Ein Forschungsteam entwickelt genetisch veränderte Tomaten als eine reichhaltige Quelle für Vitamin D. Das Ausschalten eines Gens soll die Konzentration eines Vorläufers des essentiellen Nährstoffs erhöhen. Normalerweise werden Tomaten in der Sommersonne reifer und schmackhafter. Nun zeigen die neuen Untersuchungen, dass sonnengereifte Tomatensorten mit etwas Hilfe von Gentechnologie auch ein Vorläufermolekül von Vitamin D3 anhäufen können. Dies ist ein lebenswichtiges Provitamin, das normalerweise hauptsächlich in tierischen Produkten vorkommt. Darüber hinaus enthalten die modifizierten Tomatenpflanzen so viel Provitamin D3 wie zwei Eier oder ein Esslöffel Thunfisch.

InhaltsverzeichnisDen Vitamin-D-Spiegel durch genetisch veränderte Tomaten erhöhenPotenzielle Vorteile für die MedizinWie ein Forschungsteam genetisch veränderte Tomaten entwickeln konnteZukünftige Perspektiven

Laut den Wissenschaftlern kann dies vor allem in Ländern, wo der Vitamin-D-Mangel ein Problem darstellt, ein Wendepunkt sein. Derartig modifizierte Pflanzen könnten auch Veganern helfen, genug von dem sogenannten Sonnenvitamin zu bekommen. Darüber hinaus eröffnet der Befund laut Ernährungswissenschaftlern neue und aufregende Möglichkeiten für Menschen mit Vitaminmängeln. Vitamin D hilft beispielsweise bei der Regulierung, wie der Körper Kalzium verwendet, was zu stärkeren Knochen führt. Es gibt zudem noch Hinweise darauf, dass niedrige Konzentrationen mit einem höheren Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und anderen Gesundheitsproblemen verbunden sind.

Sonnenlicht kann den Körper veranlassen, das Sonnenvitamin zu synthetisieren, da ultraviolette B (UVB)-Strahlung eine Vorstufe in der Haut in eine Form umwandelt, die Leber und Niere in nutzbares Vitamin D umwandeln. Menschen, die in hohen Breiten leben, sind oft UVB nicht genug ausgesetzt, besonders im Winter, um einen Vitamin-D-Mangel zu vermeiden. Auch Alter oder dunklere Haut können die Vitamin-D-Synthese verlangsamen. Die Forscher nutzten die Genbearbeitung, um ein spezifisches Molekül im Genom der Pflanze auszuschalten, das das Provitamin D3 sowohl in den Früchten als auch in den Blättern von Tomatenpflanzen erhöhte. Es wurde dann durch Einwirkung von UVB-Licht in Vitamin D3 umgewandelt.

Da die Hauptquelle für Vitamin D die Nahrung ist, kann die neue Forschung zur Entwicklung von Behandlungsstrategien beitragen. Solche genetisch veränderte Tomaten und derartig angereicherte Pflanzen könnten Millionen von Menschen mit Vitamin-D-Mangel helfen. Wie oben erwähnt, ist dies ein wachsendes Problem im Zusammenhang mit einem erhöhten Krebsrisiko, Demenz und vielen Haupttodesursachen.

Die wissenschaftlichen Untersuchungen haben außerdem auch gezeigt, dass ein Vitamin-D-Mangel mit einer erhöhten Schwere der Infektion durch Covid-19 verbunden ist. Darüber hinaus könnten Tomaten, die Vitamin D produzieren, eine einfache und nachhaltige Innovation sein, um ein globales Gesundheitsproblem anzugehen. Sie enthalten von Natur aus einen der Bausteine ​​von Vitamin D3, genannt Provitamin D3 oder 7-Dehydrocholesterin (7-DHC), in ihren Blättern in sehr geringen Mengen. Provitamin D3 reichert sich jedoch normalerweise nicht in reifen Tomatenfrüchten an.

Wissenschaftler in der Gruppe von Professor Cathie Martin am John Innes Center setzten CRISPR-Cas9-Geneditierung ein, um den genetischen Code von Tomatenpflanzen zu überarbeiten, damit sich Provitamin D3 in der Tomatenfrucht anreichert. Die Blätter der bearbeiteten Pflanzen enthielten bis zu 600 ug (Mikrogramm) Provitamin D3 pro Gramm Trockengewicht. Die empfohlene tägliche Zufuhr von Vitamin D beträgt 10 ug für Erwachsene. Beim Anbau von Tomaten sind die Blätter normalerweise Abfallmaterial, aber die der modifizierten Tomatenpflanzen könnten für die Herstellung von Vitamin-D3-Ergänzungen für Veganer oder zur Anreicherung von Lebensmitteln verwendet werden. Frühere Forschungen haben den biochemischen Weg untersucht, wie 7-DHC in der Frucht zur Herstellung von Molekülen verwendet wird. Sie haben festgestellt, dass ein bestimmtes Enzym Sl7-DR2 für die Umwandlung in andere Moleküle verantwortlich ist.

Um dies zu nutzen, verwendeten die Forscher CRISPR-Cas 9. Somit konnten sie das Sl7-DR2-Enzym in Tomaten ausschalten, sodass sich das 7DHC in der Tomatenfrucht anreichert. Sie maßen, wie viel 7-DHC in den Blättern und Früchten dieser bearbeiteten Tomatenpflanzen vorhanden war. Das Team fand heraus, dass der 7-DHC-Gehalt sowohl in den Blättern als auch in den Früchten der bearbeiteten Pflanzen erheblich angestiegen war. Das 7-DHC reichert sich sowohl im Fruchtfleisch als auch in der Schale der Tomaten an. Nach der Behandlung mit UVB-Licht, um das 7-DHC in Vitamin D3 umzuwandeln, enthielt eine Tomate die gleiche Menge an Vitamin D wie zwei mittelgroße Eier oder 28 g Thunfisch – empfohlene Nahrungsquellen für Vitamin D.

Bisher wurden die modifizierten Tomaten nur in Laborgewächshäusern angebaut. Die Studienautoren werden im Juli 2022 mit einem Feldversuch beginnen und hoffen, diesen Sommer damit beginnen zu können. Feldtests werden entscheidend sein, um zu sehen, ob die Pflanzen unter realem Stress gedeihen können. Die Forscher müssen auch zeigen, dass der Körper das Provitamin D3 in den Tomaten aufnehmen und in Vitamin D umwandeln kann.

Eine weitere Herausforderung könnte die Verbraucherakzeptanz sein. Einige Menschen akzeptieren gentechnisch veränderte Tomaten möglicherweise nicht. Wenn die Pflanzen es jedoch auf den Markt schaffen, könnten Pflanzenphysiologen einen Sprung nach vorne bei der Verringerung der Abhängigkeit von tierischen Lebensmitteln markieren.

Diese neue Studie besagt, dass Vitamin D in reifen Früchten durch längere UVB-Exposition, beispielsweise während der Sonnentrocknung, weiter erhöht werden könnte. Das Blockieren des Enzyms in der Tomate hatte keine Auswirkung auf Wachstum, Entwicklung oder Ertrag der Tomatenpflanzen. Andere eng verwandte Pflanzen wie Auberginen, Kartoffeln und Paprika haben denselben biochemischen Weg, sodass die Forscher solche Methode auf diese Gemüsekulturen ebenfalls anwenden könnten.