Takk til iGEM laget UiOslo 2022 for at dere
oversatte denne artikkelen til norsk.
Dagens organisme ble modifisert for over to tiår siden. Dette emnet er kanskje ikke et lett emne for alle, for i dag skal vi diskutere effekten av vitamin A-mangel på kroppen din og hvor mange barn som lider av denne mangelen. Imidlertid vil vi også snakke om en sølvkant (silver lining): “Golden Rice”.
Hvorfor trenger vi vitamin A?
Hva er vitamin A? Vitamin A er en gruppe fettløselige retinoider. Det er viktig for immunsystemet, celle-celle kommunikasjon, vekst og utvikling, og kvinnelig reproduksjon [1]. Det har også kritiske roller i den normale dannelsen av hjertet, lungene, øynene og andre organer. Vitamin A er essensielt for øyet fordi det er essensielt for rhodopsin, de lysfølsomme proteinene i øyet, og det muliggjør normal dannelse og funksjon av hornhinnen (buet seksjon foran pupillen) og bindehinnen (som forbinder øyeeplet med øyelokkene) [1].
Hvordan absorberer mennesker vitamin A? Som mange andre ting, gjennom mat. Imidlertid er det to versjoner: forhåndsformet vitamin A, som inkluderer retinol og retinylestere. Disse absorberes gjennom meieriprodukter, egg, fisk og kjøtt. Deretter er det provitamin A-karotenoidene, som absorberes gjennom fordøyelsen av plantepigmenter. Disse inkluderer hovedsakelig betakaroten, alfa-karoten og beta-kryptoksantin. Lykopen, lutein og zeaxanthin er ikke blant dem, men ser ut til å være nyttige i produksjonen av vitamin A [1].
Vitamin A mangel og dens konsekvenser
Innbyggere i industrialiserte land har vanligvis ikke problemer med vitamin A-mangel, men denne mangelen forekommer ofte i utviklingsland [2]. Vitamin A-mangel rammer mer enn halvparten av alle land, mange i Afrika og Sørøst-Asia. Medisinsk, fører mangel på vitamin A til xeroftalmi, uttørking av hornhinnen og konjunktiva. Dette fører til alt fra mildere nattblindhet og Bitot’s flekker (skummende flekker på øyeeplet) til potensiell blindhet (hornhinnexerose, sårdannelse og nekrose) [2]. Retinol er den mest tallrike formen for vitamin A i blod og plasma. Man snakker om subklinisk vitamin A-mangel ved en konsentrasjon på <0,70 µmol/L og om en alvorlig mangel ved en konsentrasjon på <0,35 µmol/L. De som rammes verst er ofte barn og gravide.
Det er i gjennomsnitt 250 000-500 000 barn som blir blinde hvert år på grunn av vitamin A-mangel, ifølge WHO og halvparten av dem dør innen 12 måneder etter at de ble blinde. Vitamin A-mangel er også assosiert med høy sykelighet og dødelighet fra barnesykdommer og vil være den største årsaken til barndomsblindhet som kan forebygges. Det har andre konsekvenser som å øke risikoen for å få luftveis- og diaréinfeksjoner, redusert vekst og langsom beinutvikling, for å nevne noen [2].
I de første åtte leveårene trengs i gjennomsnitt 400 µg retinolaktivitetsekvivalenter (RAE) daglig. En µg RAE er definert som 1 µg retinol, 2 µg betakaroten i kosttilskudd, 12 µg betakaroten med mat eller 24 µg alfa-karoten eller beta-kryptoksantin med mat [1].
Gylden ris inntar scenen
Hvis vitamin A finnes i så mange matvarer, hvorfor er det et så stort problem? Mange matvarer vokser bare veldig sesongmessig, trenger visse geografiske forhold, har en ganske lav avling, eller er for dyre å få tak i av fattige familier. Siden det dyrkes mye ris i mange områder hvor vitamin A-mangel også forekommer, ville det være ideelt om vitamin A kunne tas inn gjennom ris. Peter Beyer og Ingo Potrykus mente det også.
De bruker geranylgeranyldifosfatet (GGDP) produsert i endospermen (riskornet) for å produsere betakaroten [3]. For å gjøre dette ble Agrobacterium-mediert transformasjon (en standard plantetransformasjonsmetode for å introdusere transgener i visse planter) brukt for å introdusere tre enzymer i planten.
- For det først, en fytoensyntase (psy) fra organismen Narcissus pseudonarcissus (påskelilje), som omdanner ADP til fytoen.
- For det andre, en bakteriell fytoene-desaturase (crtI) fra organismen Erwinia uredovora, som katalyserer 4 dobbeltbindinger for å omdanne fytoen til lykopen.
- For det tredje, lykopen beta-cyklase (lcy) også fra organismen Narcissus pseudonarcissus, som omdanner lykopen til betakaroten.
Her, psy ble plassert under kontroll av endosperm-spesifikk glutelin og crtl under kontroll av den konstitutive CaMV (blomkålmosaikkvirus) 35S-promotoren. Begge sekvensene ble modifisert med transittpeptidsekvenser for å lokalisere enzymene i endospermplastiden hvor GGDP produseres aktivt. lcy-genet har også en transitt-peptidsekvens som skal importeres inn i plastiden og ble plassert under kontroll av ris-glutelin-promotoren [3].
På slutten av publikasjonen nevner de at 1,6 µg/g karotenoid produseres i endospermer, som er nær målet deres på minst 2 µg/g provitamin A i endospermer. Dette vil tilsvare 100 µg retinol med et daglig forbruk på 300 g ris [3].
Denne publikasjonen fra 2000 ble nevnt i juli 2000-utgaven av magasinet Time [4]. Forskningen fortsatte og førte til utgivelsen av Golden Rice 2 av Syngenta i 2005 [5]. De fant at psy-genet fra mais (Zea mays) fungerte mye mer effektivt enn homologen fra påskeliljer. De var i stand til å produsere opptil 37 µg/g karotenoider i risendospermer, som er 23 ganger mer enn den originale Golden Rice. Av disse 37 µg/g karotenoider er 31 µg/g betakaroten, så barns daglige inntak vil bli mettet med 50 % bare ved å spise 72 g tørr Golden Rice 2 [5].
Nok biokjemi, hva med bruk i den virkelige verden?
20 år gammel – og ennå ikke i bruk?
Allerede i 2007 rapporterte en studie i samarbeid med forskere bosatt i Bangladesh, India, Filippinene og USA at inkorporering av transgener for karotenoidsyntese ikke endret noen vesentlige agronomiske egenskaper hos risplantene[6].
Det har imidlertid vært gjentatte kritikk om at planten ikke ville produsere nok provitamin A til at det er aktuelt, men dette har blitt unødvendig med gylden ris 2. I etterkant kom det kritikk om at man ikke visste hvor mye betakaroten som ble brutt ned eller gikk tapt under inntak. I 2009 ble det imidlertid publisert en studie som beviste at betakaroten fra gylden ris effektivt omdannes til retinol hos mennesker[7].
Til og med 159 nobelprisvinnere skrev et offentlig brev i 2016 til Greenpeace, FN og regjeringer over hele verden om at de støtter «GMO» og spesielt gylden ris [8]. I dette brevet skriver de at organisasjoner som er motstandere av GMO har gitt en feilaktig fremstilling av risikoene, fordelene og virkningen og støttet ødeleggelsen av godkjente feltforsøk og forskningsprosjekter. En meningsartikkel publisert i PNAS i desember 2021 oppsummerer det presserende behovet og frykten angående Golden Rice ganske godt [9].
Kommer den til og bli brukt eller ikke?
Både Filippinene og Bangladesh har gitt grønt lys for kommersiell bruk av gyllen ris. I 2022 lanserte Filippinene sitt prosjekt for å bekjempe vitamin A-mangel ved å dyrke og konsumere gullris i sårbare områder av landet. “På politisk nivå har nasjonalt frøindustriråd (NSIC) vedtatt en enhetlig politikk for godkjennelse av alle genmodifiserte avlinger, og baner vei for en strømlinjeformet tidslinje for introduksjon av gylden ris,” sa Dar ved Healthier Rice Project Team and Advisory Committee (HRAC) møte [10].
Gullris på Filippinene har blitt krysset med lokal ris, som foretrekkes av innbyggerne. Nøkkelfunnet her er at ett gram riskorn inneholder omtrent 11 mikrogram betakaroten, som er tilstrekkelig til å gi 80-110 % av det anbefalte daglige inntaket av vitamin A for barn og kvinner. [11]
Massiv frøproduksjon forventes å starte i år og de første avlingene vil være etter neste høsting. Forhåpentligvis er dette siste gang du må lese om vitamin A-mangel, for gullris viser lover å være en kur for dette utbredte problemet.
Hvis du synes dette emnet var spennende eller fortsatt er ganske uvillig til det, kan du besøke gylden ris prosjekt og lese videre der.
Kilder
[1] : https://ods.od.nih.gov/factsheets/VitaminA-HealthProfessional/
[2] : https://www.who.int/data/nutrition/nlis/info/vitamin-a-deficiency
[4] : http://content.time.com/time/magazine/article/0,9171,997586,00.html
[5] : https://www.nature.com/articles/nbt1082
[6] : https://doi.org/10.1007/s10681-006-9311-4
[7] : https://doi.org/10.3945/ajcn.2008.27119
[8] : https://supportprecisionagriculture.org/nobel-laureate-gmo-letter_rjr.html
[9] : https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2120901118
[10] : https://www.goldenrice.org/ [11] : https://www.philippinetimes.com/news/272259404/massive-production-of-golden-rice-seeds-to-start-this-year
