UN EJEMPLO DE CIENCIA APLICADA
La bacteria E. coli se está utilizando para detectar minas terrestres enterradas al detectar trazas de una sustancia química que se escapa de los explosivos enterrados
En 2010, Daniel Yuval, de 11 años, resultó gravemente herido durante una caminata familiar en los Altos del Golán cuando accidentalmente entró en un campo minado cubierto de nieve y detonó una mina terrestre.Este terrible incidente, que le costó al joven Daniel su pierna derecha, lamentablemente no es un caso aislado
Ahora, científicos de la Universidad Hebrea de Jerusalén se han asociado con la startup de biotecnología Enzymit para probar un método nuevo e innovador que utiliza la bacteria E. coli para detectar trazas de una sustancia química que se escapa de las minas terrestres enterradas.
Las señales destinadas a impedir que las personas entren en campos minados pueden ser difíciles de ver
Los esfuerzos para eliminar estas minas terrestres han sido laboriosos y lentos, sobre todo porque el método más utilizado hoy en día sigue siendo el detector de metales, que es a la vez peligroso para la persona que debe entrar manualmente en el campo minado para poder utilizarlo, e ineficaz porque aumenta la alerta sobre cualquier tipo de metal, desde metralla desechada hasta latas de refresco viejas.
La bacteria, que ha sido diseñada para encenderse cuando detecta la presencia de dinitrotolueno (DNT), simplemente se rocía sobre un posible campo minado. Luego, un dron sobrevuela y toma una fotografía con una cámara especializada que revela la ubicación de las minas en colores luminiscentes.
La cepa de E. coli diseñada se ilumina en vibrantes tonos verdes y rojos cuando detecta la sustancia química DNT (Cortesía)
E. coli, conocida formalmente como escherichia coli, es una bacteria que se encuentra en los intestinos de personas sanas. Y aunque la mayoría de las formas de la bacteria son inofensivas o causan malestar estomacal leve, algunas cepas pueden provocar síntomas más graves.
Sin embargo, la cepa de E. coli utilizada en el proceso ha sido diseñada para extinguirse poco después de su dispersión, lo que garantiza que no represente ningún riesgo para la salud humana o el medio ambiente.
Solución sensible
El nuevo método de detección de minas ha estado en desarrollo durante más de una década en el Laboratorio de Biosensores y Microbiología Ambiental del profesor Shimshon Belkin en la universidad.
El equipo se inspiró en las propiedades naturales de E. coli, que utiliza proteínas específicas para detectar DNT, una gran fuente de nutrientes para las bacterias, para crear su solución.
El método más común para detectar minas terrestres implica el uso de detectores de metales
El laboratorio se asoció recientemente con la startup, una medida que ayudó a acelerar su solución para minas terrestres mediante la creación de una proteína que hace que la E. coli sea más sensible para detectar DNT, sin emitir falsos positivos.
Después de agregar la proteína a la cepa modificada de E. coli, hizo que la solución fuera cinco veces más sensible al DNT y le dio tiempos de reacción mucho más rápidos en comparación con la cepa modificada original.
«El problema con muchas proteínas naturales es que no son óptimas para lo que los humanos necesitan que hagan», dice a NoCamels el director ejecutivo de Enzymit, Gideon Lapidoth.
“Millones de años de evolución han optimizado esta proteína específica para que sea excelente para lo que necesita la E. coli, pero lo que necesitábamos era que fuera más sensible, reaccionara más rápido y esencialmente sirviera para un sistema que pudiera funcionar en el mundo real. condiciones”, afirma.Enzymit utiliza algoritmos informáticos para crear enzimas (las proteínas que crean una reacción química) con características deseables. Luego genera una nueva secuencia de proteínas que, cuando se inserta en las bacterias, las convierte en «fábricas» para producir esos rasgos.
«Piense en su micrófono estándar, que a menudo capta ruidos de fondo», explica Lapidoth. “El micrófono ideal sólo captaría la voz de quien esté hablando en ese momento.
Las empresas de proteínas alternativas están utilizando procesos similares para producir proteínas lácteas en hongos y levaduras
“Eso es esencialmente lo que hicimos con esta proteína específica. Optimizamos la relación señal-ruido, para que no emita falsos positivos cuando detecte algo; sólo emita una señal cuando realmente detecte la molécula de interés”.
Este proceso, afirma, ya lo están utilizando empresas de proteínas alternativas , que inyectan ADN que codifica las proteínas de la leche en la levadura y extraen la proteína de la levadura para crear productos lácteos sin necesidad de vacas.
Opciones multipropósito
Enzymit y el equipo del laboratorio de Belkin ya han demostrado la eficacia de la cepa diseñada conjuntamente. Ahora, están realizando pruebas de campo de toda la solución, lo que implica dispersar las bacterias y verificar que su luminiscencia siempre aparece en las fotografías. Creen que el sistema estará operativo para “uso no civil” el próximo año.
Ambos equipos creen que esta solución, que es la primera de su tipo, puede tener muchos casos de uso. Ya están ampliando las capacidades de la bacteria para detectar sustancias químicas utilizadas en otros tipos de explosivos, como el RDX.
El potencial de la solución, dice Lapidoth, podría ir aún más lejos: desde detectar fugas de gas y petróleo hasta su uso en la seguridad de los aeropuertos.
Actualmente se están realizando pruebas de campo de la solución completa de detección de minas terrestres (
Sus algoritmos computacionales se han utilizado para producir prebióticos que se encuentran en la leche materna, así como ácido hialurónico, que se utiliza en cosméticos para reducir las cicatrices y las arrugas y ayudar a que las heridas sanen más rápido.
El propio Lapidoth sirvió en la Unidad Magan de las Fuerzas de Defensa de Israel, que rescata a personas atrapadas en campos minados y se ocupa de las minas encontradas fuera de un campo minado designado.
«Creo que lo emocionante para mí es que esto realmente muestra las aplicaciones de la biología sintética que van mucho más allá de la industria farmacéutica o la alimentación», dice Lapidoth.
«El hecho de que hayamos demostrado que podemos ir más allá de aquellas aplicaciones para cosas que la gente no creía que fueran posibles demuestra su enorme potencial», afirma.
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