Investigadores usan esporas microbianas con código de barras de ADN para mejorar la trazabilidad de los alimentos

Con la creciente complejidad del suministro mundial de alimentos, científicos de la Escuela de Medicina de Harvard (HMS) han desarrollado un sistema microbiano con código de barras de ADN que se puede utilizar para etiquetar objetos agrícolas de una manera “económica, escalable y confiable”.

Las esporas se derivan de la levadura de panadería y una cepa bacteriana común utilizada en una amplia variedad de aplicaciones, como los suplementos dietéticos probióticos, que están diseñadas para ser incapaces de crecer en la naturaleza para evitar efectos ecológicos adversos.

El profesor asociado de biología de sistemas en el Instituto Blavatnik de HMS y autor correspondiente del estudio, Michael Springer, comenta al respecto: “Las esporas son en muchos sentidos una solución de la vieja escuela y se han rociado de forma segura sobre productos agrícolas como inoculantes del suelo o pesticidas biológicos durante décadas. Acabamos de agregar una pequeña secuencia de ADN que podemos amplificar y detectar”.

Springer agregó: “También trabajamos duro para asegurarnos de que este sistema sea seguro, utilizando cepas microbianas comunes y construyendo en múltiples niveles de control. Esperamos que pueda usarse para ayudar a resolver problemas que tienen enormes implicaciones económicas y de salud pública”.

De acuerdo con los investigadores, el uso de secuencias de ADN sintetizadas a medida como códigos de barras ha demostrado, en principio, ser eficaz para etiquetar alimentos y otros artículos. Para ser ampliamente útiles, los códigos de barras de ADN deben producirse a bajo costo en grandes volúmenes, persistir en objetos en entornos muy variables y deben poder decodificarse de manera confiable y rápida, obstáculos que hasta ahora no se han superado porque el ADN es frágil, comentaron.

En su estudio, Springer y sus colegas se propusieron determinar si los códigos de barras de ADN empaquetados dentro de las esporas microbianas, que pueden rociarse en los cultivos e identificarse meses después, podrían ayudar a resolver estos desafíos.

El equipo de investigación creó secuencias de ADN a medida que integraron en los genomas de las esporas de dos microorganismos: Saccharomyces cerevisiae y Bacillus subtilis.

Insertadas en el genoma en conjunto, las secuencias están diseñadas para que se puedan crear miles de millones de códigos de barras únicos.

El equipo se aseguró de que las esporas con código de barras de ADN no pudieran multiplicarse, crecer y propagarse en la naturaleza utilizando cepas microbianas que requieren suplementos nutricionales específicos para eliminar los genes necesarios para que las esporas germinen y crezcan.

El estudiante graduado en biología de sistemas en HMS, Jason Qian, señala: “Las esporas pueden sobrevivir en la naturaleza durante un tiempo extremadamente largo y son un gran medio para incorporar códigos de barras de ADN. Identificar los códigos de barras es sencillo, usando un lector de placas y un filtro de plástico naranja en la cámara de un teléfono celular. No imaginamos ningún desafío para la implementación en el campo”.

Cuando se roció sobre hierba afuera y se expuso al clima natural durante varios meses, las esporas permanecieron detectables, con una mínima propagación fuera de la región inoculada. En ambientes como arena, tierra, alfombra y madera, las esporas sobrevivieron durante meses sin pérdida de tiempo, y fueron identificadas después de perturbaciones como aspirar, barrer y simular viento y lluvia.

Esta característica, señaló el equipo, podría permitir el uso de esporas para determinar si un objeto ha pasado a través de un área inoculada. Probaron esto dividiendo el arenero en rejillas, cada una etiquetada con hasta cuatro esporas con códigos de barras diferentes. Las personas y un automóvil de control remoto navegaron por el arenero.

Descubrieron que podían identificar las cuadrículas específicas por las que pasaban los objetos con un mínimo de falsos positivos o negativos, lo que sugiere una posible aplicación como herramienta complementaria para el análisis forense o la aplicación de la ley.

Springer asevera que “como científicos, nuestra tarea es resolver los desafíos científicos, pero al mismo tiempo queremos asegurarnos de reconocer las implicaciones sociales más amplias. Creemos que las esporas con código de barras son las más adecuadas para aplicaciones agrícolas e industriales y serían ineficaces para la vigilancia humana”.

Los investigadores ahora están explorando formas de mejorar el sistema, incluida la ingeniería de posibles mecanismos de cambio de muerte en las esporas, encontrando formas de limitar la propagación y examinando si las esporas se pueden usar para proporcionar información temporal sobre el historial de ubicaciones.

Springer afirma que “los brotes de patógenos nocivos transmitidos por los alimentos como Listeria, Salmonella y E. coli ocurren de forma natural y frecuente. Las herramientas de biología sintética simples y seguras y el conocimiento de la biología básica nos permiten crear cosas que tienen mucho potencial para resolver problemas de seguridad del mundo real”.

Fuente: New Food Magazine

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