I progressi della biologia molecolare per la sicurezza alimentare
by user
Comments
Transcript
I progressi della biologia molecolare per la sicurezza alimentare
ARPA Rivista N. 5 e 6 settembre-dicembre 2007 I progressi della biologia molecolare per la sicurezza alimentare Le tecniche messe in campo dalla biologia molecolare hanno aperto nuove prospettive nell’ambito della sicurezza alimentare. L’amplificazione del DNA mediante la PCR (reazione a catena della polimerasi) e il successivo sequenziamento genico consentono l’identificazione dei contaminanti biologici. L’esperienza di Arpa Emilia-Romagna. 8 I notevoli progressi conseguiti dalla biologia molecolare nei vari settori della ricerca scientifica hanno aperto nuove prospettive nel campo della sicurezza alimentare, consentendo l’attuazione di controlli analitici in grado di innalzare i livelli di qualità igienico-sanitaria (food safety) e merceologica (food authenticity) dei prodotti destinati al consumo umano. Relativamente agli aspetti sanitari della sicurezza alimentare, i nuovi strumenti messi a disposizione dalle tecniche biomolecolari consentono l’identificazione e la tipizzazione dei contaminanti biologici (batteri, tossine e altri prodotti metabolici, virus, miceti, protozoi) con un grado di affidabilità e sensibilità di gran lunga superiore a tutti gli altri metodi diagnostici, dal momento che si basano sullo studio del patrimonio genetico dei microrganismi, da cui deriva l’univocità che caratterizza ogni essere vivente. La sicurezza microbiologica dei prodotti alimentari ha ricevuto un impulso innovativo di grande rilevanza con l’affermarsi delle tecniche di PCR (polymerase chain reaction, reazione a catena della polimerasi), scoperta da Muller negli anni 80. La possibilità di amplificare il target ricercato mediante PCR consente di superare le difficoltà diagnostiche correlate alle matrici ambientali e alimentari, dove in genere i germi indagati risultano molto diluiti e immersi in una moltitudine microbica da cui sono difficilmente differenziabili mediante le tipizzazioni biochimiche e sierologiche dei metodi classici. Alla PCR tradizionale end point si sono poi affiancate molteplici versioni (nested PCR, multiplex PCR, real-time PCR) caratteriz- zate da una crescente sensibilità e specificità, oltre che da una maggiore processività. L’applicazione di tali tecniche nella routine analitica è stata facilitata dalla messa a punto di kit commerciali, che le hanno rese disponibili e alla portata di molti laboratori di microbiologia alimentare. Indubbiamente le tecniche di sequenziamento genico offrono la massima risoluzione, ma nell’applicazione routinaria risulta più semplice l’applicazione di altri sistemi tecnico-analitici avanzati, tra cui la tecnologia dei microarrays, basati sulla miniaturizzazione delle tecniche di ibridazione. I microarrays a DNA sono costituiti da piccoli supporti solidi (chip di silicio, vetrini, membrane di plastica) su cui sono immobilizzate migliaia di sequenze oligonucleotidiche o peptidiche, in posizioni prefissate. Metodologie di tipo microarrays sono state sviluppate anche per la rilevazione multipla di sequenze transgeniche in alimenti. Il progresso delle tecniche biomolecolari è continuo e offre grandi potenzialità per poter analizzare la diversità microbica dei germi coltivabili, dei quali rende possibile anche l’individuazione dei patotipi, ma risulta altresì indispensabile per l’identificazione di microrganismi difficilmente coltivabili o addirittura non coltivabili (es. virus epatite A, norovirus). Tra i microrganismi non coltivabili i norovirus, o norwalk-like virus, rappresentano i patogeni emergenti – ritenuti responsabili della maggior parte delle foodborne e waterborne disease non batteriche – in tutto il mondo compresi i Paesi industrializzati. Dai dati pubblicati dal Cdc (Center for disease control, Usa), in America ogni anno si verificano circa 23 milioni di casi di gastroenteriti epidemiche da norovirus. La diagnosi è possibile grazie all’approccio molecolare basato sull’amplificazione di frammenti del genoma virale mediante RT-PCR (reverse transcription PCR), trattandosi di virus a RNA a singolo filamento, a cui si può far seguire il sequenziamento dei prodotti amplificati ai fini di studi epidemiologici. Anche in tema di micotossine, di supporto ai metodi tradizionali, si stanno implementando metodi molecolari indiretti per identificare il DNA fungino della specie micetica produttrice della sostanza tossica; così come si stanno diffondendo metodi molecolari per l’identificazione di ingredienti nascosti o in tracce, potenzialmente dannosi per il consumatore (allergeni). Sul versante invece della food authenticity, gli standards qualitativi proposti dalla recente normativa europea, in tema di sicurezza alimentare, hanno reso sempre più attuale il concetto di “tracciabilità degli alimenti, dei mangimi, e dei loro ingredienti” (regolamento CE n. 178/2002), lungo tutta la filiera produttiva. In questo caso la “tracciabilità molecolare” derivante dall’iden- tificazione di specie animali e vegetali, diventa uno strumento indispensabile per smascherare eventuali frodi perpetrate ai danni del consumatore, e per la certificazione di autenticità dei prodotti di origine controllata. Alcuni tra i numerosi campi di applicazione: - identificazione delle specie animali nell’industria dell’allevamento e nei prodotti a base di carni - identificazione di specie nel comparto ittico (tecnica DNA-barcoding o codice a barre genetico) - controllo di autenticità delle varietà di uve e olive utilizzate nella produzione di vino e olio - identificazione delle semole di produzione della pasta tipica made in Italy. In Arpa Emilia-Romagna le tecniche biomolecolari hanno ricevuto uno sviluppo crescente negli ultimi anni presso il Dipartimento tecnico della Sezione di Bologna, laboratorio di riferimento per tutta la rete regionale, e comprendono al momento, essenzialmente tecniche di PCR soprattutto nella versione realtime, applicate alla ricerca di patogeni in matrici alimentari e ambientali e allo studio di OGM. Leonarda Chetti Arpa Emilia-Romagna BIBLIOGRAFIA - Arvind A. Bhagwat. Simultaneous detection of Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes and Salmonella strains by Real-time PCR. International Journal of Food Microbiology, 2003, 90, 257-262 - Terzi V., Morcia C., et al. DNA analysis for autenthicity assessment of monovarietal pasta. Eur.Food Res. Tech., 2004, 219, 428-431 - Wolf S., Williamson W. M. et al. A sensitive multiplex Real-time RT-PCR assay for the detection of human and animal norovirus in clinical and environmental samples. Appl. Environ. Microbiol., 2007 WEBGRAFIA - www.cdc.gov, Center for disease control and prevention, Department of health and human services, Usa - www.epa.gov, Environmental protection agency, Usa