Atualizado em: 30.11.22
Todo alimento que consumimos deve atender a um controle rigoroso para garantir a devida qualidade de sua produção e para isso, diversas tecnologias são empregadas. O MinION é uma tecnologia ágil e eficaz que vem se tornando o dispositivo ideal para análises do DNA de qualquer amostra da indústria alimentícia
Alimentos podem conter uma infinidade de microrganismos que comprometem a saúde humana. Dentre os principais microrganismos patogênicos (também conhecidos como patótipos) em alimentos ressalta-se as bactérias gram-negativas Escherichia coli O157:H7 e outras E. coli enterohemorrágica (EHEC).
EHEC é um grupo composto por mais de 100 sorotipos diferentes, os quais são produtores da toxina Shiga. A ingestão, mesmo de uma pequena quantidade dessa toxina, pode ocasionar complicações, desde diarréia branda a sintomas mais graves.
O diagnóstico é feito por cultura de fezes e exame da toxina. No tratamento, não é recomendado o uso de antibióticos devido a este estar relacionado ao aumento nos níveis de enterotoxina. Além do risco de desenvolvimento da síndrome hemolítico-urêmica.
A infecção por E. coli O157:H7 pode ocorrer em pessoas de todas as idades, sendo os mais acometidos idosos e crianças menores do que 5 anos de idade. A infecção se dá via consumo de água ou alimentos contaminados com esterco bovino. Em casos de surtos esporádicos, observa-se que as pessoas ingeriram carne mal cozida (especialmente a moída) ou leite não pasteurizado.
Outros microrganismos patogênicos que podem infectar alimentos e causar complicações à saúde humana são Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Proteus sp., Salmonella sp., Shigella sp., entre outros (Barbara Gordon, 2019).
O processo de controle da qualidade dos alimentos precisa assegurar a saúde do consumidor. Desta forma, é imprescindível que esse controle siga todas as leis que regularizam a indústria alimentícia, através de parcerias com empresas que sigam os devidos valores técnicos, morais e éticos.
Métodos tradicionais de análise microbiológica
O método tradicional para o controle de microrganismos patogênicos nos alimentos consiste do cultivo em laboratório de amostras provenientes do próprio alimento para o crescimento dos organismos em um meio de cultura que serão identificados dias depois.
Além da demora do processo, este procedimento apresenta falhas. Muitas vezes ocorrem falsos positivos ou falsos negativos, pois a análise baseia-se em características morfológicas e bioquímicas que se confundem entre diferentes espécies por serem muito similares.
Outro fator que contribui para as falhas é que nem todos os microrganismos presentes no alimento crescem nas condições do cultivo. Os microrganismos necessitam de nutrientes específicos (ou condições específicas, como pressão e diluição de oxigênio) que não são triviais de serem providos em meios de cultivos tradicionais.
Para a indústria, isso significa que uma análise equivocada alegando contaminação em alimentos não contaminados (falso-positivo) pode causar prejuízos financeiros. Além de perdas de lote em bom estado. Porém, ainda mais grave são os resultados falso-negativos, os quais podem gerar graves danos ao consumidor, devido a possível ingestão de alimentos contaminados.
Métodos moleculares de análise microbiológica
A ascensão da biologia molecular aplicada trouxe uma nova perspectiva para as análises de qualidade alimentícia. Na última década, os sequenciamentos de DNA de nova geração (NGS) deixaram de ser apenas uma ferramenta exclusiva da pesquisa e vem sendo rotineiramente aplicados em diagnósticos microbiológicos clínicos e industriais (JAGADEESAN et al, 2019).
O sequenciamento do DNA aplicado a amostras de alimentos permite identificar de forma rápida e relativamente barata todos os microrganismos presentes, e ainda, sem a necessidade de cultivo.
IlluminaⓇ. Fonte: https://www.illumina.com/systems/sequencing-platforms/miseq/products-services/miseq-reporter.html
Com a análise do DNA é possível identificar e diferenciar os microrganismos de forma mais precisa, de modo que as empresas que optam por substituir os métodos tradicionais por essa metodologia ganham em tempo e assertividade do resultado.
Por vários anos, a plataforma de sequenciamento dominante no mercado mundial foi a IlluminaⓇ, cuja metodologia baseia-se na fragmentação das moléculas de DNA e o sequenciamento paralelo pela síntese das fitas complementares.
Nos últimos anos, uma tecnologia de nova geração de sequenciamento de DNA vem ganhando espaço no mercado: a plataforma NanoporeⓇ, que conta com a metodologia inovadora de sequenciamento baseado no fluxo contínuo da molécula de DNA através de nanoporos, aumentando a agilidade e reduzindo os custos do processo de sequenciamento.
MinION
O equipamento MinION da empresa Oxford Nanopore TechnologiesⓇ é um dispositivo de sequenciamento que, literalmente, cabe na palma da mão.
Com ele, o acesso ao sequenciamento de DNA se torna revolucionário, pois o MinION pode ser levado a qualquer ambiente, permitindo o sequenciamento fora do laboratório e até mesmo em locais com condições extremas como é o caso de florestas tropicais, savanas e blocos de gelo.
MinION, NanoporeⓇ. Fonte: https://lojainterprise.com.br/produtos/equipamentos/sequenciadores-dna-rna/minion/
Os fragmentos de DNA do MinION são muito maiores quando comparados a outros sequenciadores NGS, o que garante uma excelente vantagem na construção do genoma de um microrganismo.
Vamos imaginar que o sequenciador lê o DNA presente na amostra e constrói fragmentos que são como quebra cabeças. Para montar o genoma necessitamos unir esse quebra cabeça de maneira que as peças façam sentido; com peças muitos maiores, um quebra cabeça do mesmo tamanho se torna mais fácil de ser montado.
O sequenciamento com MinION pode ser monitorado em tempo real e apresenta menor custo quando comparado com outros modelos de sequenciadores.
Dessa forma, MinION vem se tornando o dispositivo ideal para análises do DNA de qualquer amostra e já vem sendo aplicado na indústria alimentícia, mostrando agilidade, eficácia, bom custo benefício e tomada de decisões mais rápidas na resolução de problemas industriais.
Recapitulando
- Alimentos podem conter uma infinidade de microrganismos que comprometem a saúde humana.
- Alguns microrganismos patogênicos que podem infectar alimentos e causar complicações à saúde humana são Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Proteus sp., Salmonella sp., Shigella sp., entre outros (Barbara Gordon, 2019).
- Os sequenciamentos de DNA de nova geração (NGS) deixaram de ser apenas uma ferramenta aplicada exclusivamente a pesquisa. Estes vem sendo rotineiramente aplicados em diagnósticos microbiológicos clínicos e industriais (JAGADEESAN et al, 2019).
- O sequenciamento do DNA permite identificar de forma rápida e relativamente barata todos os microrganismos, sem a necessidade de cultivo.
- Por vários anos, a plataforma de sequenciamento dominante no mercado mundial foi a IlluminaⓇ. Todavia, nos últimos anos, uma tecnologia de nova geração de sequenciamento de DNA vem ganhando espaço no mercado: a plataforma NanoporeⓇ.
- O equipamento MinION da empresa Oxford Nanopore TechnologiesⓇ é um dispositivo de sequenciamento que, literalmente, cabe na palma da mão. Conta com a metodologia inovadora de sequenciamento baseado no fluxo contínuo da molécula de DNA através de nanoporos. Essa tecnologia aumenta a agilidade e reduz os custos do processo de sequenciamento.
- MinION vem se tornando o dispositivo ideal para análises do DNA de qualquer amostra. Na na indústria alimentícia, vem mostrando agilidade e eficácia nos resultados.
Referências
RESOLUÇÃO – RDC Nº 331, DE 23 DE DEZEMBRO DE 2019. Disponível em: https://www.in.gov.br/en/web/dou/-/resolucao-rdc-n-331-de-23-de-dezembro-de-2019-235332272 . Acessado em 04/11/2021.
MICROBIOLOGIA DOS ALIMENTOS. . Disponível em: https://nutmed.com.br/storage/resources/5/2088/Apostila%20Microbiologia%20I%20Completa.pdf . Acessado em 04/11/2021.
Most Common Foodborne Pathogens. Disponível em: https://www.eatright.org/homefoodsafety/safety-tips/food-poisoning/most-common-foodborne-pathogens . Acessado em 04/11/2021.
Introduction to SBS Technology. Disponível em: https://www.illumina.com/science/technology/next-generation-sequencing/sequencing-technology.html . Acessado em 04/11/2021
The nanopore sequencing workflow. Disponível em: https://nanoporetech.com/how-it-works/nanopore-sequencing-workflow . Acessado em 04/11/2021.
JAGADEESAN, BALAMURUGAN, GERNER-SMIDT, PETERALLARD, MARC W. et al. The use of next generation sequencing for improving food safety: Translation into practice. Food Microbiology, v. 79, p. 96-115, 2019. https://doi.org/10.1016/j.fm.2018.11.005
Autora
Thayana Tavares
Bacharel em biotecnologia pela Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). Atualmente é Bioinformata Júnior da Neoprospecta