La prueba en el corral para detectar enfermedades respiratorias bovinas puede ahorrar millones a la industria ganadera y reducir el uso de antibióticos


La cocción al vacío ha inspirado una idea que sacó tecnología prometedora del laboratorio y la llevó al granero. Investigadores de la Universidad de Purdue han desarrollado con éxito una prueba de enfermedad respiratoria bovina in situ que proporciona resultados en una hora.


por Elizabeth K. Gardner, Universidad Purdue


El equipo de investigadores ha estado avanzando constantemente en la tecnología del punto de atención para abordar la enfermedad, que es la enfermedad más común y costosa que afecta al ganado en el mundo.

«Queríamos ver si la tecnología es lo suficientemente resistente para la granja y qué tan complicados podríamos llegar a ser», dijo Mohit Verma, profesor asistente de ingeniería agrícola y biológica, quien dirigió la investigación. «No fuimos demasiado cautelosos con la limpieza porque queremos que la prueba sea fácil de usar. Las enfermedades respiratorias pueden propagarse rápidamente de un animal a otro y pueden ser devastadoras. Un diagnóstico rápido conduce al tratamiento adecuado y reduce el uso innecesario de antibióticos. «

El equipo también agregó un cambio de color fácil de leer de rojo a amarillo para indicar los resultados de la prueba, dijo. Un artículo que detalla el trabajo fue publicado en la revista Veterinary Research .

«Hemos estado trabajando para mejorar nuestra prueba para sacarla del laboratorio y ponerla en manos de agricultores y veterinarios, y funcionó muy bien en el campo», dijo Verma. «Una clave para lograr este avance fue usar un baño de agua sous-vide para mantener la temperatura necesaria para que funcione, alrededor de 149 grados Fahrenheit. Mi hermano estaba cocinando al vacío y la idea simplemente encajó. Es algo fácil de llevar a una granja, llénelo de agua y deje que se realice la prueba «.

La enfermedad respiratoria bovina, o BRD, es responsable de la mitad de todas las muertes de ganado por enfermedades en América del Norte y le cuesta a la industria de la carne de res $ 900 millones al año, dijo. Varias cepas de bacterias y virus pueden causar la enfermedad, lo que dificulta su tratamiento eficaz.

«Algunas de las bacterias que causan la BRD se han vuelto resistentes a ciertos antibióticos», dijo Verma. «Desafortunadamente, debido a que la prueba estándar puede tardar varios días en proporcionar un resultado, los agricultores deben tratar al ganado antes de conocer el patógeno responsable. Esto puede llevar al uso de un antibiótico ineficaz o al uso excesivo de antibióticos».

La tecnología creada por el equipo de Verma puede identificar tres cepas de bacterias entre las cuatro principales que causan BRD: Pasteurella multocida, Mannheimia haemolytica e Histophilus somni.

Un hisopo nasal recoge la muestra necesaria y el hisopo se coloca en un pequeño frasco con los correspondientes cebadores y reactivos desarrollados por el equipo que sirven como biosensores para las bacterias. El vial y su contenido, que se denomina ensayo, se calientan en el baño de agua para permitir las reacciones químicas. Si la bacteria para la que está diseñada la prueba está presente, la prueba cambia de color.

La tecnología analiza el ADN de las bacterias y utiliza un método de amplificación de ácido nucleico llamado amplificación isotérmica mediada por bucle o LAMP. Cuando el ADN bacteriano está presente, LAMP lo amplifica. A medida que aumenta el nivel de ácido nucleico, cambia el pH del ensayo, lo que desencadena el cambio de color.

La prueba en el corral para detectar enfermedades respiratorias bovinas puede ahorrar millones a la industria ganadera y reducir el uso de antibióticos
Josiah Davidson, un estudiante de posgrado en el laboratorio de Mohit Verma, muestra el cambio de color en una nueva prueba de enfermedad respiratoria bovina en el corral. Crédito: Universidad Purdue / Tom Campbell

La ventaja de LAMP sobre otros métodos es que no requiere extracción y procesamiento de las muestras, lo que puede ser largo y costoso, y produce resultados en menos de una hora, dijo Verma. Sus resultados coincidieron con los de una prueba de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) entre el 60% y el 100% de las veces.

Ana Pascual-Garrigos trabajó en el proyecto como estudiante de grado en bioquímica y es la primera autora del artículo. Otros miembros del equipo de investigación y coautores del artículo incluyen a Jennifer Koziol, de la Facultad de Medicina Veterinaria de Purdue; Aaron Ault, de la Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática de Purdue; Timothy Johnson y Jon Schoonmaker del Departamento de Ciencias Animales de Purdue; Deepti Pillai del Departamento de Patología Comparada de Purdue; y Murali Kannan Maruthamuthu, Josiah Levi Davidson y Grigorii Rudakov del Departamento de Ingeniería Agrícola y Biológica de Purdue.

«Fue emocionante trabajar hacia un producto que podría tener un gran impacto en la industria ganadera», dijo Pascual-Garrigos, quien ahora está cursando su doctorado. en la Universidad de Cambridge. «Esta investigación muestra que es posible tener más soluciones en el punto de atención en todo el mundo».

Verma y su equipo avanzaron la tecnología a esta etapa a través de una subvención de $ 1 millón USDA-NIFA. En un proyecto paralelo, Verma está utilizando la misma tecnología para una prueba de saliva para COVID-19. La tecnología BRD es parte de su nueva empresa Krishi Inc. La puesta en marcha recibió $ 100,000 del fondo Purdue Ag-Celerator a principios de este año.

El siguiente paso en su búsqueda de poner la tecnología en manos de veterinarios y agricultores es desarrollar tiras reactivas de papel . Estas tiras podrían incluir múltiples ensayos, de modo que una tira podría identificar la presencia de varios patógenos diferentes. También planean aplicar el mismo enfoque a las pruebas para otras enfermedades infecciosas en vacas y cerdos, e investigar el potencial para detectar la contaminación de los alimentos.

«Esta plataforma es muy versátil», dijo Verma. «Solo necesitamos cambiar la matriz que estamos usando, desarrollar nuevos cebadores y ensayos, para diferentes patógenos. Estamos trabajando para aplicar nuestra tecnología para abordar otros problemas de salud, y creemos que tiene potencial para la detección rápida de nuevos virus para ayudar a prevenir pandemias globales «.



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