Em um projeto apoiado pelo Austrian Science Fund FWF, o microbiologista Andreas Farnleitner está procurando novos métodos para analisar a poluição fecal na água. Usando análises de DNA, o cientista pretende desenvolver métodos abrangentes e simples para determinar a extensão e a origem da poluição fecal.
Em 2015, as Nações Unidas formularam 17 objetivos para o desenvolvimento sustentável. Um desses objetivos é proporcionar a todas as pessoas acesso à água potável. Atualmente, a água disponível para pelo menos 1,5 bilhão de pessoas está poluída com fezes. Isso pode causar doenças graves, como cólera - cerca de 500, 000 pessoas adoecem por causa do consumo de água poluída todos os anos. O objetivo é resolver esse problema até 2030, mas muitas vezes é difícil implementar as medidas certas, porque a fonte da poluição não pode ser detectada usando os testes atualmente disponíveis. Em um projeto financiado pelo Austrian Science Fund FWF, um grupo liderado por Andreas Farnleitner da Technische Universität Wien (TU Wien) e da Universidade Karl Landsteiner de Ciências da Saúde em Krems pretende mudar isso por meio de pesquisas para desenvolver métodos analíticos mais precisos e rápidos para a água.
Um método que tem mais de 100 anos
"Nos últimos 120 anos, as fezes foram detectadas na água com base na bactéria intestinal Escherichia coli. Ele vive nos intestinos de animais e humanos, e é relativamente simples detectá-lo na água ", diz Farnleitner. "Você filtra a água e coloca o filtro em uma placa de Petri. Se a Escherichia coli estiver presente, ele começará a crescer e formar colônias facilmente visíveis no dia seguinte. Este é o método tradicional usado, condicionando todos os padrões em todo o mundo. "De acordo com Farnleitner, Contudo, este método padrão essencial não é mais suficiente. "Por uma coisa, o teste não nos diz a origem da contaminação. É animal ou humano? Animal doméstico ou selvagem? Hoje você também deseja tirar conclusões sobre o risco à saúde. "Por si só, a bactéria "Escherichia coli" é inofensiva e nem todas as fezes contêm agentes microbianos perigosos. "Precisamos de métodos para avaliar quais tipos de patógenos fecais podem estar presentes na água", explica Farnleitner.
Identificação de bactérias fecais por seu DNA
Em vários projetos financiados pelo FWF, Farnleitner conduz pesquisas sobre novos métodos de detecção de contaminação microbiana fecal em recursos hídricos. Ele concentra seus esforços em populações de bactérias intestinais que não podiam ser detectadas no passado, as chamadas "bactérias associadas ao hospedeiro abundantes". "Na realidade, A bactéria 'Escherichia coli' desempenha apenas um papel de apoio no intestino. Outras bactérias são encontradas em quantidades muito maiores, ainda mais alto em várias ordens de magnitude, mas, ao contrário de 'Escherichia coli', eles não podem ser cultivados por meio de processos padrão. "É possível, Contudo, para detectar essas bactérias diretamente por meio de seu DNA. "Em princípio, é um pouco como usar a análise de DNA em investigações criminais. Analisamos o DNA de bactérias fecais que são relevantes para os nossos propósitos. "
Descobrir quais bactérias são relevantes para tal análise está no centro de um projeto FWF em andamento. Para encontrar a resposta, Farnleitner analisa as fezes de uma grande variedade de animais domésticos e selvagens, incluindo pássaros, répteis, anfíbios e peixes, bem como espécimes de solo, a fim de fazer um banco de dados dos microrganismos ali encontrados. "Construímos o banco de dados fecal que agora inclui excreções de mais de 450 animais diferentes, para ter uma primeira impressão da diversidade e das diferenças das populações bacterianas entre as várias fontes de contaminação fecal. "Na amostragem, que foi realizado em todo o mundo, os pesquisadores foram assistidos por veterinários em uma equipe liderada por Chris Walzer e Gabrielle Stalder, da University of Veterinary Medicine, Viena.
23 milhões de sequências de DNA
Distinguir grupos de animais com base em suas bactérias fecais apresentou ao grupo de pesquisa novos desafios:“É uma tarefa mais complexa do que pensávamos. Em primeiro lugar, estabelecemos que as fezes de ruminantes são muito diferentes das demais. ser esperado porque seu sistema digestivo funciona de forma diferente. É bom ver que esse fato se reflete em seu microbioma intestinal. " Entre outras questões, o projeto diz respeito à questão da "co-evolução". Algumas bactérias intestinais desenvolveram-se junto com seu hospedeiro e são características desse organismo. Eles são como uma impressão digital para o respectivo grupo de animais. Isso é exatamente o que a equipe de Farnleitner está procurando. Até agora, eles analisaram 23 milhões de sequências de DNA - um número que representa um desafio para os métodos atuais de bioinformática. O biólogo molecular Georg Reischer é o responsável pela análise da sequência, apoiado pelo grupo da Prof Ruth Ley no Instituto Max Planck em Tübingen, Alemanha.
"No futuro, seremos capazes de usar o resultado para testes de campo e métodos de detecção rápida que funcionam ao ar livre, usando ferramentas simples. No mundo todo, as pessoas estão trabalhando no desenvolvimento de tais ferramentas de detecção inteligentes ", diz Farnleitner. "Uma corrida foi iniciada há 10 anos nos EUA, onde novos regulamentos foram introduzidos. Se você tiver problemas com a qualidade da água nos EUA, você também deve especificar sua fonte. Este desenvolvimento vai revolucionar a análise da qualidade da água ", conclui Farnleitner. Agora, depois de quase 150 anos, a porta está aberta para o progresso.
