Desarrollan un sensor electroquímico para la detección de soja transgénica en semillas

Es un ventajoso método, fiable, económico y sensible. Utilizan un electrodo modificado con nanopartículas de oro. Ahora apuntan a la miniaturización, con láminas del tamaño de un microchip

Investigadores de la Universidad Nacional de Río Cuarto diseñaron y pusieron a prueba con éxito un biosensor electroquímico para detectar soja transgénica, un desarrollo local que cobra importancia con vista al futuro etiquetado para identificar los alimentos genéticamente modificados.

Este dispositivo viene a mediar entre cultivos transgénicos y la comercialización y el consumo de sus productos derivados, en medio de la incertidumbre que hay por potenciales riesgos para la salud humana.

Es un inmunosensor electroquímico simple para la detección de proteína de soja transgénica, desarrollado por docentes del grupo de Sistemas Organizados del Departamento de Química de la Facultad de Ciencias Exactas.

“Este trabajo adquiere especial relevancia si consideramos que durante los últimos años el desarrollo de la biotecnología ha revolucionado la agricultura por la introducción de organismos genéticamente modificados, con características de interés agronómico que confieren una nueva protección a los cultivos, tales como tolerancia a herbicidas, resistencia a los insectos y otros, asociados principalmente a la agricultura comercial” expresó la doctora en Ciencias Químicas Patricia Molina, responsable de la investigación y miembro del Instituto de Desarrollo Agroindustrial y de la Salud –IDAS-, de doble dependencia entre la Universidad Nacional de Río Cuarto y el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (Conicet).

A partir de la electroquímica, desarrollaron este detector capaz de señalar la presencia de proteínas transgénicas en semillas de soja, el cual es fiable y sensible y podrá estar al alcance de personas sin entrenamiento profesional.

“En el 2015 iniciamos la aventura de desarrollar un inmunosensor para detectar soja transgénica, ya que en el futuro se exigirá el etiquetado en los alimentos que contengan transgénicos. Empezamos de cero. No teníamos ni la proteína transgénica, ni los anticuerpos, y con presupuesto escaso”, cuenta la doctora Molina, que junto con su equipo de trabajo del Grupo de Sistemas Organizados, produjeron los anticuerpos en su laboratorio, tras que colegas suyos de San Luis les permitieron extraerlos; a lo que se agregó la colaboración del Departamento de Estudios Básicos y Agronómicos de la Facultad de Agronomía y Veterinaria, en particular del profesor Claudio Demo, quien consiguió las semillas no transgénicas, difícil de encontrar ya que casi toda la producción de país está genéticamente modificada.

Este fue el tema de la tesis doctoral en Biología que el docente investigador integrante de este equipo científico de la UNRC Marcos Farías realizó bajo las direcciones de las doctoras Ana Niebylski y Patricia Molina, cuyos resultados ahora serán publicados por la revista Talanta, de reconocido nivel internacional, que incluye artículos de investigación originales vinculados con las ramas de la química analítica, pura y aplicada.

Inocularon moléculas en conejos

“Debido a que en nuestro país el 90 por ciento de la soja que se produce es transgénica, surgió la inquietud de implementar un sensor para detectarla en semillas y alimentos, lo cual motivó el desarrollo de la tesis doctoral del doctor Marcos Farías”, comentó Patricia Molina.

Destacó: “Esto implicó un enorme desafío. La soja transgénica expresa una proteína que en el cultivo no transgénico no está presente, y tampoco está disponible comercialmente. Con la colaboración del Centro Nacional Patagónico Cenpat/Conicet se logró determinar un numero de péptidos que recubren dicha proteína y que son inmunogénicos, es decir, que generan anticuerpos. Estos péptidos fueron sintetizados e inoculados en conejos y, una vez generados los anticuerpos, fueron extraídos y se verificó que efectivamente reconocían a la proteína transgénica”.

“Posteriormente, se desarrolló un sensor nanoestructurado para inmovilizar el anticuerpo, el cual fue capaz de detectar esa proteína en semillas. El sensor es rápido, sensible, de bajo costo y de detección simple, sin reacción cruzada con soja no transgénica”, dijo.

“Este trabajo demuestra la importancia de la colaboración interdisciplinaria ,ya que participaron biólogos, bioquímicos, químicos, agrónomos de nuestra Universidad, y la Universidad de San Luis, a los cuales queremos agradecer, ya que permitieron arribar al desarrollo de este sensor” expresó Molina, investigadora independiente del Conicet y profesora asociada exclusiva de la UNRC.

Los organismos genéticamente modificados 

Los organismos genéticamente modificados (OGM) han sido utilizados para producir alimentos, llamados transgénicos, cuya producción creció rápidamente y ya es parte de la nutrición normal. A diario, se consumen alimentos procedentes de cultivos transgénicos, mientras que son pocas las personas que conocen acerca de esta tecnología y su seguridad para la salud. Actualmente, la mitad de la producción granaria local es soja y un 90 por ciento es transgénica. Y las transformaciones genéticas en sus semillas se centran en la resistencia a un herbicida específico: el glifosato. En Argentina, son tres los cultivos transgénicos que se cultivan y consumen: soja tolerante al herbicida glifosato; maíz resistente a insectos lepidópteros, tolerantes a glifosato o con ambas características; y algodón tolerante a ese herbicida y resistente a insectos.

La aparición de productos agrícolas y comestibles producidos con técnicas de ingeniería genética genera sospechas respecto de posibles peligros para los consumidores, como así también en cuanto a los efectos sobre los ecosistemas, particularmente en la bioseguridad y biodiversidad agrícolas. La Organización Mundial del Comercio dispone de normas que restringen la producción y comercialización de los transgénicos.

Muchos consumidores se resisten a los alimentos transgénicos, por temor, y otros quieren tener derecho a conocer qué insumos se incorporan en la producción de los alimentos. En este marco, tiene lugar el aporte de este ventajoso método, fiable, económico y sensible.

La doctora Patricia Molina comentó: “A la fecha, más de 130 organismos genéticamente modificados han recibido autorización con fines comerciales para ser usados en alimentos en el mundo. Las principales especies de cultivos transgénicos son soja, maíz, colza, algodón, cuyos productos o subproductos también son ingredientes comunes de alimentos. A pesar de las ventajas que presentan las plantas genéticamente modificadas, no se acepta su uso en alimentos, especialmente en Europa, donde los consumidores están muy preocupados por su seguridad. Los principales problemas se relacionan con el potencial de flujo de genes a otros organismos, la inducción de resistencia a los antibióticos y los efectos sobre la biodiversidad. Esto ha generado que las asociaciones de consumidores en Europa exijan el etiquetado en alimentos que contengan transgénicos de tal manera que el consumidor pueda elegir si consumir o no estos productos. En nuestro país aún no existe regulación al respecto. Por ejemplo, en Portugal hay leyes que exigen estrictos controles sobre el ingreso de alimentos transgénicos. Incluso deben estar debidamente rotulados. Los que tienen más de 0,9% no pueden ingresar a ese país”.

Agregó: “Independientemente de la controversia en torno a los OGM, su cultivo está en constante aumento. Todos estos hechos contribuyen a la creciente complejidad e interés en la detección y la identificación correcta de derivados de OGM”.

En qué consistió el diseño

La soja transgénica expresa una proteína (CP4 EPSPS ) que es a la cual reconoce el sensor. Esta proteína no está disponible comercialmente. Pero, el grupo de investigación del Centro Nacional Patagónico Cenpat/Conicet, de Puerto Madryn, logró dilucidar mediante modelos teóricos los péptidos que la recubren.

Los péptidos que pueden generar anticuerpos fueron sintetizados en el laboratorio e inyectados en conejos. Se generaron los anticuerpos y, con la colaboración de investigadores de la Universidad de San Luis y el grupo Sistemas Organizados de la UNRC, fueron extraídos. Y se comprobó que reconocían a esos péptidos. Pero, aún quedaba el gran desafío de saber si eran capaces de reconocer a la proteína. Exitosamente, esto se logró y fue publicado en el 2020 en Bioelectrochemistry -una revista internacional dedicada a los principios electroquímicos en biología y los aspectos biológicos de la electroquímica-.

A continuación, sobre un electrodo de oro modificado con nanopartículas de oro se inmovilizó el anticuerpo y se verificó que podía diferenciar las semillas de soja transgénica de las no transgénicas, mediante técnicas electroquímicas.

Por otro lado, aunque el sensor mostró una alta especificidad para las proteínas totales de la soja transgénica, se estudió el posible efecto de interferencia de diferentes compuestos comúnmente presentes en los alimentos, y no se detectó reactividad cruzada significativa o cambios para estos interferentes.

De acuerdo con estos resultados, se espera que el sensor desarrollado pueda usarse para la detección de la proteína en una matriz compleja como la que está presente en los alimentos.

El sensor presentado resultó en un dispositivo simple, de bajo costo, rápido y reproducible. Además, no fue necesario el etiquetado, ni un sistema de amplificación de señal, ya que el sensor mostró alta sensibilidad con un límite de detección bajo -menor al 0,038 por ciento de soja transgénica, 38 nanogramos por mililitro (ng/mL) de CP4 EPSPS-.

“Hemos desarrollado una plataforma que permite detectar la proteína que confiere la resistencia al glifosato en las semillas”

El doctor en Ciencias Biológicas Marcos Ezequiel Farías autor de esta tesis de posgrado explicó: “Es un sensor que permite la detección de proteínas transgénicas en semillas” y agregó: “En el país hace varios años que se vienen desarrollando cultivos transgénicos, la mayor parte, más del 90 por ciento, corresponde a soja, que es modificada genéticamente para brindarle resistencia al herbicida más utilizado, que el glifosato y, por lo tanto, hoy en nuestro país es muy difícil encontrar soja que no sea transgénica. Y, teniendo en cuenta que la mayor parte de la soja que se produce en nuestro país es exportada y que hay muchos países en los cuales el ingreso de alimentos transgénicos está muy controlado, nos parecía importante el desarrollo de estos sensores para poder discriminar lo que son los cultivos transgénicos y los que no son”.

Este becario doctoral del Conicet señaló: “El consumo varía, pero muchos países tienen reglamentaciones muy estrictas en cuanto a la introducción de estos organismos transgénicos, en general”.

Siguió: “Hemos desarrollado una plataforma que permite detectar la proteína que confiere la resistencia al glifosato en las semillas”.

“Esta plataforma funciona mediante técnicas electroquímicas, que son muy sensibles y permiten una detección muy específica de estas proteínas presentes en la soja”, acotó.

Farías puntualizó: “Lo importante es que no presenta una reacción cruzada con la proteína que se encuentra en la semilla, que no es transgénica. Se desarrolló un método que resultó ser muy eficiente en cuanto a lo que es la especificidad y la sensibilidad, que son muy importantes en relación con los sensores”.

Explicó: “Lo que se hace es tomar una muestra de la proteína. Se desintegra la semilla, se toma una porción y se la coloca sobre la superficie del sensor, que es un electrodo modificado con nanopartículas de oro y anticuerpos específicos contra esta proteína”.

“Se produce la unión de la proteína con su anticuerpo, lo cual genera cambios en las señales eléctricas que ese electrodo puede detectar. Y eso es lo que se extrapola como información y permite diferenciar en qué muestra se encuentra la proteína que viene del gen introducido y qué muestras no la poseen”, indicó el investigador.

En este sentido, sostuvo: “Son sensores que permiten discriminar la presencia de las proteínas transgénicas en los alimentos para garantizar el derecho a elegir qué consumir”.

Acotó: “Ahora se estudiará la miniaturización, con electrodos del tamaño de un microchip para aplicar esta plataforma. Una de las ventajas que tiene es que ha resultado de bajo costo, porque el trabajo lo hemos hecho desde el principio. Los materiales necesarios para la realización de este sensor los hemos generado nosotros mismos en nuestros laboratorios. No contábamos con los anticuerpos que eran necesarios para detectar esta proteína y tampoco con la proteína aislada. Hemos desarrollado los métodos para poder aislar estos componentes, por lo que resultó de un costo mucho más bajo. Si se hubiera solicitado en el mercado la producción de anticuerpos hubiese resultado bastante costoso” concluyó Marcos Farías.

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