Получены помидоры с повышенным содержанием провитамина D

По всему миру от недостатка витамина D3, жизненно необходимого для нормального развития костей, защиты зубов и работы иммунной системы, страдает около миллиарда человек. Теперь у них появится возможность восполнять его недостаток, употребляя в пищу генетически модифицированные помидоры.

Голод все еще остается одной из главных проблем человечества. Около трети населения земного шара страдает от недостатка витаминов и минеральных веществ в пище, и особенно этот «скрытый голод» касается населения развивающихся стран, что приводит к значительным социально-экономическим последствиям. Наиболее часто встречается дефицит железа, цинка, провитамина А, фолиевой кислоты и йода: недостаток этих веществ приводит к развитию различных заболеваний, в том числе рака, и общему ухудшению состояния здоровья.

В настоящее время дефицит витаминов и минералов чаще всего восполняют с помощью пищевых добавок, например, витаминных капсул для детей, и обогащенных продуктов питания вроде йодированной соли, – однако наибольшие надежды специалисты-нутрициологи возлагают на расширение рациона питания и повышение содержания полезных микроэлементов в сельскохозяйственных культурах.

В условиях глобальных изменений климата все чаще заходит речь о полной смене продовольственной системы, которая теперь должна быть направлена не только на обеспечение человечества пищей, но и на сохранение хрупких природных экосистем. С помощью биотехнологических методов возможно снизить зависимость человека от животных продуктов за счет повышения питательной ценности растений: например, относительно недавно был получен рапс (Brassica napus) с повышенным содержанием омега-3-жирных кислот, который может служить альтернативой рыбьему жиру.

В новой статье, опубликованной в Nature Plants, международный коллектив ученых сообщил о получении биообогащенных помидоров с повышенным содержанием витамина D3. Этот витамин играет ключевую роль в усвоении кальция и фосфора, а также повышает устойчивость организма к вирусным заболеваниям. Его недостаток может привести к детскому рахиту, остеомаляции и остеопорозу; помимо этого существуют данные о влиянии недостатка этого витамина на развитие неврологических, сердечно-сосудистых, вирусных и аутоиммунных заболеваний, а также раковых опухолей.

Хотя витамин D3 может вырабатываться в коже человека под воздействием ультрафиолетового излучения, нахождение под прямыми лучами солнца увеличивает риск рака кожи, а эффективность выработки витамина сильно зависит от наличия солнцезащитных средств и типа кожи. Как следствие, гораздо безопаснее восполнять недостаток этого витамина, употребляя в пищу продукты, обогащенные 7-дегидрохолестерином (7-DHC), провитамином, который в нашем организме спонтанно изомеризуется в холекальциферол, или витамин D3.

Провитамин 7-DHC присутствует в листьях и незрелых зеленых плодах томата (Solanum lycopersicum), а вот в спелых помидорах его уже совсем мало. Авторы «поправили» гены, отвечающие за превращение 7-DHC в холестерин, заблокировав этот метаболический путь, – и провитамин начал накапливаться в спелых помидорах. Как итог, полученные таким образом модифицированные помидоры содержали до 2 мкг 7-DHC, который при облучении УФ-светом благополучно превращался в витамин D3. У модифицированных растений не наблюдалось значительных изменений в морфологии или составе плодов, а при альтернативной модификации генома возможно получение помидоров, содержащих до 10 мкг 7-DHC, – то есть, для обеспечения суточной потребности организма в витамине D3 достаточно будет съесть один-два плода.

Содержание 7-DHC и витамина D3 в листьях (слева), зеленых помидорах (в центре) и спелых помидорах (справа) у обычных томатов (голубые столбцы) и модифицированных (темно-синие столбцы) / ©10.1038/s41477-022-01154-6

К сожалению, от получения модифицированных растений до их массового введения в производство еще далеко: сначала придется оценить, насколько хорошо провитамин сохраняется в спелых плодах при хранении и переработке, как хорошо усваивается человеческим организмом и не повлияло ли вмешательство генных инженеров на физиологию растения, в частности, на его стрессоустойчивость. Последний фактор может оказаться самым важным, ведь в условиях изменяющегося климата сельскохозяйственные растения подвергаются все большему негативному влиянию, – однако новое исследование в любом случае является крайне важным шагом на пути к обеспечению населения полноценными продуктами питания.