedel. Eftersom så mycket amerikanskt odlat vete exporteras säger Rustgi att allergivete ännu inte har visat sig vara kommersiellt bärkraftigt.

"Vi vill inte äventyra vår export genom att faktiskt ha något som människorna som importerar från oss inte gillar att se", säger Rustgi. "Eftersom vi kommer att se fler människor lära sig läsa i de länder som vi exporterar till kommer vi att se denna förändring."

Det finns inga genetiskt modifierade veteprodukter på marknaden än. Att få godkännande från Food and Drug Administration (FDA) och USDA kan vara en lång och dyr process och vissa konsumenter kan ha missuppfattningen att GMO-vete faktiskt ökar glutenkänsligheten.

Hur allergivänliga grödor mäter sig

Forskning visar att källor till kostfiber är viktiga för att bygga och upprätthålla ett starkt tarmmikrobiom. Nyttiga bakterier och andra arter i tarmen matas av prebiotika som fiber i vete.

Rustgi säger att genom att ta bort gluten från vete förlorar växten lite eller inget näringsvärde. Gluten är emellertid viktigt för att skapa strukturen och tuggheten som kännetecknar många bakverk.

Gluten består av tre typer av allergenproteiner. Det som är viktigast för bakning, kallat högmolekylärt glutenin, anses vara allmänt säkert för personer med celiaki och glutenkänslighet. Genom att ta bort de viktigaste allergenerna men hålla högmolekylära gluteniner i mjölet fann Rustgis team att allergivänliga mjöl gav liknande resultat som icke-modifierat vetemjöl.

"Det kan baka till ett rimligt kvalitetsbröd - bättre än något som produceras av ris", säger han.

Efter tre års fältförsök säger Dodo att de allergenreducerade jordnötterna inte visade någon signifikant skillnad i smak eller tillväxt jämfört med kommersiella jordnötter.

Rustgi och Dodo betonar att när allergivänliga livsmedel kommer till konsumentmarknaderna kommer tydlig märkning att vara avgörande. I stället för att helt enkelt hävda att en mängd vete eller jordnötter är allergenfria skulle det vara vilseledande, säger Rustgi, eftersom människor behöver veta exakt vilka proteiner livsmedlen innehåller och vilka som saknas.

Båda forskarna säger att de hoppas kunna fortsätta utveckla växter som är så nära allergenfria som möjligt.

"Olika grupper eller olika laboratorier använder olika verktyg eller olika teknologier", säger Dodo. "Men jag tror övergripande att alla är bekymrade över att ta lösningen på problemet med allergier."