Un fung modificat genetic reduce emisiile și are gust de carne

Un studiu realizat la Universitatea Jiangnan și publicat în Trends in Biotechnology (noiembrie 2025) a analizat beneficiul obținut prin editarea genomică CRISPR/Cas9 a unor populații de tulpini de Fusarium venenatum privind valoarea nutrițională a micoproteinei și impactul de mediu asociat producției la scară largă.

Context

Micoproteina obținută din Fusarium venenatum este considerată unul dintre cele mai promițătoare modele de proteine alternative, fiind deja aprobată pentru consum în America de Nord, Europa și Australia. Această opțiune alimentară oferă avantaje majore în ceea ce privește emisiile de gaze cu efect de seră, utilizarea terenurilor și consumul de apă, comparativ cu proteinele animale tradiționale.
Cu toate acestea, producția convențională de micoproteină este frecvent limitată de două probleme majore:

• eficiență biologică redusă, cauzată de dispersia fluxurilor metabolice ale carbonului și azotului, precum și de rate suboptime de conversie a substratului;

• digestibilitate și valoare nutrițională perfectibile, din cauza structurii robuste a peretelui celular fungic și a conținutului ridicat de chitine.

Recent, tehnologiile de inginerie genetică precisă – inclusiv CRISPR/Cas9 – au fost explorate pentru optimizarea proprietăților nutriționale ale organismelor utilizate în producția de proteine alternative, fără introducerea de gene străine. Conceptul este deja validat în alte domenii alimentare, inclusiv în cazul ciupercii Agaricus bisporus, editată CRISPR și acceptată pe piața americană.

Despre studiul actual

Acest studiu a urmărit crearea unei tulpini superioare de Fusarium venenatum, denumită FCPD, folosind tehnica CRISPR/Cas9 fără cicatrici genetice, cu obiectivul dublu de a:

• crește conținutul de aminoacizi esențiali și valoarea nutrițională globală;

• optimiza fluxurile metabolice și eficiența conversiei glucozei în biomasa proteică.

Metodologia utilizată

Autorii au aplicat următoarele proceduri:

• Editare genomică CRISPR/Cas9 cu eliminarea țintită a unor gene implicate în căile metabolice competitive, în metabolismul și biosinteza aminoacizilor, precum și în sinteza chitinei.

• Obținerea unei tulpini FCPD fără ADN exogen, respectând standardele de „scarless gene knockout”.

• Validare industrială la nivel TRL5, un nivel avansat în scala pregătirii tehnologice, care confirmă performanța sistemului în condiții industriale reale.

• Evaluare nutrițională și biochimică a biomasei, inclusiv indicele de aminoacizi esențiali (EAAI), conținutul de proteine, structura peretelui celular și nivelurile de chitină.

• Analiză de ciclu de viață (LCA) tip cradle-to-gate, aplicată pentru opt scenarii industriale, inclusiv șase țări reprezentative cu mixuri energetice diferite.

• Modelări statistice complexe, precum analize Monte Carlo, pentru evaluarea incertitudinii și sensibilității parametrilor de mediu.

Principalele date tehnice

Studiul oferă cifre precise care subliniază efectele genetice și metabolice:

• Creșterea indicelui de aminoacizi esențiali (EAAI): +32,9% în tulpina FCPD comparativ cu tulpina sălbatică.

• Reducerea consumului de substrat (glucoză): –44,3%, datorită fluxului metabolic optimizat.

• Creșterea ratei de producere a micoproteinei: +88,4% față de tulpina sălbatică.

• Îmbunătățiri semnificative ale impactului de mediu, cu reduceri ale potențialului de încălzire globală (GWP) între 4% și 61,3% în funcție de mixul energetic național.

• Performanță superioară în comparație cu carnea de pui și carnea cultivată, pe majoritatea indicatorilor de sustenabilitate, inclusiv emisii, utilizarea solului și eutrofizarea apelor.

Tulpina FCPD a fost testată în condiții industriale reale, confirmând economiile substanțiale de substrat și reducerea încărcării mediului.

Limitări discutate

Autorii notează câteva aspecte care necesită explorări viitoare:

• predicțiile LCA depind major de modelarea producției globale de glucoză, datele locale putând modifica rezultatele;

• incertitudinile asociate consumului de apă și mixurilor energetice nu sunt complet capturate;

• impactul tratamentului termic final asupra randamentului biomasei și pierderilor prin scurgeri de membrană rămâne o provocare industrială.

Rezultate

Rezultatele studiului demonstrează clar că ingineria metabolică CRISPR/Cas9 poate îmbunătăți simultan nutriția și sustenabilitatea micoproteinei.

1. Beneficii nutriționale

Tulpina FCPD prezintă:

• un profil aminoacidic net superior;

• creșterea semnificativă a conținutului de aminoacizi esențiali, reflectată în EAAI +32,9%;

• o structură celulară modificată, cu reducerea sintezei de chitină și o disponibilitate mai mare a proteinelor.

2. Creșterea eficienței industriale

Producția unui kilogram de micoproteină FCPD consumă:

• cu 44,3% mai puțină glucoză,

• cu aproape 90% mai eficientă în generarea biomasei,
  față de tulpina sălbatică.

Aceste modificări sporesc atractivitatea economică a procesului și reduc costurile industriale.

3. Reducerea impactului ecologic

Analiza cradle-to-gate arată că tulpina FCPD reduce semnificativ impactul asupra mediului:

• reducerea GWP între 4% și 61,3%, în funcție de țară;

• scăderi notabile în:

  • eutrofizarea oceanelor,

  • acidificarea terestră,

  • consumul de teren,

  • depleția stratului de ozon.

În comparațiile directe:

• FCPD-micoproteina depășește sustenabilitatea cărnii de pui, considerată deja una dintre cele mai eficiente surse animale;

• este mai ecologică și decât carnea cultivată, care implică încă procese energofage.

4. Perspective de reglementare și acceptare publică

Autorii subliniază avantajul major al editării CRISPR:

• nu introduce ADN străin,

• ceea ce determină reglementări mai flexibile în SUA și o percepție publică mai favorabilă.

Regimurile globale de reglementare rămân însă heterogene, iar extinderea comercială depinde de adaptări legislative.