Pierwsze urządzenie diagnostyczne do identyfikacji patogenów w produktach rolno-spożywczych
Żywność może zostać zanieczyszczona przez patogeny, toksyny, substancje chemiczne, antybiotyki, alergeny lub ciała obce, a w przypadku wykrycia takiego zanieczyszczenia środek spożywczy musi zostać wycofany przez dostawcę z obrotu, co wiąże się z kosztami i podkopuje zaufanie konsumentów. Identyfikacja zanieczyszczeń upraw rolnych przez patogeny odbywa się zwykle w laboratoriach. Biorąc jednak pod uwagę fakt, że proces ten może trwać nawet od 2 do 3 tygodni, istnieje ryzyko, że na skutek choroby roślin duża część plonu zostanie utracona w oczekiwaniu na wynik badania. Z tego też powodu producenci stosują środki w postaci pestycydów, które choć zapobiegają rozwojowi patogenów, to wywierają szkodliwy wpływ na środowisko. Twórcy finansowanego ze środków UE projektu Terrabio opracowali pierwszy mobilny analizator genetyczny do wykrywania patogenów z myślą o rynku rolno-spożywczym. Po pierwszych obiecujących wynikach testów pierwszej iteracji urządzenia, dzięki unijnemu wsparciu zespół opracował jego drugą wersję i przeprowadził studium wykonalności, wytyczając tym samym kierunek komercjalizacji. Zespół oczekuje na rozpatrzenie dwóch wniosków patentowych urządzenia Terrabio, z których jeden dotyczy przyrządu do wzmacniania próbek biologicznych, dzięki czemu wykrycie patogenu jest łatwiejsze, zaś drugi odnosi się do testu, który pozwala na stwierdzenie obecności zanieczyszczenia.
Zautomatyzowane rozwiązanie
„Automatyzacja procesów została z powodzeniem wdrożona w obszarach takich jak diagnostyka kliniczna u ludzi, natomiast w przemyśle bezpieczeństwa żywnościowego trend ten nie był dotychczas obserwowany. Nasze zestawy testowe nie muszą być przechowywane w niskich temperaturach, a ponieważ testy są wykonywane na miejscu, eliminujemy również konieczność transportu próbek”, mówi koordynatorka projektu Aleksandra Wira-Jarosz. Urządzenie diagnostyczne Terrabio wykorzystuje technikę ilościowej reakcji łańcuchowej polimerazy (qPCR) o dowiedzionej skuteczności, która jest preferowaną technologią do wykrywania patogenów w żywności. Zespół uprościł ją jednak, stosując automatyczne wzmocnienie własnego pomysłu poszczególnych fragmentów DNA w próbkach patogenu lub rośliny, ułatwiając w ten sposób identyfikację. Następująca w kolejnym kroku interpretacja wyników jest oparta na zastrzeżonym przez firmę systemie do identyfikacji genetycznej. Może on być obsługiwany przez osoby nie posiadające wiedzy praktycznej z zakresu mikrobiologii czy biologii molekularnej. Próbki umieszcza się w probówce z odczynnikiem i dodaje roztwór buforowy, tworząc odpowiednie środowisko dla enzymów do wzmocnienia fragmentów DNA. Zanieczyszczenia wykrywa się metodą pomiaru poziomu fluorescencji emitowanej przez substancje aktywne w buforze. Jeżeli poziom ten przekracza określoną wartość, wówczas użytkownik otrzymuje powiadomienie na smartfona. Wynik jest gotowy do odebrania po upływie 15–35 minut. Urządzenie wykrywa do 16 różnych patogenów jednocześnie. Dysponuje ono również platformą prognostyczną, która dzięki technologii sztucznej inteligencji przewiduje wzrost obecności patogenów w uprawach w oparciu o prognozy atmosferyczne na kolejne dni. Zespół projektu Terrabio przetestował pierwszą wersję analizatora na przykładzie upraw ziemniaka i papryki we współpracy z firmą AmPlus, wiodącym dystrybutorem żywności w Polsce. Wyniki testów wykazały dużą skuteczność nowej technologii w wykrywaniu takich popularnych patogenów roślin jak Pythium ultimum oraz Phytophthora capsica. Zespół pracuje obecnie nad unowocześnioną wersją analizatora oraz nowymi substancjami chemicznymi, tak by jeszcze bardziej usprawnić działanie urządzenia i zmniejszyć koszty odczynników.
Inteligentniejszy system produkcji żywności
Rozwiązanie Terrabio jest elastyczne i skalowalne, a ponieważ sama technologia jest odpowiednia do prowadzenia testów na obecność patogenów w każdej próbce biologicznej, z pewnością przyciągnie uwagę producentów z branży rolno-spożywczej. Po zakończeniu prac nad urządzeniem z końcem tego roku zespół przeprowadzi badanie zakrojone na szerszą skalę, koncentrując się na szklarniach i zbożach. W planach jest również przeprowadzenie kolejnych testów z myślą o innych rynkach rolno-spożywczych, w tym sadownikach i kwiaciarzach, a także rozpoczęcie procesu certyfikacji. „Chcemy ograniczyć koszt badania jednej próbki do ceny, która będzie na tyle zachęcająca, że pozwoli na rozpowszechnienie naszej technologii w branży spożywczej, wpływając korzystnie na zdrowie ludzi i środowisko”, przekonuje Wira-Jarosz.
Słowa kluczowe
Terrabio, patogeny, zanieczyszczenia, żywność, rolno-spożywczy, uprawy, choroba, genetyczny, qPCR