דמיינו לעצמכם יום שבו חקלאי יכול לעמוד בשדה, להניף מכשיר כף יד מעל עגבנייה ולזהות פתוגנים באופן מיידי, שעלול להציל חיים ומיליארדי דולרים.
היום הזה אולי לא רחוק, הודות למחקר שנערך על ידי תחנת הניסויים החקלאיים של אלבמה באוניברסיטת אובורן.
כאחת מ-11 אוניברסיטאות שהוענקו למענקים על ידי ה משרד החקלאות האמריקני כדי לבצע מחקר ננוטכנולוגיה, מדענים של אובורן פועלים לשיפור ניטור הפתוגנים בכל שרשרת אספקת המזון על ידי יצירת מערכת ידידותית למשתמש שיכולה לזהות מספר פתוגנים הנישאים על ידי מזון בו-זמנית, מדויקת, חסכונית ומהירה.
שר ה-USDA, טום Vilsack, הכריז לאחרונה על השקעה של יותר מ-5.2 מיליון דולר ארצית כדי לתמוך במחקר לשיפור בטיחות המזון, שיפור דלקים מתחדשים, הגדלת תפוקת היבול וניהול מזיקים חקלאיים. הפרסים הוענקו באמצעות ה יוזמת חקלאות ומזון, תוכנית המענקים התחרותית המובילה במדינה למדעי החקלאות היסודיים והיישומיים.
המחקר של אובורן הוא ייחודי בכך שהוא משתמש בננוטכנולוגיה ביולוגית ולא מעשה ידי אדם כדי להשיג את מטרותיו, אומר סאנג-ג'ין סו, פרופסור חבר במחלקה למדעי הביולוגיה של אובורן.
סו הוא גם חבר ב- מרכז איתור ובטיחות מזון של אוניברסיטת אובורן, והוא מזכה את מנהלה, בריאן צ'ין, פרופסור להנדסת חומרים, בפיתוח טכנולוגיית החיישן הביולוגי שהיא הבסיס למחקר.
"זהו החידוש של ד"ר צ'ין, והוא גייס אנשים כמוני - גנטיקאי חיידקי - כדי לעזור לשלב את הטכנולוגיות הללו לתוך ביוחיישן מבוסס חלקיקים שניתן להשתמש בו כדי לזהות פתוגנים למזון", אומר סו.
ההערכות הן ש-48 מיליון אמריקאים חולים מדי שנה בגלל פתוגנים ורעלים הנישאים במזון, מה שמוביל לנטל כלכלי של כמעט 80 מיליארד דולר. הערכות אלו אינן מתייחסות לעלויות לתעשיית המזון, לרבות מופחתת אמון הצרכנים, הפסדי ריקול או ליטיגציה.
ככל שהתפרצויות של פתוגנים הנישאים במזון והיזכרות של מזון מזוהם הפכו נפוצות יותר, התברר כי יש צורך במערכות זיהוי טובות יותר של פתוגנים כדי לזהות מזון מזוהם לפני שהוא נצרך על ידי הציבור.
"בכל פעם שמזון מזוהם, בדרך כלל לוקח ל-FDA, ל-CDC או למעבדות אחרות ימים או שבועות לאשר את נוכחותם של פתוגנים", אומר סו. "הטכנולוגיה שלנו יכולה לעשות את זה בפחות מ-10 דקות.
"כיום, בכל פעם שיש התפרצות של פתוגן הנישא במזון, הם צריכים לקחת את המזון המזוהם ולגדל ממנו חיידקים, מה שדורש כמה שעות עד כמה ימים. אז הם יראו אם זה מתאים לתבנית של פתוגן חשוד. אנו מבודדים את הבדיקות הספציפיות לפתוגן הזה. אם הוא נקשר לבדיקה, אז אנחנו יודעים שהפתוגן המסוים קיים."
בנוסף למשך הזמן הנדרש לתוצאות, מערכות זיהוי פתוגני מזון הנוכחיות דורשות מכשירים יקרים והכשרה מקיפה לצוות.
"שתי השיטות הפופולריות ביותר לזיהוי פתוגנים, מלבד שיטת התרבות המסורתית, דורשות הכשרה מקיפה", אומר סו. "השיטה שלנו תדרוש מינימום הכשרה. אנו מדמיינים שלכל חקלאי תהיה את היכולת הזו, למפעלי עיבוד תהיה את היכולת הזו ולמכולות ולמסעדות תהיה את היכולת הזו. אפילו צרכנים יוכלו להשתמש בטכנולוגיה הזו".
החיישן הביולוגי יהיה צג ידני שבסופו של דבר יזהה נוכחות של פתוגן מזון במרחק של עד 10 סנטימטרים מהמכשיר.
"זה יאפשר בדיקות בטיחות של מזון מהחווה לשולחן", אומר סו. "הגלאי יעלה פחות מ-500 דולר ובסופו של דבר יכול לחסוך מיליארדי דולרים וחיים רבים".
מטרת המחקר של Suh היא לפתח מערכת שתאפשר זיהוי בו-זמנית של מספר פתוגנים הנישאים במזון בזמן אמת, כולל Salmonella enterica, Escherichia coli ו-listeria monocytogenes.
"עשינו בעבר הוכיח את היעילות של חיישני הביו שלנו לזיהוי מדויק ומהיר של פתוגנים בודדים", אומר סו. "במחקר זה, נפתח מערכת מולטיפלקס המסוגלת לזהות נוכחות של מספר פתוגנים חיידקיים נפוצים הנישאים במזון.
"כאשר אנו משפרים את המערכת שלנו במחקרים עתידיים, ניתן להרחיב אותה כך שתכלול וירוסים ורעלים כדי להפוך למערכת זיהוי מקיפה עבור כל פתוגנים הנישאים במזון כדי לשפר את בטיחות הציבור."
צוות החוקרים של אובורן משתף פעולה עם מדענים באוניברסיטאות אחרות כדי להשתמש בטכנולוגיה זו ובתקווה לקבל את אישור ה-FDA לשימוש נרחב בעתיד.
- פול הוליס, אוניברסיטת אובורן
מקור: אובורן קולג' לחקלאות