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Una taza de café genéticamente diseñada
Autor:
Prof. Alejandra Ratti,
Prof. Departamento de Bioingeniería e Ingeniería Química
Muchos de nosotros solemos depender de esa dosis de “energía” adicional que nos aporta una taza de café por las mañanas para iniciar el día, incluso también para continuar la tarde. Sin embargo, las preferencias y variedades de café hace que cada uno encuentre su café “a medida”.
Pero para poder diseñar genéticamente nuestro café matutino, es necesario entender qué es lo que buscamos en el café como bebida energizante. Todo empieza con una molécula: la cafeína (figura 1). Una taza de café contiene aproximadamente entre 70 a 140 mg de cafeína que tiene la capacidad de actuar sobre el sistema nervioso central.
Figura 1: Estructura de la cafeína (1)
La cafeína se distribuye pronto por todo el cuerpo. Como la cafeína es parecida a las sustancias que se encuentran normalmente en los tejidos, puede afectar a todos los sistemas del cuerpo: el nervioso, el cardiovascular, el respiratorio, etc. Sin embargo, la cafeína no se acumula en el cuerpo, por lo que sus efectos son transitorios y de corta duración. Una o dos tazas de café pueden hacer que uno se sienta más despierto, alerta y capaz de concentrarse. Se ha demostrado que la cafeína contrarresta la fatiga y levanta el ánimo decaído. En personas sensibles, sin embargo, la cafeína puede retrasar la llegada del sueño, disminuir el tiempo en que se duerme e incluso rebajar la calidad subjetiva del sueño (2) . Es por ello que muchos prefieren su café descafeinado y es allí donde puede entrar la ciencia.
El proceso tradicional por el cual se logra descafeinar el café involucra la remoción de casi el 97% de la cafeína contenida. Para ello se utilizan combinaciones de solventes orgánicos como el cloruro de metileno y el acetato de etilo. Los granos de café son sumergidos en estos solventes, luego calentados hasta el punto de vapor y nuevamente remojados en solventes para remover la cafeína. Finalmente son secados y luego tostados. Desafortunadamente, este proceso no solo remueve la cafeína sino también componentes que influyen en el sabor y aroma del café. Luego de esto, los granos son sometidos a una corrientes de dióxido de carbono a 65℃ y altas presiones (300 atm). La función del dióxido de carbono es disolver la cafeína que luego se remueve con agua. Este paso puede llevar hasta 12 horas (3) (4). Como se puede observar, este proceso no solo es extenso sino también costoso, pero por sobre todo, altera el sabor y aroma del café que es lo que la mayoría de consumidores busca más allá de la cafeína.
Entonces, nos preguntamos: ¿Cómo la ciencia puede ayudar a descafeinar nuestro café? Muy simple: CRISPR. Pero, ahora…¿Qué es CRISPR?
La técnica de CRISPR (en inglés Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, en español Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas) es el equivalente a tijeras moleculares que rápida y fácilmente pueden cortar secuencias de ADN para modificar la función de un gen. Es una técnica derivada de mecanismos de defensa de las bacterias. Esta “edición de genes” puede borrar, reemplazar o agregar genes de forma rápida y económica (5).
Una compañía y algunos grupos de científicos han dicho ser capaces de silenciar los genes que producen cafeína en el café. Esto producirá un café naturalmente descafeinado sin el costo del proceso tradicional que no solo remueve la cafeína sino también mucho de su sabor y valor nutricional (6). El grupo de investigadores liderados por Jean‑Christophe Breitler ha desarrollado una herramienta online que permite identificar todas las secuencias blanco de gARN en el genoma del café, y otros potenciales sitios de interés. A través de sus experimentos pudieron demostrar que el uso de embriogénesis somática, como método de regeneración de plantas con genomas editados, puede permitir la selección de estadíos embrionarios y pasos para la germinación (7). Finalmente, tal vez la próxima vez que pidas un café descafeinado, venga con un toque de CRISPR.
Bibliografía:
1. Cafeína. (2019, November 19). Retrieved from https://es.wikipedia.org/wiki/Cafeína
2. Evaluation of Caffeine Safety, a scientific status summary by the Institute of Food Technologists' Expert Panel on Food Safety and Nutrition, 1987.
3. Interest, P. A. (n.d.). Food Chemistry. Retrieved from https://www.compoundchem.com/category/food-chemistry/
4. Brunning, A. (2016). Why does asparagus make your pee smell?. Berkeley, CA: Ulysses Press.
5. CRISPR: Gene-editing. (2019, May 31). Retrieved from https://stir-tea-coffee.com/tea-report/crispr-gene-editing/
6. Genome editing in coffee. (n.d.). Retrieved from http://www.agropolis-fondation.fr/Genome-editing-in-coffee
7. Breitler, J., Dechamp, E., Campa, C., Rodrigues, L. A., Guyot, R., Marraccini, P., & Etienne, H. (2018). CRISPR/Cas9-mediated efficient targeted mutagenesis has the potential to accelerate the domestication of Coffea canephora. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC), 134(3), 383-394. doi:10.1007/s11240-018-1429-2.
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