En la anemia, el nivel de hemoglobina en sangre es menor al normal y es causado, principalmente, por una deficiencia de hierro. Las consecuencias de la anemia son muy preocupantes, sobre todo, en los infantes, niños y mujeres embarazadas, ya que afecta la capacidad de aprendizaje de los niños y su normal desarrollo. En los adultos, causa fatiga y baja productividad. En el Perú, en el 2017, la prevalencia de anemia en niños de 6 a 35 meses de edad fue de 43.6%, mientras que, en el primer trimestre del 2018, fue de 46.6%. En el mismo lapso, la anemia subió a 41% (casi 8% más que en el 2017) en Lima Metropolitana. Las cifras son también alarmantes en otros grupos de la población, constituyendo un problema de salud pública muy grave. En el Perú, la anemia es elevada por el bajo consumo de alimentos ricos en hierro y otros micronutrientes como vitaminas A y del complejo B. En especial, de hierro hémico (de origen animal y mayor biodisponibilidad), contenido en carne, hígado, bazo de res, y demás. La prevalencia de anemia sigue aumentando por la baja adherencia a los programas de suplementación de hierro del Ministerio de Salud (MINSA), alta tasa de infecciones bacterianas, diarreas y parasitosis. Los suplementos de hierro no necesariamente exhiben buena absorción y, en algunos casos, suelen asociarse a molestias gastrointestinales. También, el sabor metálico de las sales de hierro no se enmascara totalmente. Por ello, el objetivo principal de nuestro proyecto es aplicar diversas estrategias biotecnológicas para obtener levaduras que almacenen alto contenido de hierro de elevada absorción. Las levaduras son inocuas, ricas en proteínas, vitaminas y otros micronutrientes. Con estudios posteriores, se podrían usar estas levaduras enriquecidas en hierro como fortificantes, suplementos, sazonadores o condimentos nutricionales para el consumo humano. De esta manera, el Perú tendría un arma más para la prevención y tratamiento de la anemia.

En el Perú, se ha implementado el Plan Nacional de Reducción y Control de la Anemia en la Población Materno Infantil en el Perú 2017-2021, que tiene como objetivo reducir el nivel de anemia y desnutrición infantil, particularmente, en los niños menores de tres años y gestantes. Para el año 2021, una de las metas es reducir a 19% la prevalencia de anemia en niños de 6 a 35 meses de edad. Sin embargo, y como una demostración de la enorme dificultad de su implementación, este valor aumentó de 43.6% (fines de 2017) a 46.6% (primer semestre del 2018). Lamentablemente, en los últimos 5 años, este indicador solo disminuyó en un 0.9% y se ha reportado que, actualmente, en varias zonas rurales, uno de cada dos niños sufre de anemia. Las cifras son también preocupantes para los niños menores de 5 años, mujeres embarazadas y mujeres en edad fértil.

La causa más importante de la elevada anemia en el Perú es la baja ingesta de alimentos ricos en hierro hémico (de mayor absorción) y la falta de vitaminas A, B2, B12, ácido fólico y coadyuvantes de la absorción. Ante un requerimiento promedio de 11 mg de hierro por día, los niños de regiones como Ayacucho solo consumen entre 1.8 a 4.4 mg.

Similarmente, las mujeres en edad fértil solo consumen 7.4 mg en promedio, cantidad que solamente cubre un tercio de su requerimiento diario. El requerimiento diario de hierro puede ser cubierto con el consumo de cereales fortificados, carne de res, hígado de res, frejoles, que podrían proveer por porción promedio 18, 2, 5, 8 mg de hierro, respectivamente. Otras buenas fuentes de hierro son la sangrecita y el bazo de res.

La absorción de hierro depende de varios factores, como el estatus individual del hierro, su tipo (hémico o no hémico), la cantidad presente en el alimento, además de la presencia de coadyuvantes de la absorción como la vitamina C y otros micronutrientes, o de inhibidores de absorción (queladores de hierro como fitatos y polifenoles en los vegetales).

En general, hay dos estrategias para abordar la deficiencia de hierro. Una de ellas consiste en fomentar el consumo de alimentos naturales con alto contenido de hierro o enriquecer los alimentos básicos de alto consumo como harinas o arroz con hierro, otros minerales y vitaminas. Los estudios han demostrado que la fortificación de los alimentos con hierro conduce a una reducción de la prevalencia de la anemia. Por el momento, en el Perú, solo existe la Ley N.° 28314, que dispone la fortificación de la harina de trigo con micronutrientes. De otro lado, los alimentos naturales con alto contenido y biodisponibilidad de hierro no son, necesariamente, las mejores opciones. El consumo frecuente de carne de res no representa una opción para la mayoría de los hogares peruanos por su alto costo y, en muchos casos, tampoco lo es el consumo de hígado, sangrecita o bazo por razones culturales y/o de preferencia, sobre todo, en los niños. La otra estrategia se basa en el uso de suplementos de hierro bajo la forma de sales ferrosas. En el Perú, estos se presentan como jarabe, frasco gotero, polvo (conocido como chispitas, que incluye otros micronutrientes) y tabletas. Sin embargo, estos suplementos de hierro presentan varias desventajas, tales como su relativa baja biodisponibilidad, su asociación con náuseas, debilidad, estreñimiento o diarrea. En particular, el sabor metálico desagradable que presenta el hierro puede causar una baja adherencia al tratamiento.

Debido a las varias dificultades que se presentan para poder prevenir y combatir la anemia es importante el esfuerzo nacional para poder encontrar estrategias novedosas que nos permitan luchar eficientemente contra la anemia.

En el presente proyecto, se propone buscar una nueva y eficiente estrategia nacional para poder prevenir y tratar la anemia, contribuyendo con el avance científico tecnológico al usar avanzadas estrategias biotecnológicas. Las levaduras son, ampliamente, usadas para la expresión heteróloga de proteínas tanto a nivel científico e industrial por sus numerosas ventajas como su seguridad para el consumo y su practicidad de cultivo y manipulación genética. Adicionalmente, las levaduras constituyen una excelente fuente de proteínas, minerales y vitaminas y son, por tanto, frecuentemente usadas como suplemento y hasta sazonador nutricionales. Por estas razones, la obtención de una levadura enriquecida con hierro permitiría su fácil aplicación como un suplemento de aún mayor valor nutricional. La levadura Saccharomyces cerevisiae es, particularmente, un vehículo ideal porque contiene coadyuvantes como las vitaminas del complejo B y otros minerales que promueven la absorción del hierro. Las levaduras son, ampliamente, aceptadas por los consumidores y el preparado podría enmascarar el sabor metálico del hierro y usarse como ingrediente o materia prima en la elaboración de diversos alimentos y presentaciones farmacéuticas como tabletas, cápsulas, u otros. La obtención de Saccharomyces cerevisiae fortificada en hierro mediante diversas estrategias viene siendo investigada por varios grupos internacionales, que reportan niveles desde 0.5 a 15 mg por gramo de biomasa seca. Cabe señalar que no se ha encontrado reportes de estudios similares en el Perú.

Una estrategia emergente para combatir la anemia consiste en usar suplementos de hierro bajo la forma de ferritina, el cual protege al hierro de las sustancias quelantes como fitatos y polifenoles presentes en la dieta, reduce el daño oxidativo de los radicales libres generados, y el riesgo de problemas gástricos, ya que el hierro es absorbido, adecuadamente, por endocitosis mediada por receptores. La ferritina es una proteína heteropolimérica de almacenaje y detoxificación de hierro que puede almacenar hasta 4,500 iones férricos. La Saccharomyces cerevisiae no produce ferritina, pero puede, por expresión heteróloga, producir ferritinas funcionales de origen animal o vegetal. Por ello, se evalúa el efecto de la expresión de ferritina de soya en los niveles de almacenamiento de hierro en la levadura

Asimismo, se ha demostrado que los péptidos queladores de hierro incrementan su absorción, y que el tripéptido sintético Arginina-Glutamato-Glutamato (REE) es un efectivo suplemento de hierro en ratas anémicas ferropénicas. Estos estudios no se han realizado todavía en levaduras. Por ello, se construyen cepas de levadura que expresan diferentes niveles de REE y se determinan los niveles de acumulación de hierro. Luego, se realiza un tamizaje genético para la obtención de oligopéptidos de secuencia aleatoria que se asocien, específicamente, a hierro y logren su acumulación en la levadura. Para estos estudios, se construirá una biblioteca de plásmidos que permite la expresión de péptidos aleatorios en Saccharomyces cerevisiae, metodología que ha sido desarrollada en el presente laboratorio. Mediante este tamizado, se busca encontrar oligopéptidos con mayor capacidad quelante para el hierro que el reportado REE.

Finalmente, se construye una cepa sobreproductora del factor de transcripción Aft1, el principal regulador del metabolismo de hierro. Ante una deficiencia de hierro, Aft1 activa el regulón de hierro para promover la captación de hierro inorgánico, adquirir sideróforos del medio, y remodelar su metabolismo. Con estas diferentes estrategias, se determina la metodología que permite los mejores perfiles de acumulación de hierro. En un futuro proyecto, se investigará la sinergia de estos métodos, la biodisponibilidad del hierro acumulado en las células de levadura, la implementación de los cultivos a gran escala, y la implementación de su distribución como suplemento o sazonador nutricional.

Modalidad de proyecto: Proyecto de investigación avanzado

Los proyectos deben ser presentados de manera asociativa (con una o más entidades asociadas).

La conformación mínima es la siguiente:

• Un investigador principal
• Un coinvestigador
• Un tesista de posgrado
• Un gestor tecnológico
• Un coordinador administrativo

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Subsector: Manufactura avanzada

Sector: Estratégico

Lugar de ejecución del proyecto: Lima

Fecha de inicio: 26/12/2018

Fecha de cierre: 26/12/2021

Plazo de ejecución (meses): 36

Objetivo principal

Se propone aplicar diversas estrategias biotecnológicas para obtener levaduras con alto contenido de hierro orgánico. A largo plazo, las levaduras que acumulen hierro de alta biodisponibilidad serán usadas como fortificantes para el consumo humano a fin de prevenir y tratar la anemia, bajo la forma de suplemento o sazonador nutricional.

La anemia por deficiencia de hierro es el desorden nutricional más común y extendido, afectando, principalmente, a los países no desarrollados. La anemia afecta el normal desarrollo de los niños y disminuye su crecimiento físico e intelectual, afectando su capacidad de aprendizaje y, por lo tanto, su perspectiva a futuro. Genera fatiga y disminución de la productividad en adultos, impidiendo el óptimo desarrollo de los bebés en mujeres embarazadas. La principal causa de anemia es la deficiencia de hierro (ferropenia) originada por su baja ingesta, baja biodisponibilidad, presencia de inhibidores y/o falta de promotores de la absorción, entre otras razones.

A pesar de los avances económicos logrados, la situación en el Perú es alarmante: la prevalencia de anemia en niños de 6 a 35 meses de edad, en el 2017, fue de 43.6% y, lamentablemente, en el primer trimestre de este año, aumentó a 46.6%. Considerando los datos de Lima Metropolitana, la incidencia de anemia subió de 33.2% a 41% durante los seis primeros meses de este año. Las cifras son también alarmantes para los niños menores de 5 años, mujeres embarazadas y mujeres en edad fértil y, por tanto, en el Perú actual, la anemia es un grave problema de salud pública que requiere urgente solución. Por estas razones, se propone la ejecución de esta investigación como un esfuerzo nacional novedoso en la lucha contra la anemia que, además, enriquecerá el desarrollo biotecnológico y permitirá la capacitación de jóvenes investigadores.

Objetivo específico 1

Determinar el efecto de la expresión de ferritina en los niveles de almacenamiento de hierro en la levadura.

Objetivo específico 2

Construcción de cepas de levadura que expresan diferentes niveles del tripéptido Arginina-Glutamato-Glutamato (REE) con reportada capacidad para unirse a hierro.

Objetivo específico 3

Realización de un tamizado genético para la obtención de oligopéptidos que se asocian, específicamente, a iones de hierro en la levadura.

Objetivo específico 4

Construcción de una cepa de levadura sobreproductora del factor de transcripción regulador del metabolismo de hierro, Aft1.

Institución responsable del proyecto

Universidad Nacional Agraria La Molina

RUC: 20147897406

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Público

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: Lima

Provincia: Lima

Distrito: La Molina

Dependencias: Laboratorio de Química Biológica y Bioanálisis

Investigador principal

Nombres: Ana Akemi

Apellido paterno: Kitazono

Apellido materno: Sugahara

Grado académico: Doctorado

Nombre del grado académico: Doctora en Ciencias Farmacéuticas y Biotecnología

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Dependencia: Laboratorio de Química Biológica y Bioanálisis

Coinvestigador

Nombres: Ada del Pilar

Apellido paterno: Aliaga

Apellido materno: Rota

Grado académico: Magíster

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Dependencia: Laboratorio de Química Biológica y Bioanálisis

Coinvestigador

Nombres: Carmen Alicia

Apellido paterno: Rodríguez

Apellido materno: Best

Grado académico: Magíster

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Dependencia: Laboratorio de Química Biológica y Bioanálisis

Coinvestigador

Nombres: Pamela Elizabeth

Apellido paterno: Canales

Apellido materno: Mormontoy

Grado académico: Magíster

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Dependencia: Laboratorio de Química Biológica y Bioanálisis

Tesista

Nombres: Tesista no identificado

Apellido paterno: Tesista no identificado

Apellido materno: Tesista no identificado

Tipo de tesis: Maestría

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Tesista

Nombres: Tesista no identificado

Apellido paterno: Tesista no identificado

Apellido materno: Tesista no identificado

Tipo de tesis: Licenciatura

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Gestor tecnológico

Nombres: Luis Gabriel

Apellido paterno: Gutierrez

Apellido materno: Mesias

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Coordinador administrativo

Nombres: Isabel

Apellidos: Saldaña Zavala

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Rubros financiables

• Recursos humanos (hasta 50% del monto financiado)

1. Incentivo monetario para el investigador principal y coinvestigadores: no debe sobrepasar el máximo de S/ 2,000 mensuales por investigador.
2. Pago a los tesistas: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,500 mensuales por tesista.
3. Pago al personal técnico o asistente de investigación: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,000 mensuales por técnico.
4. Honorarios o incentivos para un gestor tecnológico: no debe de sobrepasar el máximo de S/. 1,500 mensuales.

• Equipos y bienes duraderos (hasta 20% del monto financiado)

Corresponde a la adquisición de equipos menores para el proyecto de investigación.

• Materiales e insumos

1. Materiales, insumos, reactivos, accesorios, componentes electrónicos o mecánicos, bienes no inventariables.
2. Material bibliográfico, tales como manuales, bases de datos, libros especializados, otros, y/o suscripciones a redes de información (en físico o electrónico).
3. Software especializado para el desarrollo de los proyectos de investigación.

• Viajes

Corresponde a los gastos de viajes relacionados a actividades propias del proyecto de investigación.

Los gastos que aplican para este rubro son los siguientes:

1. Pasajes: terrestres, aéreos, nacionales e internacionales, en clase económica.
2. Viáticos: comprenden los gastos por concepto de alimentación, hospedaje y movilidad (hacia y desde el lugar de embarque), así como el desplazamiento en el lugar donde se realizan las actividades. El concepto de viáticos es aplicable para estancias cuya duración sea menor a los quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en el Anexo 2.
3. Manutención: comprenden los gastos de alojamiento, alimentación y movilidad local durante su permanencia en el lugar sede del objeto del beneficio otorgado, o desplazamientos relacionados con el mismo. El concepto de manutención es aplicable siempre que se trate de una estancia cuya duración sea mayor o igual a quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en la convocatoria.
4. Seguro de viaje: el seguro es de carácter obligatorio y su valor debe estar de acuerdo al precio de mercado. La cobertura típicamente incluye gastos médicos de emergencia, muerte accidental, invalidez e imprevistos logísticos durante el viaje (retraso de vuelos, demora o pérdida de equipaje, robos, etc.). El precio del seguro puede variar en función a la edad, duración del viaje y el destino. Se puede financiar hasta un máximo de S/ 2,000.

• Servicios de no consultoría.

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades de índole técnica especializada, consideradas como críticas para lograr el buen resultado del proyecto de investigación: servicios de laboratorio, colección de datos, procesamiento de muestras, análisis y diseño.

• Otros servicios

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades complementarias del proyecto de investigación, tales como:

1. Actividades de difusión:

1. Gastos de organización de taller de cierre del proyecto.
2. Costo de publicación de artículos en revistas indizadas.

• Costo de inscripción para participar en eventos o para discutir los resultados con personal interesado o calificado.

1. Actividades complementarias de la investigación:

1. Gastos de importación y desaduanaje de materiales, insumos o equipos relacionados al proyecto de investigación que se adquieran en el extranjero.
2. Gastos relacionados a la obtención del título o grado.

• Gastos relacionados a la solicitud de patentes.

1. Gastos de mantenimiento correctivo para los equipos adquiridos u otro equipo de laboratorio que deba usarse en el proyecto.

• Gastos de gestión (hasta 10% del monto financiado)

Corresponde al incentivo monetario para el coordinador administrativo, útiles de oficina y servicios de imprenta.