As betalaínas são uma classe de pigmentos vegetais responsáveis pela característica cor vermelha-violeta (betacianina) ou amarela (betaxantina) de certas frutas e vegetais.

   Esses pigmentos de ocorrência natural, solúveis em água e contendo nitrogênio são comumente usados como corantes alimentícios. Recentemente, resultados de pesquisas trouxeram à tona o forte potencial antioxidante das betalaínas, tornando-as potenciais candidatas para produzir alimentos saudáveis e combater várias doenças. 

   Atualmente, as betalaínas são produzidas apenas em plantas da ordem Caryophyllales e fungos superiores. Assim, a engenharia metabólica tem sido explorada para modificar geneticamente plantas não-Caryophyllales cultiváveis, para aumentar a produção e escalabilidade desses pigmentos.

   Embora as plantas transgênicas acumuladoras de betalaína tenham sido desenvolvidas ao longo dos anos, suas aplicações na produção de recursos alimentares para a saúde ainda precisam ser exploradas.

   Para resolver essa lacuna, uma equipe de pesquisa colaborativa da “Tokyo University of Science” (TUS) e do “Iwate Biotechnology Research Center”, do Japão, liderada pelo professor Gen-ichiro Arimura da TUS, tentou modificar geneticamente plantas de batata e tomate para produzir betacianina. Seu objetivo era testar a eficácia terapêutica de tomates e batatas produtores de betacianina contra modelos murinos de colite e macrófagos indutores de inflamação. Suas descobertas foram publicadas na Biotechnology & Bioengineering em 26 de janeiro de 2023.

   “Projetamos com sucesso tubérculos de batata e frutos de tomate para co-expressar genes de biossíntese de betacianina [genes para CYP76AD1 de Beta vulgaris, DOD (DOPA 4,5-dioxigenase) e 5GT (ciclo-DOPA 5-O-glicosiltransferase) de Mirabilis jalapa sob o controle de promotores adequados", disse Arimura. "Isso aumentou o acúmulo endógeno de betanina e isobetanina - dois tipos comuns de betacianina - nesses vegetais transgênicos. O acúmulo desses pigmentos fez com que aparecessem na cor vermelha escura após a maturação, em comparação com suas contrapartes do tipo selvagem.”

   Como os macrófagos desempenham um papel importante em várias doenças inflamatórias, a equipe testou ainda mais a eficácia terapêutica desses vegetais transgênicos em células semelhantes a macrófagos (RAW264.7), após estimulação da resposta imune por lipopolissacarídeos (LPS). Eles observaram que os extratos do fruto do tomate transgênico exerciam maior atividade anti-inflamatória em comparação com suas contrapartes do tipo selvagem. Isso foi atribuído a uma diminuição na transcrição estimulada por LPS do gene da citocina pró-inflamatória - um gene Tnf-α, dentro das células transgênicas.

   “Essas descobertas estão de acordo com os efeitos anti-inflamatórios do tomate transgênico que observamos nos intestinos de modelos murinos com colite induzida por sulfato de dextrana sódica (DSS). Uma melhora acentuada na perda de peso corporal e no índice de atividade da doença foi observada por meio da supressão da transcrição estimulada por DSS de genes pró-inflamatórios – genes para Tnf-α, Il6 e Cox-2”, acrescentou Arimura, discutindo os resultados derivados de outros experimento em camundongos.

   Além disso, a ação aditiva e sinérgica da betacianina com componentes naturais da fruta (como o licopeno no tomate) aumentou ainda mais a melhora da colite em modelos murinos. Curiosamente, embora efeitos antiinflamatórios significativos tenham sido observados com extratos de tomate transgênico em diluições de 100 a 1.000 vezes, esse não foi o caso com batatas transgênicas, apesar da produção substancial de betanina e isobetanina. Especula-se que a razão para isso seja a presença de antagonistas desconhecidos nas batatas transgênicas que atuam contra a função antiinflamatória da betacianina, mas ainda não foi confirmado.

   “Verificou-se que tomates geneticamente modificados para produzir betacianinas têm efeitos substanciais na promoção da saúde. Embora existam fontes vegetais naturais de betalaínas, como beterraba, esses pigmentos demonstram baixa estabilidade em altas temperaturas e pH extremo. Isso indica que as linhagens de tomates transgênicos produtores de betacianina têm maior probabilidade de serem eficazes como alimentos saudáveis quando ingeridos em seu estado bruto”, disse Arimura. "Quais são as aplicações potenciais dessas descobertas? Embora não haja cultivo comercial de culturas geneticamente modificadas comestíveis no Japão, esperamos que suas aplicações como alimentos saudáveis por meio da produção em fábricas de plantas fechadas e outras instalações levem ao uso generalizado de plantas recombinantes no Japão.

   "Estamos confiantes de que a engenharia de betalaína logo se tornará um caminho promissor para melhorar a produção comercial de alimentos saudáveis, que aumentam o suprimento de alimentos e, ao mesmo tempo, conferem benefícios à saúde de seus consumidores".