Mejora de la inocuidad alimentaria a travĂŠs de la genĂłmica
Por: Lic. David Pineda Coordinador Exportar con Calidad Dirección de Innovación y Calidad A todos nos ha pasado que sin razón aparente nos enfermamos con síntomas que incluyen diarrea, vómitos, calambres, náuseas y fiebre. Las consecuencias pueden variar desde la ausencia de un día o dos a la escuela o el trabajo hasta la hospitalización, o incluso la muerte. A menudo se denomina "intoxicación alimentaria", sin embargo la causa en realidad no es envenenamiento, sino más bien un organismo infeccioso, ingerido a través de alimentos o bebidas contaminadas. Las Enfermedades Transmitidas por los Alimentos (ETAS) nos afectan a todos, pero los impactos son más severos para los niños, los ancianos y otras personas cuyos sistemas inmunológicos no son lo suficientemente fuertes para luchar contra la infección. Tales enfermedades son más comunes de lo que parece. La mayoría de las veces, la prevención de enfermedades transmitidas por los alimentos es una cuestión de higiene. Por ejemplo, si una pieza de pollo cruda está contaminada con Salmonella, y se utilizan los mismos equipos para la preparación tanto del pollo como de la ensalada, existe el riesgo de que algunas de
las bacterias se adhieran a la tabla de cortar y el cuchillo, contaminando así la ensalada. Esto se denomina contaminación cruzada. Cuando los trabajadores ya sea de una tienda de comestibles, un restaurante o una planta de procesamiento de alimentos manipulan a estos últimos y no practican procedimientos adecuados de lavado de mano, pueden transferrir cualquier agente infeccioso a los alimentos que serán ingeridos por las personas. La genómica, rama de la ciencia que se ocupa de la manipulación y el mapeo de ADN, juega un papel importante en el seguimiento de la fuente de brotes infecciosos. Herramientas como el ADN permiten a los investigadores identificar la cepa de bacterias causantes de una enfermedad en particular y determinar si se trata de la misma cepa que está causando otros casos de enfermedad. Pruebas basadas en genómica también se puede utilizar para prevenir futuros brotes, permitiendo una rápida identificación de patógenos en los alimentos e impidiendo la distribución de estos productos antes de llegar al consumidor. Por último, la genómica puede mejorar nuestra comprensión fundamental de por qué algunos cepas son tan mortales y otros no lo son, todo esto orientado al desarrollo de vacunas,
antibióticos y otras estrategias para combatir las enfermedades.
Cómo funciona El genoma de un organismo es el "plano de la vida, el conjunto completo de instrucciones para la fabricación de sus células, componentes celulares (por ejemplo, flagelos, apéndices en forma de látigo utilizado para natación) y las moléculas que puede producir. En una bacteria unicelular, el genoma se codifica en la forma de ADN. El ADN es una molécula de cadena larga compuesto por cuatro posibles tipos de bloques de construcción: moléculas orgánicas denominadas adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T). Por lo tanto, el genoma puede ser pensado como un libro escrito en un código que contiene cuatro letras posibles: A, C, G y T. El estudio de genómica ha permitido a los científicos aprender algunas de las palabras en este código, por ejemplo, secuencias que describen cómo hacer una molécula de proteína en
particular son llamados genes. Estos genes influyen en los rasgos de la bacteria o virus; permitiéndoles digerir una cierta forma de azúcar, o resistir el ataque con la ayuda de ciertos fármacos antimicrobianos. A diferencia de las plantas y los animales, los microbios tienen increíble diversidad genética. Una determinada cepa de E. coli tiene típicamente sólo alrededor del 20 por ciento de su genoma en común con todos los demás E. coli. Por lo tanto, cada cepa individual puede diferir enormemente en los rasgos que poseen. Por eso la identificación de la cepa es tan importante. La identificación de una cepa por su secuencia de ADN también ayuda a rastrear el origen y propagación de un brote determinado. El método más sencillo para la identificación de una cepa es el genotipado, una especie de huella de ADN que se puede utilizar para comparar cómo las cepas se encuentran relacionadas una de la otra. Se lleva a cabo por una técnica
conocida como gel de campo pulsado electroforesis, o PFGE. En primer lugar, un cultivo de bacterias crece a partir de una muestra; esto podría ser de un paciente enfermo o de un producto alimenticio. A continuación, el ADN se extrae de esta. Cultivo y enzimas especiales se utilizan para cortar en trozos. Estas enzimas de cortar el ADN sólo trabajan cuando se encuentran con una secuencia particular. Por ejemplo, una enzima podría reconocer la secuencia AGCT, y en cualquier momento se encuentra con esa secuencia, que recortará entre la G y C. De este modo, el ADN amplificado es 'digerido' en una
negativamente) migren lentamente a través del gel hacia el electrodo positivo. Los fragmentos más largos encuentran más resistencia y se mueven más lentamente, mientras que los fragmentos más cortos se deslizan fácilmente a través del gel.
serie de fragmentos más largos y más cortos, formando el patrón exacto que es único para esa cepa en particular, actuando como una especie de huella dactilar.
La huella de ADN puede rastrear el origen de las cepas e identificar nuevas cepas que puedan surgir, pero hay otras técnicas genómicas que pueden ayudar a la lucha de las enfermedades transmitidas por los alimentos. Uno de ellos es la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Esta tecnología se dirige a un segmento particular de un genoma y realiza millones de copias de este segmento. Amplificando las partes del genoma, permite a los investigadores
Con el fin de visualizar el patrón de fragmento, los fragmentos de ADN se cargan en un gel, que es una hoja plana, grande, de una sustancia gelatinosa. Se hace pasar una corriente eléctrica a través del gel, lo que hace que los fragmentos de ADN (que son cargados
Después de un período de tiempo, la corriente se apaga, y el resultado es una serie de bandas que representan una única "huella digital" de la cepa de la bacteria. Los investigadores pueden entonces comparar visualmente si una cepa no identificada en un brote es similar a una cepa conocida.
recoger pequeñas cantidades bacterias contaminantes.
de
Esto significa que las muestras contaminadas (por ejemplo, productos alimenticios) se pueden ensayar directamente, en lugar de tener que realizar un cultivo de la bacteria en el laboratorio. Lo que hace que la prueba sea más rápida. Mediante el uso de la amplificación para dirigirse a un gen o secuencia que es única para una bacteria en particular, los científicos pueden rápidamente detectar si dicha especie o cepa está presente o no. Una variación de PCR llamada PCR de la transcriptasa inversa (RT-PCR) no mira al ADN, por el contrario detecta el ARN, que se produce sólo cuando una gen se expr esa. Por lo tanto, RT-PCR dice lo que los genes de un organismo están utilizando en un momento dado en el tiempo, y no solamente identifica el tipo de genes que el microorganismo contiene. Esto se puede utilizar para identificar los genes responsables de las acciones específicas, como la producción de toxinas o la resistencia a los antibióticos.
Finalmente, existe la tecnología para la secuenciación de la totalidad del genoma de una bacteria; actualmente han sido secuenciadas alrededor de 3000 genomas bacterianos completos. Este proceso es más caro y lleva mucho tiempo, a diferencia de las otras técnicas, pero es crucial para entender por qué algunas cepas bacterianas causan enfermedades mortales, mientras que otros - incluso diferentes cepas de la misma especie - son relativamente inofensivos.
Control probiótico microbios que enfermedades
de los causan
Otra forma de controlar organismos causantes de enfermedades es fomentar el crecimiento de "bacterias buenas" también conocidos como probióticos- en los intestinos de los animales. Estos organismos beneficiosos compiten con las bacterias patógenas de los alimentos, pero pueden también producir compuestos que reducen la capacidad de ocasionar la enfermedad por parte del agente infeccioso. Se han realizado investigaciones en las que han utilizado técnicas genómicas como RT-PCR para demostrar que cuando se introducen ciertas cepas beneficiosas en los intestinos de animales como cerdos, causan una reducción en la expresión de genes utilizados por organismos patógenos para producir toxinas o colonizar el intestino.
Conclusión Todos tenemos un papel que desempeñar en la seguridad alimentaria. Productores, procesadores y consumidores pueden utilizar técnicas tales como el lavado de manos y el etiquetado adecuado y esterilización de equipos para reducir la propagación de organismos nocivos. Pero la genómica proporciona las herramientas forenses que se necesitan para entender completamente cómo se inició un brote infeccioso.
Este conocimiento es crucial para el aprendizaje de nuestros errores y prevenir futuros brotes. También ofrecen una visión de las razones subyacentes de por qué una cepa es más dañina y virulenta que otra, y puede señalar el camino hacia nuevas vacunas, antibióticos y otras nuevas estrategias - tales como los probióticos para luchar contra infecciones. De esta manera, la genómica ayuda a mejorar la seguridad alimentaria.
Edición: Gabriela Vásquez Comunicaciones Dirección de Innovación y Calidad Ministerio de Economía