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Micróbios Lugar-Específicos para determinar a proveniência do objeto

Uma equipa de investigação da Faculdade de Medicina de Harvard desenvolveu um sistema microbiano ADN-com código de barras que pudesse ser usado para determinar a proveniência de um objeto. Este método é evolutivo, econômico e seguro, assim como é compatível com um ensaio RNA-guiado Cas13A da detecção do ácido nucleico, expandindo sua escala de aplicações.

esporosCrédito de imagem: Christoph Burgstedt/Shutterstock.com

O trabalho endereça a introdução da proveniência do alimento causada pela globalização das cadeias de aprovisionamento. Os desafios com determinação da origem incluem a variação na abundância das comunidades microbianas, de composições microbianas similares em lugar convergentes, e da natureza labor e tempo-intensiva de ambientes naturais.

Estes desafios foram contorneados pela equipe de Qian através da introdução de esporos microbianos sintéticos que carregam os códigos de barras do `' que indicam lugar do interesse; a saber ambientes de produção alimentar.

O translatability deste sistema foi verificado na prática com a reunião bem sucedida de diversos critérios. Estes incluem a compatibilidade microbiana com crescimento da industrial-escala; biocontainability dos esporos para evitar econômico adverso

Micróbios como marcadores da proveniência do objeto

O conhecimento das origens dos béns manufacturados e do produto agrícola é essencial assegurar a segurança; com uma escala das implicações - de seguir a doença foodborne a complementar a fiscalização do fingerprinting e do vídeo.

Um sistema microbiano com código de barras (BMS) dos esporos representa um método evolutivo, seguro, e sensível de determinar a proveniência dos objetos. Aproveita a capacidade natural dos esporos para persistir por longos período sem crescimento.

Códigos de barras nonredundant projetados integrados do ADN de Qian e outros nos esporos do bacillus-subtilis e dos Saccharomyces Cerevisiae para criar um grupo de BMS a ser usado na combinação para produzir códigos de identificação.

Esporos do micróbio: o media do prefeito para a entrega do código de barras

Os esporos são formados em resposta às circunstâncias ambientais ásperas permitindo micro-organismos de permanecer dormentes por períodos de tempo prolongados. Esta é uma vantagem selectiva da sobrevivência sob circunstâncias extremas. Os esporos representam um media biològica relevante enquanto podem sobreviver eficazmente sob condições ásperas de ambientes do real-mundo.

As técnicas para fabricar BMS na escala incluem a clonagem padrão e o cultivo, e pulverizando as superfícies podem ser inoculadas e BMS ser transferidas aos objetos que entram o contacto com essa superfície. Para identificar códigos de barras, o DNS pode ser lysed e sujeito a um método da amplificação da polimerase do recombinase, acoplado com um método de detecção do ácido nucleico.

Depois da reacção em cadeia quantitativa da polimerase e de arranjar em seqüência, os códigos de barras podem ser decifrados.

Qian usou e outros as tensões que exigem a aplicação dos ácidos aminados para seu crescimento. Para assegurar os esporos permaneceu dormente, pilhas era germinação deficiente. Isto foi conseguido suprimindo os genes que codificam os receptors e as enzimas germinant que degradam a parede de pilha. Colectivamente, isto assegura-se de que o BMS não afecte o ambiente nativo em que é colocado. Eficazmente, as seqüências sintéticas do ADN são inertes.

Projetando códigos de barras microbianos

O S. cerevisiae foi feito igualmente a deficiente germinant. Os genes de resistência antibióticos que foram usados para produzir o BMS foram removidos para impedir transferência horizontal do gene de genes de resistência antibióticos. O código de barras introduzido final não faz confer nenhuma vantagem da aptidão se transferido horizontalmente.

O grupo projectou uma série de códigos de barras do ADN projetados para a inserção em micróbios.  Para testar a especificidade do projecto do código de barras, 22 códigos de barra foram construídos, e todas as permutações foram analisadas usando um método do RPA. Este método do RPA usa a tecnologia de CRISPR para detectar a presença de um alvo genético.

Escalar o sistema foi conseguida usando um método rápido planejado pela equipe.

Verificando a eficácia microbiana do código de barras

A equipe examinou a eficácia de BMS conduzindo diversas experiências. As plantas foram crescidas no laboratório e pulverizadas com diversos esporos dos códigos de barra.  Uma semana após amostras da inoculação foi tomada da folha e do solo.

Todas as amostras foram detectadas positivamente à exceção das duas plantas que tinham recebido seqüências variantes do código de barras do grupo, demonstrando a especificidade da detecção.

Para simular a cruz-associação que pode ocorrer durante a transformação de produtos alimentares, as folhas das plantas que foram inoculadas com um BMS específico pela planta eram misturadas. Transferência foi detectada; contudo, o método arranjando em seqüência podia categòrica distinguir as origens de cada folha.

Micróbios resilientes

Os esporos foram testados para que seu vigor demonstre a aplicabilidade de sua técnica à corrente de cadeia alimentar do real-mundo. As plantas inoculadas com bacilo thuringiensis (Bt) poderiam correctamente ser identificadas (38 totais).

Além disso, os esporos do BT permaneceram detectáveis mesmo depois o lavagem, a fritura, a ebulição, e microwaving demonstrando sua capacidade para detectar a proveniência de alimentos cozinhados. A superação dos esporos foi combinada pela evidência que revelou a persistência de micróbios com código de barras no solo, na madeira, no tapete e na areia.

aplicações do Real-mundo dos esporos microbianos com código de barras

Quando a equipe construiu um sandpit para testar os efeitos de perturbação ambientais tais como o tempo e distúrbios físicos, os micróbios com código de barras continuaram a permanecer detectáveis e rastreáveis.

Transferência nos objetos que passam através dos ambientes inoculados com esporos de BMS foi simulada por transferência nas sapatas vestidas no sandpit inoculado; o BMS era detectável após o passeio em superfícies micróbio-livres com código de barras por diversas horas.

Estas superfícies não-inoculadas não testaram o positivo para BMS, sugerindo que os micróbios com código de barras pudessem continuar em seu ambiente sem espalhamento marcado, e podem ser transferidas aos objetos que passam completamente. Subseqüentemente são retidos nestes e podem conseqüentemente ser detectados especificamente usar SHERLOCK, o ensaio RNA-guiado Cas13a da detecção do ácido nucleico

Qian conclui e outros “este sistema poderia igualmente fornecer informação tempo-resolved sobre a história do lugar, fazendo a útil para uma escala de aplicações mesmo mais larga.”

Fontes

Qian, 2020) sistemas microbianos com código de barras do J. e outros (para a proveniência de alta resolução do objeto. 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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