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The first portable genetic analyser for crop pathogen detection

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Il primo dispositivo diagnostico mobile per individuare gli agenti patogeni agro-alimentari

I produttori alimentari migliorano continuamente i processi da essi impiegati per garantire un elevato livello di qualità e sicurezza. Il dispositivo diagnostico automatizzato Terrabio effettua test in loco per individuare in modo conveniente e rapido gli agenti patogeni presenti nei prodotti agro-alimentari.

Alimenti e Risorse naturali

Gli alimenti possono essere contaminati da agenti patogeni, tossine, sostanze chimiche, antibiotici, allergeni o oggetti estranei. Una volta rilevata la contaminazione, l’alimento in questione viene richiamato dai fornitori, un’operazione che costa denaro e compromette la fiducia dei consumatori. Normalmente, l’identificazione della contaminazione patogena delle colture interessate avviene in laboratorio. Dato che il processo può richiedere due o tre settimane, durante questo periodo di tempo è possibile che grandi superfici coltivate vadano perse a causa delle malattie, per cui i produttori spesso ricorrono all’impiego di pesticidi preventivi che, tuttavia, danneggiano l’ambiente. Il progetto Terrabio, sostenuto dall’UE, ha sviluppato il primo analizzatore genetico mobile per il mercato agro-alimentare volto a rilevare gli agenti patogeni. Dopo i promettenti risultati dei test condotti sulla prima iterazione del dispositivo realizzato, i finanziamenti dell’UE hanno consentito al team di svilupparne una seconda versione, nonché di effettuare uno studio di fattibilità inteso a dirigere la relativa strategia di commercializzazione. Attualmente esistono due domande di brevetto in attesa per Terrabio, una a tutela dello strumento che amplifica i campioni biologici, rendendo più facile l’individuazione degli agenti patogeni, e un’altra per il test che svolge l’effettivo rilevamento.

La soluzione automatizzata

«L’automazione è stata impiegata con successo in altri settori, come quello della diagnostica clinica umana, ma finora non è mai stata applicata all’industria della sicurezza alimentare. La nostra soluzione non richiede temperature costantemente basse per la conservazione dei kit di test e viene inoltre condotta in loco, per cui non è necessario trasportare i campioni di prova», afferma Aleksandra Wira-Jarosz, coordinatrice del progetto. Il dispositivo diagnostico Terrabio si avvale della reazione a catena della polimerasi quantitativa (qPCR, quantitative Polymerase Chain Reaction), una tecnica dimostrata che si configura come la tecnologia molecolare d’elezione per il rilevamento degli organismi patogeni negli alimenti. La squadra ha semplificato questa tecnica con la propria amplificazione automatizzata di specifici frammenti di DNA provenienti da campioni di patogeni o di piante, facilitando le operazioni di individuazione. La successiva interpretazione dei risultati si basa sul sistema di identificazione genetica proprietario dell’azienda. Questo sistema può essere utilizzato da persone prive di formazione in biologia molecolare o micromolecolare. I campioni vengono collocati in una provetta di reagente in cui si aggiunge una soluzione tampone, creando l’ambiente idoneo affinché gli enzimi riescano ad amplificare i frammenti di DNA. I contaminanti vengono rilevati misurando il livello di fluorescenza emesso dalle sostanze attive nel tampone. Se il livello supera un determinato valore, gli utenti ricevono un avviso sul proprio smartphone. I risultati sono disponibili in un lasso di tempo compreso tra i 15 e i 35 minuti. Il dispositivo è in grado di individuare sino a 16 agenti patogeni allo stesso tempo. Inoltre, esso offre una piattaforma di previsione che utilizza tecniche di intelligenza artificiale per prevedere l’aumento degli agenti patogeni presenti nelle colture, basandosi sulla previsione delle condizioni atmosferiche nei giorni successivi. In collaborazione con AmPlus, un distributore di generi alimentari di primo piano in Polonia, Terrabio ha collaudato la prima versione dell’analizzatore su coltivazioni di pomodori e peperoni. I risultati hanno dimostrato l’efficacia della tecnologia, che ha rilevato con successo due fitopatogeni comuni, il Pythium ultimum e il Phytophthora capsici. Il team sta ora lavorando su una versione aggiornata dell’analizzatore e della chimica del sistema al fine di migliorare il suo funzionamento e di ridurre il costo dei reagenti.

Verso un sistema alimentare più intelligente

Essendo la tecnologia di Terrabio adatta per effettuare il controllo degli agenti patogeni su qualsiasi campione biologico, questa soluzione versatile e scalabile sarà appetibile per i produttori agro-alimentari. Una volta completato l’aggiornamento del dispositivo alla fine di quest’anno, il team svolgerà una sperimentazione più ampia incentrata sui gas a effetto serra e sui cereali. Successivamente, condurrà ulteriori test per altri mercati agro-alimentari quali quelli degli alberi da frutto e dei fiori e avvierà il processo di certificazione. «Diminuiremo il costo per campione fino a raggiungere un prezzo che incentiverà un’adozione diffusa della nostra tecnologia nell’industria alimentare, a vantaggio della salute delle persone e dell’ambiente», conclude Wira-Jarosz.

Parole chiave

Terrabio, agenti patogeni, contaminanti, alimenti, agro-alimentare, colture, malattia, genetico, qPCR

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