Impacto de Nutrigenomica en La Industria Alimentaria

Introduccin

Los ltimos diez aos han sido testigos deimportantes avances tecnolgicos que han re-volucionado la manera en que se estudia labiologa. Los avances de las tecnologas in-formticas y analticas de alto rendimientohan permitido la acumulacin de datos hastaunos niveles sin precedentes y a un ritmoprcticamente febril. En 2001, se dio a cono-cer el primer bosquejo de la secuencia del ge-noma humano. Desde entonces, se han dadopasos importantes para poder describir losprocesos biolgicos a nivel molecular, deter-

minando qu genes se activan o se bloquean(el transcriptoma), qu protenas se producen(el proteoma) y cmo estas protenas influ-yen en los procesos metablicos (el metabo-loma). Tambin se nos han abierto nuevasperspectivas sobre la forma en que el am-biente puede modificar estos eventos molecu-lares y la manera en que el genotipo puedepredecir el fenotipo e influir en la respuestaindividual al estilo de vida.

El trmino nutrigenmica est muy vincu-lado a la idea de nutricin personalizada,ahora emergente, segn la cual la dieta de unapersona se establece a su medida, sobre labase de su propia informacin molecular, conla finalidad de optimizar su salud y prevenir laaparicin de enfermedades. En este contexto,la nutrigenmica se ocupa principalmente deelucidar la naturaleza interactiva de los genes,la dieta y los factores ambientales, y de cmoestas interacciones actan sobre la salud. Porun lado, se busca entender cmo las dietas ylos componentes alimenticios afectan a la ex-presin gnica, y cmo estos cambios, a suvez, influyen en la asimilacin de los nutrien-tes y en la salud. Por otro, se quiere entendercmo la variacin gentica modifica la res-

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EL IMPACTO DE LA NUTRIGENMICAEN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

LOUISE BROWN Y FRANS VAN DER OUDERAAUnilever Corporate Research. Sharnbrook, Bedfordshire (Reino Unido).

La Dra. Louise Brown ha llevado a cabo su labor como inves-tigadora en el mbito de las industrias alimentaria y farmacu-tica durante los ltimos ocho aos. Obtuvo su doctorado en laUniversidad de Newcastle upon Tyne (Reino Unido). Ha tra-bajado en varias reas cientficas, entre ellas la regulacintranscripcional, el desarrollo de los vertebrados, la angiogne-sis y el metabolismo de la glucosa.

El Dr. Frans Van der Ouderaa es director del Departamento deInvestigacin Biolgica de Unilever y responsable de desarrollarestrategias y de programar la aplicacin de la genmica huma-na en la misma compaa. Previamente, ha dirigido el programade Investigacin Dental de la misma, y su Grupo Colworth deBiociencias. En 2000-2001, fue consejero de la compaa diag-nstica de Unilever, Unipath, y responsable de I+D.

puesta fisiolgica de una persona a la dieta, ycmo esto puede influir en los parmetros dela salud o la enfermedad. A veces, el asunto dela nutrigenmica puede ser considerado deuna forma ms amplia, abarcando la aplica-cin de las tecnologas genmicas (genmicafuncional, transcriptmica, protemica, meta-bonmica) al estudio de las ciencias nutricio-nales y de la tecnologa alimentaria1. Si se con-templa desde esta perspectiva ms amplia, elimpacto de la nutrigenmica sobre la industriaalimentaria es considerable, con aplicaciones alo largo de toda la cadena alimentaria, de lagranja al tenedor (tabla 1). En realidad, enmuchos casos estas aplicaciones ya no perte-necen slo al mundo de las ideas, pues confor-man ya una realidad.

Nutrigenmica agrcola

Los biotecnlogos botnicos fueron losprimeros dentro de la industria alimentariaen abrazar la ciencia genmica. De hecho, en1999 el trmino genmica nutricional fueutilizado por DellaPenna para describir laexitosa manipulacin de las vas de biosnte-sis vegetal para mejorar la salud humana2. Elinters agrcola por la genmica se ha exten-dido ahora hasta la industria ganadera.Aunque los enfoques transgnicos de la alte-racin de la composicin gentica de los ani-males proveedores de carne no parecen tenervisos de ser muy aceptados por la mayorade los consumidores, los investigadoresagrcolas tienen oportunidades de hacer usode la seleccin asistida por marcadores para

explotar la variacin natural. En un sentidoamplio, la nutrigenmica agrcola se ocupaen determinar formas de cultivo y crianza deplantas y ganado modificados genticamentecon el fin de potenciar su propia salud, resis-tencia y rendimiento, as como de modificarsu composicin para mejorar las cualidadesnutricionales que son importantes para lasalud humana. Por ello, las aplicaciones delas tecnologas genmicas incluyen la identi-ficacin de las seales dietticas que poten-cian la inmunidad, eliminando as la necesi-dad de aadir antibiticos a la comida de losanimales, as como de las que incrementanlas concentraciones de sustancias fitoqumi-cas beneficiosas para la salud.

Los cultivos modificados

La combinacin de la genmica y de labiologa molecular ha proporcionado a loscientficos una nueva manera de generar va-riedades vegetales, que presenta un espectrofuncional ms amplio y mayor precisin quelos mtodos convencionales de cultivos vege-tales. Aunque en primera instancia las plan-tas modificadas genticamente (MG) se pro-ducan por meras razones agroeconmicas-para conseguir resistencia frente a los herbi-cidas o a los agentes patgenos (principal-mente insectos y virus)- la tecnologa se hacentrado ms recientemente en la mejora delas cualidades nutricionales de las plantas yde la salud humana.

Un buen ejemplo de los beneficios nutri-cionales que pueden obtenerse a travs de la

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NUTRIGENTICA Y NUTRIGENMICA

modificacin gentica es el Arroz Dorado,una clase de arroz creada por ingeniera ge-ntica para producir betacaroteno (provitami-na A) en el endosperma, y diseada como so-lucin biotecnolgica al problema de ladeficiencia de vitamina A. La deficiencia devitamina A es un importante problema de sa-lud pblica en muchos lugares del mundosubdesarrollado, particularmente en frica yel Sureste Asitico, donde el arroz es un re-curso alimenticio primario. sta es la princi-pal causa de ceguera prevenible en la infan-cia, y puede aumentar la incidencia yseveridad de las enfermedades infecciosas.

En un estudio de prueba del concepto, loscientficos demostraron que era posible esta-blecer una va biosinttica para el endosper-ma del arroz completamente nueva, que per-mitira la acumulacin de provitamina A3. Enlas especies originales, la acumulacin deprovitamina era relativamente limitada, demanera que aqullas contenan slo un 15-20% de la cantidad de vitamina A recomen-dada en la dieta. Sin embargo, recientementeha aparecido en escena el Arroz Dorado 2.Rediseado por los cientficos de Syngenta,esta nueva variedad acumula provitamina Aen una cantidad veinte veces superior a la de

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EL IMPACTO DE LA NUTRIGENMICA EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

TABLA 1. Ilustracin de cmo la nutrigenmica puede aplicarse a la industria alimentaria. Si se definede manera amplia como la aplicacin de tecnologas genmicas (genmica funcional, transcriptmica,

protemica, metabonmica) al estudio de las ciencias nutricionales y de la tecnologa alimentaria,entonces el impacto de la nutrigenmica ser considerable, con mltiples y variadas aplicaciones a lo

largo de la cadena alimentaria.

NUTRIGENMICA(genmica funcional, transcriptmica, protemica, metabonmica)

Procesamiento alimentario,Agricultura seguridad y garanta de calidad Control de la salud

Nuevas variedades vegetales Procesos industriales nuevos Alimentos y componentes alimentarios(transgnicas/no o mejorados funcionalestransgnicas)

Programas de reproduccin Evaluacin de la seguridad de los Exmenes nutrigenticos para predecir lasgenticamente guiados componentes alimentarios susceptibilidades a sufrir enfermedades y

diagnosticar las intolerancias alimentarias

Enfoques dieta-gen para Deteccin de los alimentos Dietas y productos alimentariospotenciar la salud del daados y de los microorganismos genotpicos/haplotpicos especficosanimal/vegetal y/o la patgenoscalidad del producto

Autentificacin molecular devegetales, animales y alimentosprocesados

la variedad original y podra proporcionar al-rededor del 50% de la vitamina A necesariapara un nio4.

Un ejemplo que va ms all en el uso dela modificacin gentica para la mejora delos rasgos nutricionales es el desarrollo delos tomates transgnicos. En un trabajo lle-vado a cabo por cientficos de Unilever Rese-arch, se consigui que un gen de la Petuniaque codifica la isomerasa de la calcita, unaimportante enzima para la sntesis de los fla-vonoides, se sobreexpresara en los tomates.El procesamiento de los tomates con un altondice de flavonoles dio como resultado unasalsa de tomate que contena una concentra-cin de flavonoles 21 veces superior a la dela salsa manufacturada a partir de tomatesestndar5. Se sabe que los flavonoles tienenpropiedades antioxidantes, y el consumo dealimentos ricos en flavonoles se ha asociadoa una mejora de la salud, en particular la car-diovascular6.

A pesar de los beneficios nutricionalesque ofrecen los alimentos MG, la respuestapblica a esta tecnologa ha sido pobre, espe-cialmente en Europa. De hecho, el progresode los cultivos MG a travs del sistema regu-lador de la Unin Europea se vio fuertemen-te frenado en 1998 a la espera de la revisinde todas las regulaciones concernientes a ladistribucin de los organismos MG y al mar-keting de los productos MG7. Dado este re-chazo tecnolgico, algunos biotecnlogos ve-getales han buscado formas alternativas deutilizar la informacin genmica para conse-guir mejoras en los cultivos. Esto ha desem-bocado en el desarrollo del Targeting Induced

Local Lesions IN Genomes (TILLING), unatcnica bastante prometedora como va notransgnica de mejora de los cultivos8. Esen-cialmente, TILLING es una tcnica genticainversa. Ms que disear un nuevo cultivocon caractersticas especficas, los tcnicosidentifican variedades con las caractersticasgenticas deseadas, a travs de la monitori-zacin de alto rendimiento de grandes culti-vos de plasma germinal, o de poblacionesnuevas, mutadas genticamente a travs deprocesos qumicos. Aunque originalmente sedesarroll para su uso con la Arabidopsisthaliana, un modelo de organismo diploide,TILLING ha sido aplicado de manera satisfac-toria a otras especies vegetales (granos desoja, maz, lechugas romana y de tipo ice-berg, arroz, cacahuetes, ricino), incluyendolas que tienen genomas ms complejos, comola harina de trigo duro (tetraploide) y la hari-na de trigo (hexaploide)8.

Ganadera y produccin animal

En los animales se han identificado locicaractersticos cuantitativos -regiones deADN asociadas a un fenotipo particular- vin-culados a rasgos de gran importancia econ-mica como el crecimiento, el peso, la fertili-dad, la produccin/composicin de la leche, lacalidad y la salubridad de la carne9, 10. Labase molecular de estos fenotipos es comple-ja y sigue siendo en su mayor parte incierta.Sin embargo, una vez se conocen las varia-ciones genticas que subyacen a estos ras-gos, se puede desarrollar tests de ADN direc-

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tos y utilizarlos como gua en los programasde reproduccin.

Adems, para estudiar los efectos directosde los genes, los investigadores agrcolas hancomenzado tambin a explorar la manera enque los factores genticos pueden interactuarcon la dieta. Aunque este campo de investi-gacin est todava en ciernes, ya hay unaconsiderable expectativa alrededor de lo quepudiera suceder en el futuro, particularmenteen lo concerniente al impacto que tales inte-racciones puedan tener sobre el valor nutri-cional de los productos alimenticios (carne,mantequilla, queso y huevos, etc.). Por ejem-plo, se ha demostrado que la suplementacinde la dieta diaria del ganado con aceites ve-getales con un alto contenido en cido linolei-co y/o linolnico incrementa las concentracio-nes de cis-9, trans-11 CLA, segn se cree unagente anticancergeno, en la leche. Adems,se han observado diferencias llamativas, en-tre cada uno de los animales, respecto al gra-do de enriquecimiento de CLA que puedendeberse, en parte, a factores genticos11. Unsegundo ejemplo es el de los omega-3 en loshuevos y la leche. Las dietas ricas en cidosgrasos omega-3, como los DHA y EPA, sehan considerado durante mucho tiempo be-neficiosas para la salud humana, particular-mente por su proteccin frente a las enferme-dades cardiovasculares12. Sin embargo, elcontenido de omega-3 en las dietas occiden-tales tiende a ser relativamente bajo. Comoconsecuencia, se han explorado las posibili-dades de potenciar la presencia de los cidosgrasos omega-3 en los alimentos. La suple-mentacin de los componentes alimenticios

destinados al ganado con aceites y productosderivados del pescado y algas marinas ha de-mostrado que incrementa las concentracionesde DHA y EPA en la leche11, mientras que lasaves de corral alimentadas con semillas delino producen huevos que contienen altasconcentraciones de cido alfalinolnico, uncido graso omega-3 derivado de los vegeta-les13. Todava est por determinar si este en-riquecimiento puede mejorarse a travs de laseleccin genotpica. En cualquier caso, ya haquedado demostrado que la clase gentica in-fluye en la incorporacin de los cidos grasosomega-3 a la yema de los huevos de gallina,lo que sugiere que puede ser posible14.

La nutrigenmica en el procesamiento,la seguridad y la garanta de calidadde los alimentos

Yendo ms all de la agricultura hastaotros puntos de la cadena del valor alimenti-cio, los investigadores estn utilizando ac-tualmente tecnologas genmicas para conse-guir mejoras en la seguridad y calidadalimentarias, as como en la gestin de la ca-dena de manufactura y distribucin. Las apli-caciones incluyen el uso de la huella delADN para comprobar la autenticidad de losingredientes alimentarios y verificar la com-posicin de los productos alimenticios proce-sados, as como el desarrollo de los diagns-ticos moleculares para dirigir los procesosalimenticios, predecir la caducidad de los pro-ductos frescos y detectar la contaminacinmicrobiolgica.

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Procesamiento alimentario

Una aplicacin relativamente nueva de lastecnologas genmicas es el descubrimientode los marcadores de proceso, es decir,marcadores moleculares informativos quepueden ayudar a dirigir los procesos indus-triales o mejorar la gestin de la cadena dedistribucin. Por ejemplo, la manufactura delt es un proceso complejo, que implica mlti-ples pasos -recoleccin, fermentacin, pro-cesamiento calrico y secado- que pueden in-fluir tanto en el aroma como en el gusto delproducto final. Definir la base molecular deestos procesos debera ayudar a mejorar lastcnicas de manufactura actuales y podra in-cluso poner de relieve enfoques alternativos,quizs ms escalables. En lo referente a lagestin de la cadena de distribucin, los mar-cadores moleculares pueden resultar tilespara predecir y mejorar la caducidad de losproductos frescos. Por ejemplo, el brcoli,una conocida verdura, tiene un perodo decaducidad especialmente corto, de maneraque amarillea y pierde turgencia a los pocosdas de su recoleccin, lo que implica unaprdida significativa tanto para el minoristacomo para el consumidor. Los investigadoresque estudian la forma en que los factores ge-nticos y ambientales influyen en el estadodel brcoli ya recolectado han puesto de ma-nifiesto que los procesos que afectan al br-coli recolectado son muy similares a los quetienen lugar durante el proceso de envejeci-miento normal de las hortalizas de hoja15.Ms recientemente, la tecnologa del chip deADN de alta densidad ha ayudado a identifi-

car los marcadores de expresin gnica vin-culados con el buen o mal comporta-miento del perodo post-recoleccin (Bucha-nan-Wollaston V., comunicacin personal).Este tipo de conocimiento puede ser utilizadopor los cientficos para probar los elementosambientales que influyen en el comporta-miento post-recoleccin en profundidad, con-duciendo en ltima instancia al diseo racio-nal de mejores tcnicas de cultivo yrecoleccin. En ocasiones, estos marcadorespueden conformar la base de un diagnsticoin situ y permitir as que las recoleccionesde los cultivos se hagan por turnos segn lacaducidad predicha.

Seguridad alimentaria

Hasta la fecha, el uso de la genmica en lotocante a seguridad alimentaria se ha centra-do en dos reas principales: la evaluacin se-gura de los componentes alimenticios16 y ladeteccin de los microorganismos que pue-den causar dao a los alimentos o ser peli-grosos para la salud humana17.

La evaluacin de la seguridad de los com-ponentes alimenticios se preocupa tanto de laidentificacin del peligro, de si un componen-te alimenticio causa un efecto adverso sobrela salud, como de la caracterizacin de ese pe-ligro, es decir, qu grado de exposicin es ne-cesario para determinar un efecto sanitarioadverso. Estos datos se utilizan para determi-nar la ingesta diaria aceptable de un alimentoo de un aditivo alimenticio en particular. Aun-que el anlisis del peligro es obviamente im-

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portante, contar con los datos apropiadospuede ser costoso y requerir un tiempo exce-sivo, pues exige una experimentacin toxico-lgica detallada en los animales, a menudosobre una base emprica.

Las tecnologas genmicas pueden pro-porcionar no pocos beneficios a la hora de lle-var a cabo evaluaciones toxicolgicas. En pri-mer lugar, su naturaleza de alto rendimientoimplica que es posible analizar mltiples teji-dos en poco tiempo y de manera rentable. Ensegundo lugar, al aplicar la transcriptmica,la protemica y la metabonmica, puede es-tudiarse toda la gama de respuestas biolgi-cas, desde la expresin gnica hasta las res-puestas celulares. En tercer lugar, y quizscomo ms importante, la comprensin delmecanismo no es un prerrequisito para unbuen diseo experimental. De hecho, las tec-nologas genmicas a menudo tienen msutilidad como herramientas para generar hi-ptesis. En realidad, a medida que crece elconocimiento sobre genes, protenas y cam-bios metablicos inducidos por xenobiticosparticulares, debera ser posible aplicar lasintuiciones sobre mecanismos para nuevoscompuestos, comparando sus perfiles con losdatos ya existentes. Adems, tales compara-ciones pueden resultar tiles al poner de re-lieve las toxicidades potenciales de antema-no, y as permitir un anlisis toxicolgicomejor enfocado.

Una segunda aplicacin de la genmica enel mbito de la seguridad alimentaria es la delcontrol y la deteccin de los microorganismosque se generan en los alimentos. Los mto-dos tradicionales de control del dao micro-

biolgico y de los peligros de la seguridadpara los alimentos, incluyen la congelacin,la esterilizacin, el proceso de curado y el usode conservantes. Sin embargo, una crecientetendencia de los consumidores hacia lo na-tural, como indica el fuerte crecimiento delas ventas de productos orgnicos y refrigera-dos, ha dado como resultado un viraje haciatcnicas de conservacin mas livianas. Estoplantea nuevos retos para la industria ali-mentaria.

La primera secuencia del genoma bacte-riano se complet hace aproximadamenteuna dcada. Ahora tenemos a nuestra dispo-sicin las secuencias genmicas de muchosde los microbios que causan enfermedades apartir de los alimentos, entre ellas la de Lis-teria monocytogenes, Yersinia enterocolitica,Escherichia coli, Clostridium botulinum A,Campylobacter jejuni y varias especies deSalmonella17. Esta informacin, combinadacon las tcnicas genmicas comparativas,puede ayudar a los microbilogos a identifi-car rasgos genticos nicos, especficos deuna clase, que pueden ser utilizados para de-tectar y clasificar la contaminacin microbio-lgica. Por ejemplo, recientemente se ha pu-blicado la comparacin de los datosgenmicos de 97 especies de C. jejuni18. Ladivergencia gnica en el C. jejuni se ha res-tringido a un pequeo nmero de puntos ca-lientes genmicos. Muchos genes localiza-dos a estos niveles de variabilidad sondivergentes para muchas especies. Sin em-bargo, muchos de ellos son tambin propiosde una sola especie. Los genes que muestranun alto grado de variabilidad en las intraes-

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pecies son objetivos adecuados para los pro-psitos de deteccin genotpica. La deteccinde base gentica de los microbios ofrece im-portantes beneficios respecto a la metodolo-ga de deteccin convencional, particular-mente desde la perspectiva de la saludhumana. En primer lugar, se puede analizarsimultneamente mltiples especies y clases,incluyendo los marcadores de virulencia. Ensegundo lugar, puede obtenerse los resulta-dos de los exmenes de forma mucho ms r-pida. En realidad, mediante los actuales m-todos basados en la PCR los resultadospueden obtenerse en 24-48 horas, mientrasque la tecnologa de deteccin directa delADN debera reducir este perodo de horas aminutos.

Las tecnologas genmicas pueden tam-bin ayudar a los cientficos a alcanzar unamejor comprensin de los ciclos vitales de lasbacterias. Definir el modo de accin de lasbacterias que se generan en los alimentos ylos mecanismos que confieren resistencia alestrs debera permitir un diseo ms racio-nal de las tcnicas de conservacin de los ali-mentos. Adems, esta informacin puede serutilizada para destacar zonas de la cadenaalimenticia que son ms susceptibles a lacontaminacin microbiolgica.

Garanta de la calidad

La identificacin del ADN est aplicndo-se ahora dentro de la industria alimentariacomo un medio de autentificacin de vegeta-les, animales y productos alimenticios enva-

sados. Una aplicacin del anlisis gentico esla de autentificar y controlar los sistemasconvencionales de identificacin de los ani-males. Los programas nacionales de monito-rizacin y erradicacin de las enfermedadesdependen en gran medida del reconocimientoconvencional de los animales, generalmentecon etiquetas colocadas en las orejas. Prote-ger la integridad de estos programas es vitalpara que tengan xito. Sin embargo, los m-todos convencionales estn abiertos a posi-bles prcticas fraudulentas, como el cambiode las etiquetas identificativas, y puedenquedar todava ms comprometidos por elrobo y el contrabando de los animales. Por elcontrario, el ADN es en gran medida inaltera-ble y es una parte integral del animal. Estaspropiedades no slo permiten el reconoci-miento de los animales vivos, sino tambinun completo seguimiento del rastro de losproductos alimenticios a lo largo de la cadenaalimentaria.

Una segunda aplicacin es la autentifica-cin molecular de los componentes alimenti-cios y de los alimentos envasados. Los con-sumidores confan mucho en el etiquetadode los alimentos para guiarse en su eleccinde los productos, particularmente si el ali-mento ha sido procesado, de manera que losprimeros pierden la capacidad de distinguirun ingrediente de otro. Dado que en la elec-cin de la comida a menudo intervienen im-portantes creencias personales, ya sean decarcter religioso o de estilo de vida o bienpreocupaciones por la salud, es esencial queel etiquetado de los productos sea honesto ycompleto.

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La autentificacin molecular de los ali-mentos pueden llevarla a cabo quienes losmanufacturan como parte de sus procesos degaranta de la calidad, bien para comprobar laproveniencia de ingredientes adquiridos ex-ternamente o para detectar una posible con-taminacin durante la produccin. Tambinpuede ser utilizada por las agencias de estan-darizacin de los alimentos como un mediode detectar el fraude alimentario y de enjui-ciar a los estafadores. Ciertos ingredientestradicionales y regionales tienen un especialatractivo para el consumidor y se les puedeotorgar una distincin de calidad. Por ejem-plo, el arroz basmati, que es conocido por susuperior aroma y por la calidad de su grano,puede recibir una puntuacin tres veces ma-yor que otras variedades de arroz que nosean basmati. Consecuentemente, ciertosproductos alimenticios pueden ser objeto depracticas ilcitas, como la adulteracin o in-cluso la completa sustitucin del ingredientemejor por otro ms barato. Por ejemplo, lasustitucin del atn por especies de bonitoinferiores ha supuesto un problema para laindustria del pescado en conserva, y la adul-teracin de la harina de trigo duro (Triticumdurum) por harina de trigo comn (Triticumaestivum) ha sido denunciada en la industriade la pasta19.

Comprobar la autenticidad de los ingre-dientes puede ser difcil para quienes manu-facturan los alimentos, particularmente cuan-do se eliminan las caractersticas morfolgicas,como la cabeza, la piel y las espinas en el casodel pescado. Sin embargo, el anlisis genticonos ofrece una solucin prometedora. La mo-

lcula de ADN no es slo una molcula muyrobusta, capaz de soportar los rigores del pro-cesamiento alimenticio (por ejemplo la esterili-zacin a temperaturas superiores a 100 C),sino tambin nica en cada especie y est pre-sente en todas las partes de la planta o del ani-mal. En el Reino Unido, el gobierno fund elCentral Services Laboratory que ha desarrolla-do una tcnica basada en los microsatlitespara la autentificacin del arroz basmati. Alanalizar un abanico de elementos repetitivos,el examen es capaz de identificar la presenciade un 5% de granos no basmati en una mues-tra. Adems, se puede verificar los orgenesgeogrficos del arroz utilizando la ratio demasa istopa y los anlisis de oligoelementos.Otros pases estn tambin adoptando de ma-nera activa el examen gentico de los produc-tos alimenticios. En Japn, se han desarrolla-do20 pruebas genticas que pueden distinguirel arroz Koshihikari, de calidad superior, deotras variedades ms baratas, y las fresas To-chiotome genuinas, de otras fresas coreanasinadecuadamente etiquetadas; mientras, enEuropa, Biomrieux Industries ofrece ahoraun chip de alta densidad de ADN -FoodExpert-ID- para detectar mltiples especies animalestanto en los productos alimenticios envasadoscomo en los alimentos para los animales.

La nutrigenmica y la salud humana

Desde hace miles de aos se reconoce quela nutricin desempea un papel crucial en laaparicin de las enfermedades. De la mismamanera, la dieta puede tener un papel igual-

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mente importante en su control. Un ejemploclsico es el escorbuto, una enfermedad de-vastadora provocada por la deficiencia de vi-tamina C, pero que es muy fcilmente abor-dable, incluso en individuos en estadosavanzados de la enfermedad, mediante su-plementos de vitamina C. En los pases desa-rrollados se han erradicado muchas enferme-dades causadas por deficiencias vitamnicasy minerales mediante el enriquecimiento delos productos alimenticios comunes. Porejemplo, la sal se ha enriquecido con yodo,que previene el bocio, y se han aadido vita-minas A y D a la leche para prevenir el raqui-tismo. A raz de este xito, la atencin se hacentrado ahora en el papel que desempeanla dieta y el estilo de vida en la aparicin y elcontrol de las enfermedades crnicas relacio-nadas con la edad, en particular de la diabe-tes, las enfermedades cardiovasculares y elcncer.

A escala global, la prevalencia de la diabe-tes est aumentando, y estimaciones conser-vadoras21 predicen que la incidencia mundialestar por encima de los 350 millones haciael ao 2030. El incremento de esta enferme-dad se debe principalmente al crecimiento dela poblacin, a su envejecimiento y urbaniza-cin y a la mayor prevalencia de la obesidad.Sin embargo, estudios recientes han puestode manifiesto hasta qu punto puede ser po-derosa la modificacin de la dieta y del estilode vida para prevenir la aparicin de la dia-betes tipo 2, particularmente en las personasde alto riesgo con una tolerancia a la glucosadisminuida22-24. De hecho, en el Programa dePrevencin de la Diabetes financiado por los

NIH, la modificacin de la dieta y del estilo devida no slo se revel como una estrategiatil sino tambin ms efectiva que el trata-miento farmacolgico, e igualmente se estimque es econmicamente ms atractiva, puesel coste para la sociedad es de aproximada-mente 8.800 dlares por ao de vida ajusta-do por calidad (AVAC) frente a los 29.900dlares del tratamiento con metformina25.

Los hallazgos derivados de varios ensa-yos de prevencin de la diabetes han ayuda-do a fortalecer la idea de la conexin existen-te entre la nutricin y la enfermedad.Adems, han despertado un considerable in-ters por los alimentos funcionales y las es-trategias de control de la salud basadas en lanutricin, dos reas en las que las tecnolo-gas genmicas han de tener un impacto sus-tancial.

Alimentos funcionales

A finales de los aos 60, Unilever desa-rroll semillas, vendidas bajo las marcas Be-cel y Flora, que tenan un alto contenido encidos grasos poliinsaturados y estaban des-tinadas a reducir las concentraciones de co-lesterol. Ms recientemente, se ha demostra-do que la adicin de fitosteroles mejora laeficacia del producto. En un estudio llevado acabo por Hendriks et al., el consumo diario desemillas enriquecidas con un 3,37-13,06%(w/w) de fitosteroles, durante un perodo de3,5 semanas, dio como resultado una reduc-cin significativa del colesterol en compara-cin con la derivada del consumo de semillas

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del mismo tipo no enriquecidas. El efecto dereduccin del colesterol observado oscilabaentre un 4,9-6,8%, 6,7-9,9% y 6,5-7,9%para el colesterol total, el colesterol LDL y laratio LDL/HDL, respectivamente26. Las semi-llas que reducan el colesterol fueron catego-rizadas como un producto relativamente nue-vo, conocido como alimento funcional. stosson productos alimenticios que tienen, o delos que se dice tienen, un efecto precursor ofortalecedor de la salud muy superior al de sucontenido nutricional. Los productos puedenenfocarse hacia la prevencin de la enferme-dad, como en el caso de las semillas reducto-ras del colesterol, o ms hacia la provisin debeneficios diarios para la salud.

Entender la forma en que los alimentos ylos componentes alimenticios modulan la sa-lud es un requisito tecnolgico bsico para eldesarrollo de los alimentos funcionales. Losestudios epidemiolgicos han puesto de ma-nifiesto repetidamente las asociaciones entrela ingesta de alimentos y la incidencia y gra-vedad de las enfermedades. En cualquiercaso, identificar los componentes bioactivosde los productos alimenticios y definir sumodo de accin es un reto complicado. Noslo las dietas son muy complejas, pues estnconstituidas por muchos elementos alimenti-cios separados, sino que cada elemento es ens mismo una compleja mezcla de componen-tes bioactivos. Para ayudar a entender estacomplejidad nutricional, los cientficos hancentrado su atencin en la caja de herramien-tas genmica. Por ejemplo, las series de ADNy protenas de alta densidad pueden ser utili-zadas para delinear los cambios en la expre-

sin gnica y protenica inducidos por lasdietas en su conjunto, los constituyentes die-tticos o las sustancias fitoqumicas aisladas.La comparacin de los cambios molecularesproducidos tras la intervencin puede ayudardirectamente a identificar los componentesbioactivos. Y lo ms importante, puede ayu-dar a los investigadores en nutricin a diluci-dar las vas y genes fuertemente vinculados ala dieta y ofrecer objetivos moleculares parael desarrollo de la monitorizacin in vitro. Es-tas monitorizaciones in vitro pueden ser uti-lizadas para definir los componentes bioacti-vos de las dietas y de cada productoalimenticio por separado.

Un segundo aspecto importante para eldesarrollo de los elementos funcionales es elde la disponibilidad de biomarcadores apro-piados para evaluar la eficacia. Esto es parti-cularmente importante si el objetivo es preve-nir, ms que tratar, problemas de salud. Enrealidad, en el caso de los elementos funcio-nales del tipo fitostanoles/fitosteroles, el ob-jetivo ltimo es reducir los grados de morbi-lidad y mortalidad mediante la mejora de lasalud cardiovascular. Sin embargo, el objeti-vo de los estudios de eficacia es la medicinde las concentraciones sricas de colesterolLDL, un reconocido factor de riesgo de enfer-medad cardiovascular.

Las tecnologas genmicas pueden utili-zarse para describir el desarrollo de los esta-dos de enfermedad a fin de identificar nuevosbiomarcadores. Alternativamente pueden uti-lizarse para hacer un esbozo de la respuestamolecular y fisiolgica a las intervenciones,en orden a identificar los marcadores de efi-

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cacia. En particular, la metabonmica es con-siderada una tecnologa emergente importan-te. La metobonmica ha sido definida comola medicin cuantitativa de la respuesta me-tablica multiparamtrica vinculada al tiem-po, de los sistemas vivos hasta los estmulosfisiopatolgicos o la modificacin gentica27.Por lo que respecta al desarrollo de los bio-marcadores, una ventaja importante de estatcnica frente a la protemica, la transcript-mica y la genmica es que el anlisis se llevaa cabo normalmente con biofluidos fcilmen-te disponibles, como el plasma sanguneo o laorina. Adems, la informacin tiende a refle-jar la fisiologa de todo el organismo, msque la funcin de un solo rgano, tejido o tipocelular, y a menudo est ms vinculada al fe-notipo. De hecho, varios metabolitos sricosy urinarios han sido utilizados durante mu-cho tiempo para diagnosticar enfermedades(por ejemplo, la presencia de glucosa en laorina para la diabetes) y ms recientemente,la metabonmica basada en H-1-NMR se harevelado como una forma no invasiva dediagnosticar la presencia y gravedad de la en-fermedad arterial coronaria28.

La nutrigentica y la nutricinpersonalizada

Los recientes avances en las tecnologasgenmicas e informticas han dado como re-sultado un distanciamiento respecto a la epi-demiologa tradicional -comprensin de cmola dieta, el estilo de vida y los factores socia-les influyen en las causas, distribucin y con-

trol de las enfermedades- y un viraje hacia laepidemiologa molecular -comprensin de lanaturaleza interactiva de los genes, la dieta ylos factores ambientales, y de cmo estas in-teracciones influyen en la salud. Aunque el99,9% de las secuencias de ADN humano sonidnticas, esa diferencia del 0,1% entre lasdiferentes personas tiene una profunda sig-nificacin biolgica. Las personas no tienenslo diferente aspecto, sino que tambin re-accionan de manera diferente. Por ejemplo,en un trabajo llevado a cabo por Schaefer ycolaboradores se constat que haba una con-siderable variabilidad en la respuesta de loslpidos plasmticos a la dieta estndar de re-duccin del colesterol29; se observaron cam-bios en las concentraciones de colesterol LDLque oscilaban de +3% a -55% en los hom-bres, y de +13% a -39% en las mujeres. Estarespuesta diferencial es, en parte, el resulta-do de la diversidad gentica.

Las observaciones sobre las interaccionesdieta-gen-fenotipo nos han dado lugar alconcepto de nutrigentica. sta se definecomo el uso de la informacin genotpica paraproporcionar un consejo personalizado sobrela nutricin y la salud, de manera que se uti-liza la informacin gentica de una personapara predecir sus susceptibilidades futuras enmateria de salud y orientar la eleccin de lasmejores acciones preventivas. La realizacinde estudios de variacin gentica en el locusmetilentetrahidrofolato reductasa (MTHFR)es un ejemplo de cmo la nutrigentica pue-de ser utilizada para hacer recomendacionesnutricionales ms personalizadas. Un cambioC/T en la posicin 677 en el gen MTHFR da

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lugar a una forma de MTHFR parcialmentedefectuosa (aproximadamente un 35% de laactividad enzimtica normal), una enzimaimplicada en la regulacin del metabolismodel folato y en la reduccin de las concentra-ciones plasmticas de homocistena, que esun conocido factor de riesgo cardiovascular30.En relacin a esto, se ha observado que el ge-notipo TT se asocia a concentraciones eleva-das de homocistena en plasma, particular-mente si las de folatos son bajas. Esto indicaque las personas que son MTHFR positivas(tienen el genotipo MTHFR TT) pueden bene-ficiarse de la ingesta de una dieta con con-centraciones ms elevadas de folatos. Enefecto, se ha probado que la inclusin en ladieta de flico reduce las concentraciones dehomocistena y en consecuencia el riesgo car-diovascular31. Adems, parece ser que laspersonas con el genotipo MTHFR TT presen-tan una respuesta especialmente positiva alefecto reductor de la homocistena de los su-plementos de cido flico32.

Una aplicacin alternativa del examen nu-trigentico es el diagnstico de las intoleran-cias alimentarias, como la intolerancia a la lac-tosa. La lactasa intestinal desempea un papelesencial en la digestin de la lactosa, un hidra-to de carbono que se encuentra en la leche yotros productos lcteos. En la mayora de losmamferos, incluidos los humanos, la activi-dad de la lactasa declina tras el perodo de lac-tancia. Este declive hace que la mayor parte dela poblacin adulta del mundo sea intolerantea la lactosa contenida en los productos alimen-ticios. Sin embargo, una minora de adultos,principalmente los europeos del norte o cuyos

ancestros lo son, muestran una persistencia dela lactasa en la edad adulta. Recientemente, sevio que la variacin gentica en el gen lactasa(LCT), un polimorfismo nucletido individual(C/T) en la posicin -13910, estaba muy vin-culado a la persistencia/no persistencia de lalactasa33. El genotipo CC se asocia de maneraabsoluta a la no persistencia de la lactasa ve-rificada bioqumicamente. Adems, los estu-dios de epidemiologa molecular han reveladoque la frecuencia de este genotipo concuerdacon los datos de prevalecencia de intoleranciaa la lactosa en ms de 70 poblaciones tnica-mente distintas34. La intolerancia a la lactosapuede tener un enorme impacto sobre la saludy la vitalidad. Asociada en primera instancia atrastornos gstricos, el consumo de lactosa porparte de una persona intolerante a ella puededar tambin como resultado un amplio espec-tro de sntomas sistmicos, entre ellos dolor decabeza, agotamiento extremo, dolor musculary articular y alergia35. Tambin se ha asociadoa una reduccin de la masa sea y a una ma-yor propensin a la osteoporosis36. El diagns-tico de base gentica de intolerancia a la lacto-sa tiene ventajas importantes sobre la pruebade tolerancia a la lactosa convencional. En pri-mer lugar, es menos costoso desde el punto devista econmico y humano. En segundo lugar,y lo que es ms importante, evita los sntomasprovocados por la exposicin a la lactosa, quepueden causar en algunas personas un debili-tamiento de unos 3 das de duracin36.

Aunque la ciencia que subyace al examennutrigentico es todava inmadura, la pers-pectiva econmica es realmente positiva. Al-gunos elementos bsicos -ciencia, tecnologa,

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atractivo para el consumidor- convergen demanera que deberan promover el desarrollode este campo. En realidad, los estudios so-bre el comportamiento de los consumidoresindican que los consumidores americanos yason receptivos a la idea de que su dieta setrace a su medida en base a su composicingentica. Como respuesta a esta nueva pre-sin de los consumidores, han empezado aaparecer unas cuantas compaas nuevas(por ejemplo Sciona, Interleukin Genetics,GeneLink), dedicadas al desarrollo de exme-nes nutrigenticos para el mercado consumi-dor. Adems, las compaas de componentesalimenticios, tales como DSM y BASF, hanempezado a invertir en esta rea, mientrasque los gigantes de los alimentos procesadosUnilever y Nestl estn activamente implica-dos en 6 iniciativas de investigacin euro-peas, entre ellas LIPGENE37 y DIOGenes38. Sinembargo, toda esta creciente excitacin co-mercial tiene que atemperarse con una ciertadosis de precaucin.

Aun cuando cada vez hay ms datos queapoyan la idea de la nutricin personalizada,todava son escasos los estudios que avalenla utilidad y validez clnicas de los marcado-res nutrigenticos especficos. Han empeza-do a aparecer estudios que investigan el gra-do de sensibilidad y especificidad de losmarcadores vinculados a las afecciones mo-nognicas, como la intolerancia a la lactosa,y ponen de manifiesto que tales marcadorestienen un valor clnico prometedor35, 39, 40. Encambio, en lo concerniente a los rasgos poli-gnicos complejos, como la enfermedad car-diovascular o la diabetes, la obtencin de es-

tas pruebas supone un reto ms complejo.En el caso de la enfermedad cardiovascular,el curso de la enfermedad no slo se ve in-fluido por mltiples factores genticos y delestilo de vida, sino que tambin intervienenmltiples factores de riesgo biolgicos (porejemplo, presin arterial, peso, colesterol s-rico, colesterol LDL, colesterol HDL, triglic-ridos, CRP, etc.) y mltiples medidas de laevolucin de la enfermedad (por ejemplo,mortalidad por todas las causas, enfermedadcoronaria fatal, infarto de miocardio no fatal,embolia, angina de pecho, revascularizacincoronaria, insuficiencia cardiaca congestiva,etc.). Desenmaraar toda esta complejidadno slo llevar tiempo, sino que tambin re-querir una considerable inversin en inves-tigacin. Adems, por lo que se refiere a es-tos asuntos tcnicos, todava hay quealcanzar un consenso sobre muchos aspec-tos de tipo tico y regulador41. Debera ofre-cerse el examen nutrigentico de manera di-recta a los consumidores o debera hacerse atravs de los profesionales sanitarios? Aquines ira destinado este examen? Quindebera tener acceso a la informacin delexamen? Cmo debera protegerse la priva-cidad individual? Cmo debera prevenirsela discriminacin por razones genticas? Laforma en que estos y otros asuntos se solu-cionen tendr un notable impacto sobre lavertiente econmica de la nutrigentica. Porltimo, debe tenerse en cuenta la manera enque se hacen pblicos los beneficios de laciencia nutrigentica para el consumidor. Dehecho, el retroceso tecnolgico experimenta-do por los biotecnlogos vegetales por la in-

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troduccin de los alimentos y cultivos modi-ficados genticamente es una importante lec-cin para la industria alimentaria, y pone derelieve la necesidad de un compromiso pbli-co temprano y proactivo y de elaborar estra-tegias de comunicacin que argumenten demanera clara los beneficios para el consumi-dor, tanto a escala individual como poblacio-nal, as como los riesgos de la tecnologa nu-trigentica.

Conclusiones

A pesar de ser relativamente novedosa, lanutrigenmica ya est influyendo en mlti-ples aspectos de la cadena alimentaria (agri-cultura, produccin alimentaria, seguridadalimentaria y garanta de calidad) y ayudan-do a conseguir mejoras en el campo de la nu-tricin humana y de la salud. El avance tec-nolgico continuado debera acelerar eldesarrollo de los productos alimentarios fun-cionales, mientras que una ms amplia com-prensin de las interacciones gen-dieta ayu-dar a convertir la idea de la nutricinpersonalizada en algo ms prximo a la rea-lidad.

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