Az élelmiszerek nyomonkövetésének új módját fejlesztették ki tudósok: géntechnológiával módosított mikrobákba egyedi DNS-szekvencia kombinációikat fecskendeznek be, amelyeket utána az élelmiszerekre permeteznek. Ehhez a Bacillus subtilis baktériumot és a Saccharomyces cerevisiae élesztőgombát használják fel. A technológia elnevezése: barcoded microbial spores (BMS) system.

Forrás: Qian et al, 2020.

Környezetünkben mindenhol találkozhatunk mikrobákkal, bár a különböző földrajzi helyszíneken eltérő mikrobiális populációk alakulhatnak ki. Ezek a környezetben megtalálható mikrobák azonban könnyen keverednek egymással, illetve időnként módosulhatnak is, ezért nem alkalmasak nyomkövetőként való alkalmazásra.

A génmódosított mikrobák azonban ellenállnak a környezeti behatásoknak és hosszú ideig képesek életben maradni. A jobb ellenállóképességük titka annak köszönhető, hogy a mikrobák spóra formában vannak, így nehéz környezeti körülmények között is fennmaradhatnak növekedés nélkül.

A mikrobák egyedi nyomonkövethetőségét úgy biztosították a kutatók, hogy tucatnyi egyedi DNS szekvenciát terveztek, amelyeket a Bacillus subtilis baktérium és a Saccharomyces cerevisiae élesztő genomjába injektáltak. Ezek az egyedülálló DNS-szekvenciák lettek a mikrobák „vonalkódjai”. A kódok különböző kombinációkban injektálhatók be, így a kutatók szinte végtelen számú egyedi vonalkódot tudtak megtervezni. A vonalkódok azonosításához az objektum felületéről mintát gyűjtenek, amelyet előkészítés után különféle dekódoló eszközökkel tudnak elemezni, pl. DNS-szekvenálóval vagy kvantitatív PCR készülékkel.

Forrás: Nivala, 2020., Graphic: V. Altounian/Science

A kutatók szimulációk során számos természetes környezetben és felületen (pl. homok, föld, fa, szőnyeg, fű) vizsgálták, hogy mennyi ideig maradnak a módosított mikrobák nyomon követhetők. Megállapították, hogy még dinamikus környezetben is (valós vagy szimulált időjárási viszonyok, illetve fizikai zavarok, például porszívózás, sepregetés, forralás és mikrohullámú sütőben való hevítés) azonosíthatók maradtak a mikrobák, és egy órán belül dekódolhatók voltak, még öt hónap elteltével is.

A technológia elősegítheti az élelmiszerek nyomonkövetését a termőföldtől az asztalig, illetve az élelmiszer eredetű megbetegedések feltérképezésében is hasznos lehet.  Emellett a bűnüldözés területén is bevethető (egyének mozgásának nyomon követése, pl. határátkelésnél, a vizsgálatok alapján ugyanis cipőtalpon 4 óra elteltével is azonosítható), ugyanakkor a technológia engedély nélküli vagy kontrollálatlan felhasználása visszaélésekhez vezethet és aggodalomra ad okot.

A géntechnológiával módosított organizmusok kontrollálatlan környezetbe történő kibocsátása kockázatokkal járhat. A kutatók által kiválasztott Bacillus subtilis baktérium és a Saccharomyces cerevisiae élesztőgomba egyaránt megtalálható a környezetben, illetve gyakran élelmiszerekben is. A belőlük készült termékek az USA Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatalától (FDA) „általában biztonságosnak minősített” (generally recognized as safe – GRAS) besorolást kaptak. Ahhoz, hogy megakadályozzák szaporodásukat natív környezetben, olyan auxotróf B. subtilis és S. cerevisiae törzseket használtak, amelyeknek a növekedésükhöz kulcsfontosságú aminosavakra van szükségük. A kutatók további lépéseket tettek annak megakadályozására, hogy a mikrobaspórák visszatérjenek az aktív sejtállapotba, akár az ehhez a folyamathoz elengedhetetlen gének eltávolításával (B. subtilis esetében), akár a spórák hőkezelésével, hogy tartósan hő-inaktiválják őket (S. cerevisiae).

A technológia gyakorlati alkalmazása előtt alaposan meg kell vizsgálni, hogy a génmódosított mikrobák bevetése során felmerülhetnek-e további, aggodalomra okot adó eshetőségek, kockázatok.