La tecnología con bacteriófagos es crucial en las pruebas de diagnóstico para la seguridad alimentaria, aunque varios avances tecnológicos como la pasteurización y el enlatado correcto prácticamente eliminaron algunas enfermedades, nuevas causas de enfermedades transmitidas por los alimentos están siendo identificadas constantemente.

La tecnología con bacteriófagos es crucial en las pruebas de diagnóstico para la seguridad alimentaria.

La naturaleza de las enfermedades alimentarias o transmitidas por los alimentos cambió dramáticamente en los Estados Unidos durante el último siglo. Aunque varios avances tecnológicos como la pasteurización y el enlatado correcto prácticamente eliminaron algunas enfermedades, nuevas causas de enfermedades transmitidas por los alimentos están siendo identificadas constantemente.

Los Centros de Control de Enfermedades (CDC) estiman que aproximadamente uno de cada seis Norteamericanos, o 48 millones de personas, adquieren una enfermedad transmitida por los alimentos cada año. Otros 128 mil son hospitalizados, y aproximadamente 3 mil mueren de enfermedades transmitidas por los alimentos cada año.

Además, se estima que reducir las enfermedades transmitidas por los alimentos apenas un 10% evitaría que alrededor de 5 millones de Norteamericanos se enfermen cada año, mientras que previniendo incluso un simple caso fatal por infección de E. coli O157, podría resultar en un ahorro significativo.

Como es sabido los patógenos continúan generando resistencias a los tratamientos disponibles además de los nuevos patógenos que emergen alrededor del mundo, los continuos cambios en la demografía, la globalización, la producción y el procesamiento de los alimentos, y los patrones de consumo de alimentos requieren un enfoque basado en la ciencia para dar garantía de la seguridad alimentaria y la detección. Los laboratorios de diagnóstico necesitan enfoques que detecten patógenos rápida y confiablemente con un mínimo riesgo de error. Es por esta necesidad que hay un mayor interés en la aplicación de la tecnología con bacteriófagos en las pruebas de diagnóstico para la seguridad alimentaria.

Identificar patógenos comunes

Las epidemias de enfermedades causadas por patógenos transmitidos por los alimentos como Salmonella, E. coli, Listeria, y otros tienen claramente un enorme impacto sobre la salud pública. Desafortunadamente, eliminar efectivamente a estas bacterias, en constante evolución, de las plantas procesadoras de alimentos puede ser difícil y costoso.

A pesar de los rigurosos controles puestos en funcionamiento por expertos en el Departamento de Agricultura (USDA) y la Administración de Alimentos y Drogas (FDA) de los Estados Unidos, continuamos viendo un crecimiento en la cantidad de casos de enfermedades relacionadas con los alimentos en los Estados Unidos y alrededor del mundo. Consideren lo siguiente:

Salmonella, una bacteria que causa una de las infecciones intestinales más comunes en los Estados Unidos (salmonelosis), está implicada en más de un millón de casos al año de enfermedades transmitidas por los alimentos en los Estados Unidos, según un reporte de 2011. De estos casos, aproximadamente 20 mil resultan en hospitalizaciones y 378 resultan en muertes.

En algún momento considerada como un serotipo inusual, la Escherichia coli O157:H7 (E. coli O157:H7) es hoy una de las mayores contribuyentes a las enfermedades transmitidas por los alimentos en los países industriales. Se estimó que cada año la E. coli O157:H7 causa aproximadamente 62 mil casos de enfermedades transmitidas por los alimentos y aproximadamente 1800 hospitalizaciones en los Estados Unidos.

La enfermedad causada por la Listeria monocytogenes (listeriosis) afecta principalmente a mujeres embarazadas, recién nacidos y adultos con sistemas inmunológicos debilitados y tiene una de las tasas de fatalidad más altas entre las enfermedades bacterianas transmitidas por los alimentos.

Muchos de los enfoques disponibles para la identificación de patógenos transmitidos por los alimentos son suficientes y precisos cuando se usan correctamente. Sin embargo, las demoras y/o el potencial de error humano asociados al facilitar pruebas pueden comprometer los resultados de las pruebas, como puede hacerlo la habilidad de una compañía para responder de forma suficientemente oportuna para prevenir epidemias. Por ejemplo, los resultados obtenidos de técnicas de cultivo microbiológico tradicionales sólo pueden ser obtenidos en un plazo de entre 3 y cinco días. Adicionalmente, la precisión y el desempeño de la prueba pueden verse negativamente afectados por el número de técnicos de laboratorio y otros especialistas que manejan físicamente las muestras.

Otras tecnologías, incluyendo método PCR, inmuno ensayo, y la aglutinación inmuno látex, fueron desarrollados para abordar algunos de estos problemas y, en la mayoría de los casos, pueden obtener resultados dentro de las 48 horas. Sin embargo, una detección más rápida es necesaria para manejar y prevenir de mejor manera las epidemias deteniendo la distribución y el consumo de alimentos infectados más rápidamente.

Los fagos son virus altamente específicos que usan las células bacterianas de sus huéspedes como fábricas para sus propias replicaciones y tienen la habilidad de desplegar péptidos o proteínas sobre sus superficies – una tecnología conocida como exposición de fagos.

Tecnología con Bacteriófagos

Los métodos de detección usando bacteriófagos (Fagos) pueden permitirles a los productores de alimentos detectar rápidamente cualquier patógeno bacteriano presente en sus productos. Estos métodos también proveen un medio efectivo para reducir significativamente o prevenir la contaminación de alimentos con bacterias patogénicas específicas, de esta forma eliminando el riesgo, o significativamente reduciendo la magnitud y severidad de enfermedades transmitidas por los alimentos causadas por el consumo de alimentos contaminados con esas bacterias.

Los Fagos son virus altamente específicos que usan las células bacterianas de sus huéspedes como fábricas para sus propias replicaciones y tienen la habilidad de desplegar péptidos o proteínas sobre sus superficies – una tecnología conocida como exposición de Fagos. La exposición de Fagos puede ser usada como una herramienta poderosa para clasificar por afinidad de reactivos para todo tipo de objetivo, desde pequeñas moléculas hasta proteínas e incluso células. Debido a que los Fagos son específicos a su huésped, pudiendo sólo infectar especies o incluso cepas específicas, la tipificación mediante Fagos es útil para diferenciar aislados bacterianos y puede ser usada para identificar y caracterizar cepas asociadas a epidemias.

Los Fagos individuales pueden reconocer una multitud de moléculas de superficie diferentes.En un enfoque de detección de anticuerpos tradicional, por ejemplo, los antígenos o ciertas proteínas son usadas para provocar una respuesta inmuno humoral específica que le produce anticuerpos a la bacteria. Estas proteínas representan uno de varios mecanismos que están involucrados en cualquier respuesta inmune.En contraste, los elementos de reconocimiento usados por el Fago para la identificación de su huésped, representan la única posibilidad de propagación. La función correcta de estas proteínas, por lo tanto, subyace en la presión selectiva más alta; éstos son indispensables para la supervivencia de los Fagos.

Su función como receptores “sensores” ofrece ventajas sobre métodos que se basan en anticuerpos: su eficiente inmovilización, la posibilidad de usar diferentes métodos de detección debido al fácil etiquetado, y la fácil regeneración de su funcionalidad luego de la inmovilización.Además, las proteínas de los Fagos pueden ser modificadas, así intensificando su estabilidad, afinidad y facilitando la funcionalidad de nano partículas y superficies. Estas ventajas permiten a las proteínas recombinantes de Fagos cumplir con los requerimientos de sensibilidad y estabilidad necesarias para la detección de patógenos bacterianos y contaminantes de alimentos en sus matrices naturales.Reemplazar anticuerpos por proteínas de Fagos en pruebas de diagnóstico disponibles comercialmente permite el desarrollo de ensayos capaces de detectar incluso bajos niveles de contaminación mediante bacterias peligrosas.

Screening Innovador

Mientras que muchos métodos de pruebas para alimentos detectan eficientemente patógenos comunes transmitidos por los alimentos, las consideraciones como desempeño, facilidad de uso, velocidad (tiempo para resultados), potencial de error, grado de automatización, y costo, también son factores críticos que deben ser tomados en cuenta por cualquier empresa alimenticia que elige su tecnología para la detección de patógenos.La tecnología con Fagos está disponible desde hace más de 40 años. Sin embargo, su uso efectivo en la detección de patógenos bacterianos es relativamente reciente debido a los avances en el desarrollo de proteínas de Fagos bioquímicamente transformadas, así como también ensayos altamente específicos por compañías innovadoras en el espacio. Gracias a los esfuerzos de microbiólogos expertos e investigadores para la seguridad alimentaria, las proteínas recombinantes de Fagos pueden ofrecer una especificidad y sensibilidad si igual para la captura y detección puntual de bacterias de una determinada muestra de alimento.

Reemplazar anticuerpos tradicionales con proteínas de bacteriófagos mejora la sensibilidad y especificidad de los métodos y permite una más rápida detección de patógenos bacterianos de una variedad de muestras ambientales y de alimentos. Este menor tiempo para la detección ayuda a minimizar la incidencia de epidemias de enfermedades transmitidas por los alimentos.Además, datos recientes muestran que la tecnología con Fagos es tan sensible como la tecnología molecular para identificar patógenos transmitidos por los alimentos.

Ensayos como la tecnología VIDAS UP, desarrollados para identificar la presencia de patógenos bacterianos específicos usando proteínas de Fagos, han sido incorporados en una prueba simple, que utiliza sólo un caldo y un cartucho. Esta prueba puede entregar resultados en tan sólo ocho horas, mientras que los métodos tradicionales pueden demorar hasta dos días. Este enfoque también tiene la flexibilidad de analizar un rango más amplio de tamaños de muestras, permitiendo una mayor productividad en el laboratorio y un manejo de los procesos de control de calidad y de riesgo más efectivos para la industria alimentaria en general.

Artículo publicado en la revista FoodQuality de Junio/Julio 2011

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