Los hospitales de la UC y la U de Chile ya están prescribiendo el medicamento a personas que cumplen con determinados requisitos, mientras que la llegada al sistema público comenzaría durante la primera quincena de junio en dos hospitales. Y ojo: no se debe reemplazar el uso del condón, ya que no es 100% eficaz.

Les cuento que acabo de empezar a tomar PrEP: profilaxis preexposición. ¿Qué significa? Es un tratamiento preventivo para disminuir la probabilidad de adquirir VIH. No es 100% eficaz, por lo que no debe reemplazar el uso del condón”.

Este fue el mensaje que publicó esta mañana en sus historias de Instagram el ex presidente de la Fundación Iguales, Luis Larraín, al comunicar que se había incorporado a uno de los programas que ya están prescribiendo este medicamento, que en otros países ha sido clave para la disminución de casos positivos de VIH.

“Ya tengo una enfermedad crónica. Agregar otra enfermedad crónica como el VIH me complicaría bastante la vida, por lo que quise tomar todos los resguardos para disminuir al máximo la probabilidad de tenerlo”, explica a T13 Larraín, quien padece de una enfermedad renal crónica.

Fue durante 2018 que el Ministerio de Salud anunció la incorporación del PrEP al Plan Nacional contra el VIH/Sida. Una medida que buscaba enfrentar el explosivo aumento de casos positivos: solo entre enero y diciembre de se registraron 6.948 nuevos casos de VIH en Chile, 1.132 más que en 2017. Esto representa un alza de más del 96% desde el años 2010.

¿Cómo acceder a la pastilla? ¿Cómo funciona? ¿Cuándo será incorporada al sistema público?

Una pastilla al día, y solo para personas que cumplen con requisitos

La profilaxis preexposición (PrEP), consiste en el uso de antiretrovirales para reducir el riesgo de adquirir una infección por VIH. Su eficacia se ubica en torno al 90% y ha sido demostrada en diversos estudios clínicos.

Se trata Truvada, una pastilla que combina los compuestos tenofovir y emtricitabina, dos antiretrovirales que impiden la multiplicación del virus y que éste se incorpore en las células. Y se toma una vez al día, siempre a la misma hora, según las preferencias del usuario.

El PrEP ha sido recomendado por la OMS y Onusida y ya se utiliza en EE.UU., Australia y Europa. Brasil, México y Perú son algunos países de sudamérica que ya lo han incorporado en sus estrategias de prevención.

“Esto es muy eficaz, pero no como una estrategia aislada. Se debe sumar a la promoción del uso de condón, educación y testeos. Todas esas medidas son fundamentales”

ALEJANDRO AFANI 

Los Hospitales Clínicos de la Universidad Católica  y de la Universidad de Chile llevan algunos meses prescribiendo este medicamento a personas que cumplen ciertos requisitos, a través de un convenio que les permite adquirirlo a un precio rebajado en farmacias. Mientras el precio normal del Truvada supera los 400 mil pesos, con este programa pueden obtenerlo a 69 mil.  Eso sí, hay versiones bioequivalentes a menor precio.

“El programa sigue la misma línea de lo que se hace en otros centros del mundo y lo que recomienda la OMS. Y se recomienda a personas que no tienen VIH y que están en riesgo de adquirirlo”, explica el doctor Carlos Pérez, infectólogo de la Facultad de Medicina y la Red de Salud UC Christus.

¿Quiénes pueden acceder al PrEP?

El doctor Alejandro Afani, inmunólogo y director del Centro de VIH del Hospital Clínico  de la Universidad de Chile, detalla que “en los dos últimos meses ha tenido bastantes requerimientos, hay muchos jóvenes interesados. Y a los que han acudido a mí siempre les hago una encuesta, porque esto no es para todo el mundo”.

Tanto en la UC como en la U. de Chile se les realiza una encuesta a los interesados, para ver si forman parte de los grupos de riesgo. En caso de ser así, se les ordena una serie de exámenes, entre ellos el test de VIH.  El primer paso es solicitar una hora con alguno de los infectólogos de los recintos.

En caso de cumplir con los requisitos, se les receta el PrEP, con una instrucción expresa: controles cada tres meses, para descartar la presencia del virus. “Es importante que las personas sepan que es muy importante tomarlo diariamente porque la adherencia está directamente vinculada con los resultados”, agrega.

Junto con esto, se debe evaluar la eventual presencia de efectos secundarios, como nauseas, erupciones cutáneas, dolor abdominal, dolor de cabeza, depresión, fatiga y trastornos del sueño, entre otros.

Los doctores Pérez y Afani son enfáticos en que la eficacia no es de un 100%, por lo que sigue siendo necesario el uso de condón. Además, el PrEP no previene otras infecciones de transmisión sexual (ITS), como la gonorrea, sífilis, clamidia, entre otras. 

De hecho, en otros países donde se ha implementado, se ha visto que aunque se han detenido o han bajado considerablemente los nuevos casos de VIH, las tasas de contagio de otras ITS se han mantenido.

¿Cuándo se incorporará en la salud pública?

Según detallan desde el Minsal, la estrategia de prevención a través del PrEP debutará durante la primera quincena de junio en dos establecimientos de atención secundaria (hospitales) que se informarán oportunamente. La llegada a la atención primaria y otros hospitales se hará de forma gradual.

Al igual que la UC y la U. de Chile, el programa tiene como requisito que las personas no sean portadoras de VIH y que cumplan con requisitos como haber tenido relaciones sin protección, más de una pareja en los últimos seis meses, haber tenido alguna ITS, o ejercer el comercio sexual.

Se estima que cerca de 5 mil personas podrían acceder al tratamiento de manera gratuita a través del sistema público.

“Esto previene el VIH y no otras enfermedades de transmisión, por lo que se recomienda adoptar otros métodos de barrera”

CARLOS PÉREZ 

Junto con esto, será necesario que los recintos asistenciales cuenten con acceso a tamizaje para el VIH y técnicas de detección de sífilis, clamidia y gonorrea. Además de los recursos humanos para evaluar el comportamiento de los pacientes y realizar la debida orientación para la adherencia del medicamento y sobre cómo tener relaciones sexuales seguras y protegidas, enfatizando que el PrEP previene el VIH y no otras ITS. 

Adicionalmente, se requerirá de hacer un chequeo cada tres meses a las personas que reciban la pastilla.

“Lo importante es masificarlo rápidamente, en especial en las regiones donde tenemos una alta prevalencia, particularmente en la zona norte. Me parece bien que se active este primer semestre, pero en el corto plazo hay que masificarlo”, señala el doctor Afani.

El especialista destaca la importancia de la incorporación del PrEP a la salud pública de manera gratuita, porque actualmente “solo algunas personas tienen acceso”.

Fuente: www.t13.cl

Herramienta de uso libre para análisis de ARN se arraiga en la biología vegetal

| Noticias |

Una plataforma de análisis de ARN de código abierto se ha utilizado con éxito en células vegetales por primera vez, un gran avance que podría anunciar una nueva era de investigación fundamental y reforzar los esfuerzos para diseñar plantas de cultivo de biocombustibles y alimentos más eficientes.

La tecnología, llamada Drop-seq, es un método para medir el ARN presente en células individuales, lo que permite a los científicos ver qué genes se están expresando y cómo se relaciona con las funciones específicas de los diferentes tipos de células. Desarrollado en la Escuela de Medicina de Harvard en 2015, el protocolo compartido libremente anteriormente solo se había utilizado en células animales.

“Esto es realmente importante para entender la biología de las plantas”, dijo la investigadora líder Diane Dickel, científica del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía. “Al igual que los humanos y los ratones, las plantas tienen múltiples tipos de células y tejidos. Pero aprender sobre las plantas a nivel celular es un poco más difícil porque, a diferencia de los animales, las plantas tienen paredes celulares, lo que dificulta la apertura de las células para la genética. estudiar.”

Para muchos de los genes en las plantas, tenemos poca o ninguna comprensión de lo que realmente hacen, explicó Dickel. “Pero al saber exactamente en qué tipo de célula o etapa de desarrollo se expresa un gen específico, podemos comenzar a entender su función. En nuestro estudio, demostramos que Drop-seq puede ayudarnos a hacer esto”.

“También demostramos que puede usar estas tecnologías para comprender cómo responden las plantas a diferentes condiciones ambientales a nivel celular, algo que a muchos biólogos de plantas en Berkeley Lab les interesa porque poder cultivar en condiciones ambientales deficientes, como la sequía, es esencial para nuestra producción continua de alimentos y recursos de biocombustibles “, dijo.

Dickel, quien estudia genómica de mamíferos en la División de Genología Ambiental y Biología de Sistemas de Berkeley Lab, ha estado usando Drop-seq en células animales durante varios años. Una fan inmediata de la facilidad de uso y la eficacia de la plataforma, pronto comenzó a hablar con sus colegas que trabajan en plantas sobre cómo tratar de usarla en células vegetales.

Sin embargo, algunos se mostraron escépticos de que tal proyecto funcionaría con la misma facilidad. En primer lugar, para ejecutar las células vegetales a través de un análisis de secuencias de ARN de una sola célula, deben ser sometidas a protoplastas, lo que significa que deben ser despojadas de sus paredes celulares con un cóctel de enzimas. Este proceso no es fácil porque las células de diferentes especies e incluso diferentes partes de la misma planta requieren cócteles de enzimas únicos.

En segundo lugar, algunos biólogos de plantas han expresado su preocupación de que las células se alteran demasiado significativamente mediante la protoplastia para proporcionar una visión del funcionamiento normal. Y, finalmente, algunas células vegetales son simplemente demasiado grandes para pasarlas por las plataformas existentes de RNA-seq de una sola célula. Estas tecnologías, que surgieron en los últimos cinco años, permiten a los científicos evaluar el ARN dentro de miles de células por ejecución; Los enfoques anteriores solo podían analizar de docenas a cientos de celdas a la vez.

Sin dejarse intimidar por estos desafíos, Dickel y sus colegas en el DOE Joint Genome Institute (JGI) se unieron a investigadores de UC Davis que habían perfeccionado una técnica de protoplastia para el tejido de la raíz de Arabidopsis thaliana (berro de oreja de ratón), una especie de hierba pequeña de floración Que sirve de organismo organismo modelo.

Después de preparar muestras de más de 12,000 células de la raíz de Arabidopsis, el grupo se emocionó cuando el proceso de Drop-seq fue más suave de lo esperado. Sus resultados completos fueron publicados esta semana en Cell Reports .

“Cuando lanzábamos la idea de hacer esto en las plantas, la gente mostraba una lista de razones por las cuales no funcionaría”, dijo Dickel. “Y diríamos, ‘está bien, pero intentémoslo y veamos si funciona’. Y luego realmente funcionó. Nos sorprendió sinceramente lo sencillo que realmente terminó siendo”.

La naturaleza de código abierto de la tecnología Drop-seq fue crítica para el éxito de este proyecto, según el coautor Benjamin Cole, un científico de genómica de plantas en JGI. Debido a que Drop-seq es económico y utiliza componentes fáciles de ensamblar, les brindó a los investigadores un medio de bajo riesgo y bajo costo para experimentar. Ya se está construyendo una ola de interés. En el tiempo previo a la publicación de su artículo, Dickel y sus colegas comenzaron a recibir solicitudes, de parte de otros científicos en Berkeley Lab, JGI, y más allá, para obtener consejos sobre cómo adaptar la plataforma para otros proyectos.

“Cuando hablé por primera vez con Diane para probar el Drop-seq en plantas, reconocí el enorme potencial, pero pensé que sería difícil separar las células de la planta lo suficientemente rápido como para obtener datos útiles”, dijo John Vogel, científico líder de genómica funcional de plantas en JGI. “Me sorprendió ver lo bien que funcionó y lo mucho que pudieron aprender de su experimento inicial. Esta técnica va a ser un cambio de juego para los biólogos de plantas porque nos permite explorar la expresión genética sin moler órganos de plantas enteras, y los resultados no se confunden con las señales de los pocos tipos de células más comunes “.

Los autores anticipan que la plataforma y otras tecnologías similares de RNA-seq, eventualmente se convertirán en una rutina en las investigaciones de plantas. El principal obstáculo, señaló Dickel, será el desarrollo de métodos de protoplasto para cada planta de interés del proyecto.

“Parte de la misión de Berkeley Lab es comprender mejor cómo responden las plantas a las condiciones ambientales cambiantes, y cómo podemos aplicar este entendimiento para utilizar mejor las plantas para la bioenergía”, señaló la primera autora Christine Shulse, actualmente afiliada a JGI. “En este trabajo, generamos un mapa de expresión génica en tipos de células individuales de una especie de planta en dos condiciones ambientales, lo que es un primer paso importante”.

Este artículo ha sido reeditado a partir de  materiales  proporcionados por el  Laboratorio de Berkeley.. Nota: el material puede haber sido editado por longitud y contenido. Para más información, contactar con la fuente citada.

Referencia: Shulse et al. 2019. Perfilado de alto rendimiento de transcriptomas de células individuales de tipos de células vegetales. Informes celulares. DOI:
https: //doi.org/10.1016/j.celrep.2019.04.054.

Fuente: www.technologynetworks.com

Test rápido para detectar el Hanta podría ver la luz este 2019: ayudaría a bajar la mortalidad

| Noticias |

Actualmente existen múltiples formas de diagnosticar infecciones por hantavirus en pacientes. Investigadores del laboratorio de virología del Instituto de Microbiología de la Universidad Austral de Chile junto al Centro de Referencia de la Macrozona Sur están desarrollando una nueva plataforma de diagnóstico rápido para detectar la cepa del virus Andes presente en Chile. Este atractivo test sustituye los reactivos limitantes que tradicionalmente eran importados desde el Instituto Malbrán de Argentina, o el CDC (Center for Disease Control de EE.UU.) a través del Instituto de Salud Pública de Chile. Una vez validado el test, Chile podría contar con una nueva alternativa de diagnóstico de fabricación 100% nacional. La nueva plataforma en desarrollo corresponde a un test inmunocromatográfico que busca reemplazar el test de importación actualmente usado, el cual se basa en la detección de un hantavirus que circula en Europa (virus Puumala). Con ello, la Dra. Maritza Navarrete espera que el nuevo kit pueda alcanzar una mayor sensibilidad y especificidad con la cepa de hantavirus nacional comparado con el test europeo. Además, debido a su simple uso este kit podrá estar disponible a lo largo del país incluyendo a los centros de menor complejidad. Este test rápido puede ayudar a la decisión diagnóstica de pacientes que ya muestren síntomas, sin embargo, como este ensayo depende del desarrollo de la respuesta inmune del paciente contra el virus (IgM), es probable que no permita avanzar hacia un diagnóstico temprano del síndrome cardiopulmonar por hantavirus. Previamente otros grupos nacionales demostraron que es factible detectar el genoma viral en células de la sangre periférica, antes que se desarrolle la respuesta inmune en personas asintomáticas (Ferrés, Vial et al., JID 2007; doi:10.1086/516786). Por lo tanto es de vital importancia que como país no solo se haga diagnóstico en pacientes que ya muestran los síntomas de la enfermedad, sino que se implemente un diagnóstico temprano por RT-PCR para el mayor número de casos sospechosos y así ayudar al manejo del paciente de forma preventiva. Una intervención, por ejemplo con plasma inmune, es compleja cuando el paciente está sintomático debido a que el virus ya se encuentra diseminado en todo el organismo. Tratar al paciente tan tarde conlleva las elevadas tasas de mortalidad que actualmente conocemos para hantavirus.

Por Nicole Tischler, investigadora de virología molecular en la Fundación Ciencia & Vida.

Fuente: www.biobiochile.cl

Yogurt de pajaritos puede ser una gran ayuda para personas con diabetes, según estudio

| Noticias |

La investigación realizada por una académica de la U. de Valparaíso sostiene que el consumo de kéfir puede «mejorar los síntomas de malestar gastrointestinal» en personas diabéticas que usan metformina.

El kéfir, popularmente conocido en Chile como “yogurt de pajaritos”, es una bebida fermentada que suele ser recomendada para tratar problemas digestivos, combatir infecciones bacterianas y mejorar la salud de los huesos, además de ser una buena opción para las personas intolerantes a la lactosa.

Un reciente estudio realizado por profesionales de la Universidad de Valparaíso indica además que este tipo de alimento probiótico puedeser útil para las personas diabéticas.

La doctora en Microbiología, Claudia Ibacache, directora del Centro de Microbioinnovación (CMBi) de la Facultad de Farmacia de esta casa de estudios dirigió el estudio, que se encargó de evaluar los efectos del consumo del kéfir sobre la microbiota intestinal de adultos con diabetes que se tratan con metformina, medicamento que produce una serie de efectos colaterales como diarrea, dolores estomacales, acidez e hinchazón.

La investigación, según recoge BioBioChile, sostiene que algunas cualidades del yogurt de pajaritos son “su capacidad de restituir la composición de la flora intestinal e introducir funciones favorables y útiles para las comunidades microbianas intestinales, ayudando a mantener un buen control metabólico”.

El estudio consistió en una intervención nutricional en pacientes con diabetes mellitus 2, los que fueron asignados a dos grupos.

Uno de estos recibió dosis diarias de kéfir y el otro grupo consumió un yogurt convencional libre de microorganismos por un periodo de ocho semanas. Se midieron parámetros metabólicos antes y después de la intervención.

Para la investigación se usó la metagnómica, una herramienta que permite obtener la secuencia del genóma de toda la comunidad de microorganismos encontrados en la microbiota de cada paciente intervenido.

“El estudio proporciona evidencia de que el probiótico kéfir puede mejorar los síntomas de malestar gastrointestinal“, señala Ibacache.

Los resultados del estudio determinaron que a las dos semanas de tratamiento aumentó la proporción de algunos grupos de bacterias de la microbiota: “A las ocho semanas observamos que disminuyeron significativamente los triglicéridos (grasas que en exceso pueden aumentar el riesgo de enfermedades del corazón). Además, el kéfir demostró mejorar la hinchazón, acidez, gases y el tránsito intestinal de los pacientes tratados“.

Complementando esto, la académica señala en la investigación que “el consumo de kéfir sería una buena estrategia complementaria para modular la microbiota intestinal de los pacientes DM2 en forma beneficiosa, además de ayudar al control de los triglicéridos y a mantener una buena salud intestinal”.

Fuente: www.cnnchile.com

Investigadores de Chile y México estudian diversidad microbiana de suelos antárticos

| Noticias |

La bióloga Patricia Valdespino, doctora en Ciencias del Mar y Limnología por la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), se encuentra colaborando en un proyecto gestionado por Chile y México a través de la Agencia Mexicana de Cooperación Internacional para el Desarrollo (AMEXCID) y la Agencia Chilena de Cooperación Internacional para el Desarrollo (AGCID), del Ministerio de Relaciones Exteriores de Chile.

El proyecto “Impactos de la diversidad microbiana de ecosistemas polares frente al cambio ambiental” tiene una duración de dos años y durante febrero colectó material en la isla Rey Jorge.

Entre sus labores de terreno, estuvo la recolección de muestras de tapetes microbianos (conocidos también como biofilms o matas microbianas) junto a su ambiente circundante, en este caso suelos antárticos. La actividad que realizó a fines de febrero en la isla Rey Jorge con la colaboración del biotecnólogo del Instituto Antártico Chileno (INACH), Alejandro Font. El material será sometido a un análisis de metagenómica, es decir, el secuenciamiento de todo el material genético que contengan las muestras, para su posterior análisis bioinformático colaborativo.

“Un estudio así requiere de un grupo grande de científicos, en este caso, mexicanos y chilenos”, indicó la especialista. Quienes coordinan este proyecto son el Dr. Marcelo González, jefe del Departamento Científico del INACH, y la Dra. Luisa Falcón, del Instituto de Ecología de la UNAM.

Instituto Antártico Chileno | Chilean Antarctic Institute
Instituto Antártico Chileno | Chilean Antarctic Institute

“Esto igual se encadena a un proyecto anterior que tuvo como apoyo a investigadores uruguayos y argentinos”, agregó Valdespino, ante la oportunidad de estar presente en las bases Artigas (Uruguay), y Carlini (Argentina), previamente en 2016 y 2017, para un muestreo de características similares.

La investigadora señaló que las interrogantes que se encuentra explorando, se relacionan con la biogeoquímica: ella pretende indagar en el entendimiento del rol que cumplen los microbios en el reciclaje de algunos elementos principales de la vida, así como ver sus patrones de diversidad, las estrategias de supervivencia que poseen y su adaptabilidad a las condiciones del cambio climático.

“Es la tercera vez que voy a la isla Rey Jorge a realizar este muestreo. A pesar de que esta ocasión duró pocos días, este fue mejor dirigido, no tan exploratorio como los primeros, por lo que esperamos pueda apoyar de forma más precisa en nuestras interrogantes. Como estoy trabajando en California (Estados Unidos), algunos análisis los haremos ahí”, explicó.

Tapetes microbianos antárticos

Los tapetes microbianos pueden congregar cientos o miles de especies diminutas. En una película tan delgada es posible encontrar una gran diversidad de microorganismos. Ello hace que los tapetes sean los ambientes más diversos en la Antártica terrestre.

“La Antártica ofrece una oportunidad única en los objetos de estudio para los científicos. En mi caso, al haber estudiado en sistemas tropicales, esto resultó un cambio significativo”, comentó.

Ante ello, destaca el aporte que profesionales del Instituto Antártico Chileno realizan en el análisis de la diversidad del microbioma de organismos antárticos como las esponjas y otros invertebrados marinos, utilizando para ello herramientas de secuenciación masiva del ADN, así como análisis bioinformáticos, todos ellos llevados a cabo desde Punta Arenas en el Edificio de Laboratorios Antárticos “Jorge Berguño Barnes”, del INACH.

Instituto Antártico Chileno | Chilean Antarctic Institute
Instituto Antártico Chileno | Chilean Antarctic Institute

Por otro lado, entre las interrogantes que Valdespino busca resolver están los patrones de distribución, presencia o ausencia de microorganismos, caracterización de la diversidad y conductores ambientales.

Luego de lo anterior y tras el análisis metagenómico, los científicos trabajarán en la descripción de las estrategias de supervivencia para los ambientes extremos de baja disponibilidad de nutrientes, los ciclos de congelación y circulación, algunos aspectos de la colonización y las estrategias de respuestas al cambio ambiental.

Este proyecto forma parte del Programa Nacional de Ciencia Antártica 2019 y se encuentra en su último año de ejecución.

Fuente: www.biobiochile.cl

Embryo stem cells created from skin cells

| Noticias |

Researchers have found a way to transform skin cells into the three major stem cell types that comprise early-stage embryos. The work (in mouse cells) has significant implications for modeling embryonic disease and placental dysfunctions, as well as paving the way to create whole embryos from skin cells.

More information – www.sciencedaily.com

Avoid smoky environments to protect your heart

| Noticias |

If a room or car is smoky, stay away until it has cleared. That’s the main message of research presented today at EuroHeartCare 2019, a scientific congress of the European Society of Cardiology (ESC). (1)

«Avoid exposure to secondhand smoke regardless of whether the smoker is still in the room,» said study author Professor Byung Jin Kim, of Sungkyunkwan University, Seoul, Republic of Korea. «Our study in non-smokers shows that the risk of high blood pressure (hypertension) is higher with longer duration of passive smoking — but even the lowest amounts are dangerous.»

More información – www.sciencedaily.com

Stress, insomnia may triple death risk for those with hypertension

| Noticias |

A stressful work environment coupled with a lack of sleep can result in a threefold-higher risk of cardiovascular death in people with hypertension.

Recent research looked at how stress and insomnia affected the health of employees who have hypertension, and the news was sobering.

More information – www.medicalnewstoday.com

Calling time on ‘statistical significance’ in science research

| Noticias |

Scientists should stop using the term ‘statistically significant’ in their research, urges this editorial in a special issue of The American Statistician published today.

The issue, Statistical Inference in the 21st Century: A World Beyond P<0.05, calls for an end to the practice of using a probability value (p-value) of less than 0.05 as strong evidence against a null hypothesis or a value greater than 0.05 as strong evidence favoring a null hypothesis. Instead, p-values should be reported as continuous quantities and described in language stating what the value means in the scientific context.

More information – www.eurekalert.org

Boosting Plants’ Uptake of Vitamins and Minerals

| Noticias |

With genetic tweaks, researchers can coax corn and other cereals to take in more iron, but sometimes the plants rebel.

The corn Elsbeth Walker grows looks a bit strange. Its leaves are streaked with yellow, instead of being entirely green. This yellow-streaked corn is a mutant that has trouble taking in iron, making it hard for the plant to create chlorophyll, a green pigment involved in photosynthesis.

Walker, a molecular biologist at the University of Massachusetts Amherst, and her colleagues are studying the yellow-striped corn to learn more about how iron transport works in plants. The information they glean, she says, could help researchers genetically engineer corn and other staple grains to take in more of the mineral, and, ultimately, deliver it to people who lack sufficient iron in their diets.

“The places in the world where iron nutrition is really problematic are places where people are very under-resourced and are practicing subsistence agriculture,” Walker says. “In those areas, people are often eating very, very little meat—if any at all—and they’re also typically relying on rice or corn or another staple for the vast majority of their calories.” Such grain products take up very little iron from the soil, so people who rely on these products for a large part of their diets often do not get enough of the mineral.

Iron deficiency has numerous health implications, including stunting child development, particularly brain development, and health complications for menstruating women and pregnant women trying to support a healthy fetus, Walker explains. According to the World Health Organization, anemia—a condition commonly caused by iron deficiency—affects 1.62 billion people globally, almost 25 percent of the human population, and leaves them particularly susceptible to death from other diseases.

We’re struggling against millions of years of evolution to keep iron levels in check.

—Michael Grusak, Red River Valley
Agricultural Research Center

To combat iron deficiency, plant scientists and bioengineers have been looking for ways to boost iron levels in the foods iron-deficient individuals eat. The strategy is called biofortification, and so far, scientists have had some success selectively breeding plants, especially bean and rice plants, to take in more of the mineral. However, Walker and other molecular biologists and geneticists are looking at how they could tweak plants’ DNA to make the seeds sequester higher levels of essential vitamins and minerals.

Researchers have previously identified genes such as ferritin that, when expressed transgenically in rice, enhance iron uptake (Sci Rep 2:543, 2012). But in many attempts at genetic engineering, the seeds, the part of the plant where the researchers wanted the iron to go, didn’t necessarily accumulate more of the mineral as hoped, Walker says.

“Iron is a tough one because iron is toxic in excess for any organism,” says Michael Grusak, a plant physiologist and director of the Red River Valley Agricultural Research Center in Fargo, North Dakota. He has worked on other biofortification projects and explains that plants and animals have fine-tuned systems that regulate their uptake of vitamins and minerals. By fiddling with iron in plants, “we’re struggling against millions of years of evolution to keep iron levels in check.” Grusak says scientists “can put more iron into the plant, which is absorbed by the roots, but it has to go through all these checks and balances to get into grains, and often the plant says, ‘No, we are not going to do it.’”

A big challenge in overcoming such checks and balances, Walker notes, is that scientists do not yet understand the mechanisms that plants use to signal to their roots that they need to take up more, or less, iron. Several studies, including one recently published by Walker, show that corn and other plants use iron transport proteins, such as YS1 (Yellow Stripe 1) and YSL1 (Yellow Stripe-Like 1), to transport iron from the roots of a plant to its shoots and leaves (Front Plant Sci, 9:157, 2018). But exactly how the plant shoots tell the roots to adjust their rate of iron uptake, and whether the signal is positive or negative, isn’t clear.

Walker and her colleagues were recently awarded a grant from the National Science Foundation to identify this shoot-to-root signal. So far, they have determined that low iron concentrations in the leaf cells leads to the production of some sort of signal in a plant’s vasculature that turns on iron-deficiency–regulated gene expression in the roots. Preliminary, unpublished data suggest that this signal is RNA-based. If confirmed, the result would rule out the idea that iron signaling in plants is exclusively negative—with the shoots telling roots when to turn off iron uptake—as some scientists had previously hypothesized. “We have good evidence now for a positive signal that is being sent out by the shoots and is causing the roots to take up iron,” Walker says. “Our work now is to identify what that signal actually is.”

Grusak commends the work, but notes that if and when the iron-signaling mechanism is figured out, it will take time to move any genetically engineered plants that take advantage of the insights from lab to farm and finally to consumers. Not only does the science have to be solid, but scientists and bioengineers also have to ensure that the new crops have the right amount of the vitamin or mineral to improve human health, explains Howarth Bouis, co-winner of the 2016 World Food Prize and interim chief executive officer of HarvestPlus, a global nonprofit agricultural research program focused on developing and distributing biofortified food crops. For farmers, he says, the crop also has to have yields similar to those of current crops and be resistant to disease, and for consumers, it has to cook and taste just like the rice, corn, and beans they’re used to eating.

Right now, all biofortified crops available to farmers and consumers around the world are grown through cross-breeding plant varieties that have the highest levels of essential nutrients, such as iron, zinc, and vitamin A. There have been several trials of transgenic crops—specifically iron-, zinc-, and vitamin A-fortified rice—and these crops hold a lot of promise for producing plants that have boosted nutrient profiles and are also high-yield and drought resistant. But none have yet become commercially available to farmers and consumers, in part, Bouis notes, because of regulatory restraints on genetically modified foods.

Getting biofortified plants to those who need them most, Grusak says, is “taking longer than we’d like.”

Source: www.the-scientist.com