Przełom w biotechnologii umożliwia zrównoważony omega3 bez nadmiernego połowów

Zastanawialiście się kiedyś nad ekologicznymi kosztami tej małej kapsułki Omega-3 na stole?Za korzyściami dla zdrowia kryje się rosnący kryzys morski. Nadmierne połowy i zanieczyszczenie zagrażają tradycyjnym źródłom tych niezbędnych kwasów tłuszczowych.Teraz naukowcy są pionierami zrównoważonej produkcji poprzez biotechnologię.

Kwasy tłuszczowe omega-3, zwłaszcza kwas eikozapentaenowy (EPA) i kwas dokosaheksaenowy (DHA), są cenione ze względu na korzyści sercowo-naczyniowe, neurologiczne i immunologiczne.Ludzie mają ograniczoną zdolność do syntezy tych związkówPodczas gdy głębinowe ryby były tradycyjnym zbiornikiem, ta zależność doprowadza ekosystemy morskie do krawędzi upadku.

Badania wykazały, że EPA i DHA integrują się w dwuskładniki fosfolipidowe błony komórkowej,wpływające na strukturę tratwy lipidowejW związku z powyższym wprowadzono nowe środki, które mają na celu zmniejszenie stężenia cholesterolu w organizmie.

• Zdrowie neuropsychiatryczne:Modulowanie błon komórek szyszkowych w celu wpływania na produkcję melatoniny poprawia jakość snu, jednocześnie wykazując potencjał w zarządzaniu lękiem i depresją.
• Korzyści dla układu mięśniowo- szkieletowego:przeciwdziałanie zanieczyszczeniu mięśni, przyspieszenie adaptacji mięśni i wzmocnienie mineralizacji kości w celu zapobiegania osteoporozie
• Ochrona oczu:Udowodniona skuteczność w leczeniu zespołu suchego oka i wspomaganie kontroli krótkowzroczności.
• Zastosowania onkologiczne:Związane z zmniejszonym ryzykiem raka jelita grubego i piersi, przy jednoczesnym łagodzeniu powikłań związanych z rakiem, takich jak kacheksja i ból poprzez interakcje z receptorami połączonymi z białkiem G.
• Działanie przeciwzapalne:Poprzez modyfikację rozkładu kwasów tłuszczowych fosfo i pozycjonowania płyt lipidowych związki te hamują prozapalne czynniki transkrypcyjne, jednocześnie aktywując mediatory przeciwzapalne.Badania epidemiologiczne wykazały niższy wskaźnik zawału mięśnia sercowego wśród ludności Inuitów z Grenlandii i Japończyków z dużym spożyciem Omega-3.

Ograniczenie metabolizmu u ludzi: brak enzymów desaturazy Δ-12 do przekształcania kwasów palmitinowych i oleinowych w kwasy linolowe i α-linolenowe,w połączeniu z nieefektywną syntezą EPA/DHA z kwasu α-linolenowego, konieczne jest uzupełnianie dietyAmerykańskie Stowarzyszenie Kardiologiczne zaleca 4 g EPA/DHA dziennie.

Ryba gromadzi te kwasy tłuszczowe poprzez spożywanie morskich mikroalg, ale nadmierne połowy, zmienne stężenia Omega-3,Zanieczyszczenie morza i oceanów zagraża zarówno równowagie ekologicznej, jak i spójności produktu.

Aby obejść te ograniczenia, naukowcy opracowują platformy produkcji drobnoustrojów z wykorzystaniem glonów i drożdży za pomocą technologii fermentacji:

• Fermentacja mikroalg:Martek Biosciences był pionierem w produkcji DHA z glonów do formuły dla niemowląt, chociaż wysokiej wydajności EPA lub połączone szczepy EPA / DHA pozostają nieuchwytne.
• Platforma drożdży:Inżynieria metaboliczna DuPontaYarrowia lipolyticaumożliwia produkcję EPA z cukrów rolniczych, chociaż z optymalnymi stopami konwersji.
• Inżynieria roślin:Transgeniczne rośliny oleiste, takie jak rzepako, obiecują syntezę Omega-3 na bazie nasion, chociaż długie okresy uprawy stwarzają ograniczenia logistyczne.

Zwiększenie produkcji Omega-3 wymaga skomplikowanej manipulacji szlakami:

• Zwiększenie podaży prekursorów acetylo-CoA poprzez nadekspresję enzymatyczną
• Optymalizacja kinetyki enzymów syntazy kwasów tłuszczowych i desaturazy
• Usunięcie wąskich gardła metabolicznych poprzez nokaut genów
• Regulacja kontrolerów transkrypcyjnych biosyntezy lipidów
• Projektowanie syntetycznych szlaków metabolicznych pomijających naturalne ograniczenia

Nowe innowacje mają na celu rozwiązanie obecnych ograniczeń:

• Edycja genomu oparta na CRISPR w celu precyzyjnej optymalizacji szczepu
• Integracja multimików do kompleksowego mapowania metabolizmu
• Systemy fermentacji ciągłej zwiększające przepustowość
• Modele biorafinerii koprodukujące wiele wysokowartościowych związków
• Alternatywne surowce, w tym strumienie odpadów rolnych

W miarę dojrzewania rozwiązań biotechnologicznych obiecują one zmniejszyć presję na ekosystemy morskie, zapewniając jednocześnie niezawodny dostęp do tych istotnych składników odżywczych.Konwergencja biologii syntetycznej i fermentacji przemysłowej może wkrótce na nowo zdefiniować globalne paradygmaty produkcji Omega-3.