Biotecnologia de Oito Vias está (Ainda) Moldando os Alimentos do Futuro

In the past several decades, biotecnologia has brought us staggering breakthroughs that have changed our lives for the better.  From low cost insulin, to personalized genetic testing, to bioluminescent transgenic fish, the advances made in biotechnology have brought an enormous amount of possibilities for the future.  It’s no surprise that these technological developments have found their way into our food and will continue to shape the future of food.  While legislation and regulations over GMOs and bioengineered additives are still being worked out throughout the world, these products and companies are important examples of how these technologies can make an impact on how we eat.

Flavr Savr Tomate

O Tomate Flavr Savr foi o primeiro produto de organismo geneticamente modificado (GMO) a ser aprovado pela FDA para comercialização. Em 1994, cientistas da empresa Calgene foram capazes de inibir o processo de amadurecimento, interferindo com o amolecimento natural do tomate. Usando um gene antisense para bloquear a produção de uma enzima envolvida na quebra da parede celular, eles foram capazes de cultivar tomates com vida útil de prateleira muito maior do que os tipos tradicionais no mercado. Enquanto os tomates Flavr Savr inicialmente voaram das prateleiras da mercearia, uma variedade de desafios, incluindo a reação do público contra o uso da engenharia genética em alimentos, resultou em um desempenho pobre do mercado. A empresa Calgene acabou sendo adquirida pela Monsanto e os tomates Flavr Savr foram retirados das prateleiras.

O Projeto Golden Rice

O início dos anos 90 também assistiu ao desenvolvimento de arroz dourado, a genetically-enhanced rice used to address the growing challenge of vitamin A deficiency in the diets of the 140 million children affected by malnutrition.  Normal cultivars of rice have the ability to synthesize the beta carotene, a precursor to vitamin A, in its leaves but those genes aren’t naturally expressed in the rice grain itself.  By introducing three biosynthesis genes into the rice plant that allow it to synthesize beta-carotene in the edible endosperm, a biofortified rice with a golden hue was created.  In 2005, a pesquisa team at Syngenta released a high-yielding golden rice strain containing 23 times more beta-carotene than the first golden rice variant.  The same method has been used to transform other staple crops including bananas and sorghum. While golden rice still has yet to see full deployment in any country due to limited evidence of bioefficacy in undernourished children, biosafety permits were recently applied for by the International Rice Research Institute in early 2017 to continue conducting studies on golden rice for use in the Philippines.

Evolva

A vanilina, o principal produto químico responsável pelo aroma da baunilha, tem sido um importante sabor de commodity por mais de um século. Tradicionalmente produzida a partir de matérias-primas petroquímicas ou subprodutos da polpa de madeira, a maioria dos aromas de baunilha utilizados em alimentos são feitos sinteticamente devido aos altos custos e ao fornecimento volátil associado à baunilha natural produzida a partir de vagens de sementes. Em 2011, a empresa suíça Evolva estabeleceu parceria com a International Flavors and Fragrances para desenvolver uma forma de produzir a molécula do sabor através da fermentação através da biohacking do genoma da levedura de panificação e forçando o micróbio a produzir vanilina usando açúcares prontos para uso como sua principal fonte alimentar. Embora o processo ainda não seja de forma alguma barato, a vanilina produzida pode ser rotulada como natural porque não é sintetizada diretamente de produtos químicos, e pode ser fabricada de forma sustentável em larga escala.

Alimentos Impossíveis

O professor de Stanford Dr. Patrick Brown viu uma oportunidade de revolucionar a indústria alimentícia, introduzindo mímicas saborosas de produtos de carne feitos inteiramente de materiais vegetais sustentáveis. Após descobrir que o sabor do sangue, um componente importante do sabor da carne ausente na maioria dos substitutos de carne vegetariana, poderia ser replicado usando uma proteína heme contendo ferro encontrada em grãos de soja, ele fundou Alimentos Impossíveis em 2011 para comercializar produtos alternativos de carne com verdadeiro sabor de carne. A proteína heme, conhecida como leghemoglobina, está estruturalmente relacionada com a hemoglobina encontrada nas células sanguíneas humanas e animais. Ele e sua equipe de calouros perceberam que a extração da leghemoglobina seria comercialmente impossível devido às baixas concentrações naturalmente encontradas nas raízes da soja. Entretanto, a mímica com sabor de sangue poderia ser cultivada em cubas de fermentação incorporando os genes de síntese em leveduras, o que permitiu que a empresa aumentasse com sucesso seus processos de produção. Enquanto os Alimentos Impossíveis marcham para substituir os hambúrgueres em todo o país com suas moléculas vegetais, um restaurante de cada vez, essas leveduras transgênicas continuarão a ser uma importante fonte de seu "molho secreto".

Cogumelos de Botão Branco Anticorrosão

CRISPR is the hot new gene-editing breakthrough used around the world in academic and industrial research circles alike.  Recently, CRISPR technology was used by pesquisadores da Universidade Estadual da Pensilvânia para modificar os genes responsáveis pelo acastanhamento em cogumelos de botão branco. Em um cogumelo de tipo selvagem, a enzima polifenol oxidase (PPO) causa o escurecimento quando o tecido cortado e machucado é exposto ao ar, levando a uma aparência descorada. Mas o método CRISPR pode apagar genes específicos que codificam a síntese de PPO e reduzir o acastanhamento nos cogumelos de botão branco alterados em 30%. Como o CRISPR não produz um organismo contendo DNA estranho, os cogumelos foram capazes de contornar os regulamentos típicos reservados para GMO pelo USDA. Como tal, este método abre infinitas possibilidades na edição de genes para alimentos vegetais sem as mesmas restrições impostas a outros produtos GMO.

Ginkgo Bioworks

Também conhecida como "The Organism Company", Ginkgo Bioworks é uma empresa de Boston que está abrindo novos caminhos no crescente campo da biotecnologia alimentar. Eles se propuseram a produzir importantes produtos químicos de commodity usados para sabores, alimentos e fragrâncias através do processo de fermentação. Ao construir leveduras de design através de uma combinação de engenharia genética e automação robótica, a equipe da Ginkgo Bioworks é capaz de criar e selecionar através de milhares de micróbios geneticamente modificados, depois seleciona os candidatos de alto rendimento para produzir aromas em escala comercial. Mais uma vez, ao contrário dos aromas sintéticos produzidos a partir de petroquímicos, os compostos de aromas feitos de leveduras geneticamente modificadas podem ser rotulados como naturais, o que permite às empresas de aromas oferecer produtos de aromas naturais a uma fração do custo em comparação com aqueles extraídos das culturas. A empresa está atualmente em parceria com as principais empresas de aromas Kerry, Robertet, Amyris e Ajinomoto para continuar o desenvolvimento de aromas naturais.

Nova Colheita

Synthetic biology isn’t just for flavors and additives.  The members of Nova Colheita sonho de fabricar produtos de carne completamente sustentáveis utilizando apenas células cultivadas em um prato de petri, e pastoreio no campo da agricultura celular. Usando a mesma tecnologia para cultivar tecidos e órgãos para fins biomédicos, a equipe da New Harvest está trabalhando no desenvolvimento de métodos para cultivar células animais em carne comestível para consumo humano. Através de parcerias com grupos acadêmicos ao redor do mundo, a New Harvest está apoiando a pesquisa em uma gama de produtos, incluindo carne bovina, frango, peru, leite, ovos e carne suína. Embora alguns desses materiais alimentícios tenham sido cultivados com sucesso em uma placa de petri em escala de laboratório, o maior desafio à frente é substituir o meio de crescimento caro utilizado nos processos atuais por alternativas mais baratas e mais sustentáveis.

Probióticos CRISPR comestível

Cientistas de alimentos na Universidade de Wisconsin-Madison mostraram que podiam entregar CRISPR através de produtos alimentícios para instruir bactérias resistentes a antibióticos a morrer. Resistente ao tratamento Clostridium difficile é responsável por um tipo de infecção intestinal fatal que pode se espalhar rapidamente em ambientes hospitalares e clínicos. Usando um probiótico bacteriano comum como um dispositivo vivo de entrega em forma de comprimido, o laboratório van Pijkeren está desenvolvendo um vírus que infecta seletivamente C. difficile with a CRISPR message that causes enzymatic cuts in the bacterial genome.  These slices in the DNA result in the death of the bacteria.  The advantage of the probiotic over conventional antibiotics is its selective ability to kill only this one type of bacteria, leaving beneficial bacteria intact in their human host to continue serving as an immune barrier against other infectious bacteria.  While still in its early stages, the technology shows promise as a potential tool in the growing arsenal against drug-resistant infections that continue to stress the resources of the medical community.

Embora ainda exista controvérsia sobre o benefício final da tecnologia de modificação genética a longo prazo, com preocupações de segurança em torno de seu efeito sobre a biodiversidade das culturas, biossíntese de produtos secundários alergênicos e transferência de genes de resistência a antibióticos para microorganismos prejudiciais, é claro que a biotecnologia continuará a ser uma ferramenta poderosa que moldará nossos alimentos e nossa saúde no futuro distante.

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Bryan Le é um cientista alimentício baseado nos Estados Unidos, e ajuda os iniciantes e empresários do ramo alimentício a desenvolver produtos prontos para venda. Consulte-o aqui.
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