CUANDO LAS IDEAS BRILLANTES LLEGAN AL LABORATORIO DE MICROBIOLOGÍA

Investigadores de la Universidad de Purdue han diseñado un bacteriófogo -un virus que infecta solo a las bacterias- capaz de producir una enzima que provoca que las bacterias E. coli O157: H7 emitan luz si están infectadas. 

La prevalencia de la bacteria Escherichia coli O157:H7 en la cadena alimentaria es responsable de un gran número de brotes alimentarios e infecciones gastrointestinales, asociados con frecuencia al consumo de productos cárnicos y verduras frescas contaminadas. Mientras que muchas cepas de la bacteria E. coli son inofensivas, el ingerir tan sólo 10 unidades formadoras de colonias de E. coli O157: H7 puede producir una enfermedad grave y potencialmente mortal, por lo que detectar rápidamente y en cantidades muy pequeñas la presencia de esta bacteria en alimentos es clave para proteger la salud de los consumidores. 

Los actuales métodos moleculares en microbiología de alimentos ofrecen una alternativa eficiente en comparación con los métodos estándares para la identificación de patógenos de interés en salud pública, pero la realidad es que el método actual de referencia que suelen usar la mayoría de laboratorios no puede encontrar sólo unas pocas células E. coli O157: H7 en una muestra, por lo que los laboratorios de control y servicios de inspección que carezcan de equipos de este tipo (ej. PCR) deben realizar un proceso de enriquecimiento, que consiste en un cultivo de las bacterias para que se multipliquen y puedan de esa manera ser detectadas. Aunque ya existen otros métodos de detección más rápidos, la mayoría requieren de inversiones caras a los laboratorios o se encuentran aún en investigación y/o desarrollo.

"Los métodos de detección actuales no pueden pasar por alto el proceso de enriquecimiento, pero nuestra tecnología puede explorar la fase de enriquecimiento. Eso nos puede dar una ventaja de tiempo sobre otros métodos", señala Dandan Zhang, asistente de investigación en el Departamento de Ciencia de los Alimentos de Purdue y primer autor del trabajo de investigación.

Cuando a las muestras se añade el bacteriófago desarrollado, llamado NanoLuc, los científicos pueden incorporar un reactivo y detectar las bacterias E. coli O157: H7 antes del finalizar el proceso de enriquecimiento, en un marco de siete a nueve horas.

El descubrimiento ha sido publicado en la revista Nature y permitiría ahorrar horas de métodos de pruebas tradicionales, tiempo determinante para la identificación y retirada del mercado de alimentos contaminados. En el estudio participaron profesores y estudiantes graduados de Perdue, y científicos del Servicio de Investigación Agrícola del Ministerio de Agricultura y del Centro Purdue de Ingeniería de Inocuidad de los Alimentos.

"Es muy práctico. Ellos (los laboratorios de pruebas) no tienen que modificar nada de lo que están haciendo. Sólo tienen que añadir el bacteriofago durante la etapa de enriquecimiento del protocolo de pruebas. Hemos podido detectar un mínimo de cuatro bacterias en entre siete y nueve horas. Además, el proceso es más barato que otros métodos utlizados actualmente". explica Bruce Applegate, un profesor asociado de ciencia de los alimentos en la Universidad de Perdue. "

Los falsos positivos son también muy poco probables, ya que el bacteriófago no puede producir la proteina que emite luz sin encontrarse con E. coli O157: H7, la única bacteria que NanoLuc es capaz de infectar.  El fago NanoLuc es un virus y no puede llevar a cabo su metabolismo hasta que infecta una bacteria, en este caso E. coli O157: H7. Es decir, no puede crear las proteínas brillantes a no ser que haya encontrado a su hospedador específico.

Basándose en la cantidad de bacteriófagos añadidos, el tiempo transcurrido y la cantidad de luz emitida, los autores utilizaron una ecuación para determinar aproximadamente la cantidad de E. coli O157: H7 presente en un caldo de enriquecimiento hecho con carne de res molida. 

En futuros estudios, los autores se centraran en la detección de E. coli O157:H7 en lechuga, espinacas y otros productos. También tienen por objetivo desarrollar otros bacteriófagos para detectar de forma similar otras bacterias patógenas, como la Salmonella.

FUENTES: 

- The Use of a Novel NanoLuc -Based Reporter Phage for the Detection of Escherichia coli O157:H7. NATURE. Dandan Zhang, Claudia P. Coronel-Aguilera, Patricia L. Romero, Lynda Perry, Udit Minocha, Carla Rosenfield, Andrew G. Gehring, George C. Paoli, Arun K. Bhunia & Bruce Applegate.