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Microbi Posizione-Specifici per la determinazione della provenienza dell'oggetto

Un gruppo di ricerca dalla facoltà di medicina di Harvard ha messo a punto un sistema microbico DNA-con codice con barre che può essere usato per determinare la provenienza di un oggetto. Questo metodo è evolutivo, economico ed affidabile come pure è compatibile con un'analisi di rilevazione RNA-guida Cas13A dell'acido nucleico, ampliante il suo intervallo delle applicazioni.

sporeCredito di immagine: Christoph Burgstedt/Shutterstock.com

Il lavoro affronta l'emissione di provenienza dell'alimento causata dalla globalizzazione delle catene di fornitura. Le sfide con la determinazione di origine comprendono la variazione nell'abbondanza di comunità microbiche, di simili composizioni microbiche nelle posizioni convergenti e della natura di lavoro e del tempo intensiva degli ambienti naturali.

Queste sfide sono state oltrepassate dal gruppo di Qian attraverso l'introduzione delle spore microbiche sintetiche che sopportano i codici a barre del `' che indicano le posizioni di interesse; vale a dire ambienti di produzione alimentare.

Il translatability di questo sistema in pratica è stato verificato con la riuscita riunione di parecchi criteri. Questi comprendono la compatibilità microbica con la crescita su scala industriale; biocontainability delle spore per evitare economico avverso

Microbi come indicatori di provenienza dell'oggetto

La conoscenza delle origini dei beni di produzione e dei prodotti agricoli è essenziale per assicurare la sicurezza; con un intervallo delle implicazioni - dal rintracciamento della malattia portata dagli alimenti a complementare impronta digitale e videosorveglianza.

Un sistema microbico con codice con barre (BMS) delle spore rappresenta un metodo evolutivo, sicuro e sensibile di determinazione della provenienza degli oggetti. Sfrutta la capacità naturale delle spore di persistere per i lungi periodi senza crescita.

Codici a barre nonredundant costruiti integrati del DNA di Qian et al. nelle spore di saccharomyces cerevisiae e di bacillus subtilis per creare un insieme di BMS da usare in associazione per produrre i codici di identificazione.

Spore del microbo: il media di prefetto per la consegna del codice a barre

Le spore sono formate in risposta alle condizioni ambientali dure permettendo ai microrganismi di rimanere dormienti per i periodi estesi. Ciò è un vantaggio selettivo di sopravvivenza nelle circostanze estreme. Le spore rappresentano un media biologicamente pertinente mentre possono sopravvivere a efficacemente negli stati duri degli ambienti per la gestione di segnali.

Le tecniche per la fabbricazione del BMS al disgaggio includono la clonazione standard e la coltura e polverizzando le superfici possono essere inoculate e BMS essere trasferite agli oggetti che entr inare contatto con quella superficie. Per identificare i codici a barre, il DNS può essere fatto l'elettrolisi e conforme ad un metodo di amplificazione della polimerasi di recombinase, accoppiato con un metodo di rilevazione dell'acido nucleico.

A seguito di reazione a catena quantitativa della polimerasi e dell'ordinamento, i codici a barre possono essere decifrati.

Qian et al. ha usato gli sforzi che richiedono l'entrata in vigore degli amminoacidi per la loro crescita. Per assicurare le spore è rimanere dormiente, celle era germinazione carente. Ciò è stata raggiunta cancellando i geni che codificano i ricevitori e gli enzimi germinant che degradano la parete cellulare. Collettivamente, questo assicura che il BMS non abbia pregiudicato l'ambiente indigeno in cui siano collocati. Efficacemente, le sequenze del DNA del sintetico sono inerti.

Organizzazione dei codici a barre microbici

Lo S. cerevisiae egualmente è stato reso carente germinant. I geni di resistenza a antibiotici che sono stati usati per produrre il BMS sono stati eliminati per impedire il trasferimento orizzontale del gene dei geni di resistenza a antibiotici. Il codice a barre inserito finale non fa confer alcun vantaggio di forma fisica se trasferito orizzontalmente.

Il gruppo ha progettato una serie di codici a barre del DNA costruiti per l'inserzione nei microbi.  Per verificare la specificità della progettazione del codice a barre, 22 codici a barre sono stati costruiti e tutte le permutazioni sono state analizzate facendo uso di un metodo di RPA. Questo metodo di RPA usa la tecnologia di CRISPR per individuare la presenza di obiettivo genetico.

La operazione di disgaggio del sistema è stata raggiunta facendo uso di un metodo rapido inventato dal gruppo.

Verifica dell'efficacia microbica del codice a barre

Il gruppo ha esaminato l'efficacia di BMS eseguendo parecchi esperimenti. Le piante si sono sviluppate in laboratorio e sono state polverizzate con parecchie spore di codici a barre.  Una settimana dopo i campioni di inoculazione è stata richiesta dalla foglia e dal terreno.

Tutti i campioni sono stati individuati positivamente eccezione fatta per i due impianti che avevano ricevuto le sequenze variabili del codice a barre del gruppo, dimostranti la specificità di rilevazione.

Per simulare l'inter-associazione che può accadere durante il trattamento dell'alimento, le foglie dagli impianti che sono stati inoculati con un BMS specifico per impianto erano miste. Il trasferimento è stato individuato; tuttavia, il metodo d'ordinamento ha potuto categoricomente distinguere le origini di ogni foglia.

Microbi resilienti

Le spore sono state collaudate a loro robustezza per dimostrare l'applicabilità della loro tecnica alla catena di fornitura nell'ambiente dell'alimento. Gli impianti inoculati con il Bacillus thuringiensis (Bt) potrebbero essere identificati correttamente (38 totali).

Inoltre, le spore del BT sono rimanere rilevabili anche dopo lavare, la frittura, l'ebollizione e microwaving dimostrando la sua capacità di individuare la provenienza degli alimenti cucinati. L'elasticità delle spore è stato composto da prova che ha rivelato la persistenza dei microbi con codice con barre su terreno, su legno, su tappeto e sulla sabbia.

Applicazioni nell'ambiente delle spore microbiche con codice con barre

Quando il gruppo ha costruito una sabbionaia per verificare gli effetti delle perturbazioni ambientali quali tempo e perturbazioni fisiche, i microbi con codice con barre hanno continuato a rimanere rilevabili ed imputabili.

Il trasferimento sugli oggetti che passano attraverso gli ambienti inoculati con le spore di BMS è stato simulato dal trasferimento sulle scarpe indossate nella sabbionaia inoculata; il BMS era rilevabile dopo la camminata sulle superfici senza microbo con codice con barre per parecchie ore.

Queste superfici non inoculate non hanno verificato il positivo a BMS, suggerendo che i microbi con codice con barre potessero continuare nel loro ambiente senza la profonda diffusione e possono essere trasferite agli oggetti che passano da parte a parte. Successivamente sono conservate su questi e quindi possono essere individuate specificamente facendo uso di SHERLOCK, l'analisi di rilevazione RNA-guida Cas13a dell'acido nucleico

Qian et al. conclude “questo sistema potrebbe anche fornire informazioni del tempo risolte su cronologia di posizione, rendente li utili per una vasta gamma delle applicazioni ancora.„

Sorgenti

Qian, 2020) sistemi microbici con codice con barre del J. et al. (per provenienza ad alta definizione dell'oggetto. Science.DOI: 10.1126/science.aba5584

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Last Updated: Dec 14, 2020

Hidaya Aliouche

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Hidaya Aliouche

Hidaya is a science communications enthusiast who has recently graduated and is embarking on a career in the science and medical copywriting. She has a B.Sc. in Biochemistry from The University of Manchester. She is passionate about writing and is particularly interested in microbiology, immunology, and biochemistry.

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