El report SAGO sobre l’origen del SARS-CoV-2

Virologia: Des de fa cinc anys el coronavirus SARS-CoV-2 ocupa repetidament els rànquings de virus respiratori més prevalent en les infeccions agudes. Tot i amb tot, la manera com fou descrit fa que difícilment se’l pugui equiparar als altres quatre coronavirus endèmics, i manté l’estatus de virus pandèmic segons l’Organització Mundial de la Salut (OMS). És en aquest context que avui el Grup Científic Assessor Sobre els Orígens de Patògens Nous (SAGO) de l’OMS publica un report sobre els orígens de SARS-CoV-2.

Els autors

Marietjie Ventir, professora de la University of Witwatersrand, de Johannesburg, és la presidenta del SAGO. Jean-Claude Manuguerra, professor de la Unitat d’Ambient i Riscos Infecciosos de l’Institut Pasteur, n’és el vicepresident. Els altres membres del SAGO són Phillip Alviola, Abdullah Assiri, Stuart D. Blacksell, Inger K. Damon, Christian Drosten, Elmoubasher Farag, Thea Kølsen Fischer, Raman Gangakhedkar, Nada Ghosn, Maria Guzman, Christian Happi, Gladys Kalema-Zikusoka, Normand Labbe, Khin Myint, Hung Nguyen-Viet, Chinwe Lucia Ochu, Masayuki Saijo, Rosemary Sang, Kathrina Summermatter, Supaporn Wacharapluesadee, John Watson.

Aquesta llista ja ens ofereix una idea de la càrrega de la tasca. Carlos Morel dimití del SAGO el 13 de juny i demanà no ésser comptat entre els autors del report. També ho han demanat altres tres membres del SAGO: Yungui Yang, Vladimir Dedkov i Sowath Ly.

Els que sí figuren a la llista d’autors expressen el seu agraïment al Centre Xinès de Control i Prevenció de Malalties, a l’Institut de Genòmica de Beijing, a la Universitat d’Arizona, a la Universitat de Califòrnia a San Diego, a la Universitat Tècnica de Dinamarca i a la Universitat de Sidney, entre d’altres.

La pandèmia de la covid-19

El report afirma que la pandèmia de la covid-19, causada pel SARS-CoV-2 (sigles de coronavirus 2 de la síndrome respiratòria aguda severa), ha estat una de les crisis sanitàries més severes del darrer segle. El desembre del 2019 es reportaren els primers casos de pneumònia d’etiologia desconeguda de Wuhan que després serien atribuïts a la covid-19. El maig del 2023, quan l’OMS declarava que la covid-19 ja no era una emergència de salut públic d’interès internacional, la mortalitat atribuïda a la infecció per SARS-CoV-2 pujava a més de 7 milions. No obstant, les estimacions de l’OMS assenyalen que la mortalitat per la pandèmia fou d’un mínim de 20 milions.

La pandèmia de covid-19 implica una severa disrupció social. Les pèrdues econòmiques s’estimen entre 11 i 16 bilions de US$.

Ja en el mes de maig del 2020, la 73ª Assemblea Mundial de la Salut adoptà una resolució (73.1) que cridava a una aproximació d’Una Sola Salut per identificar l’origen de la introducció dels SARS-CoV-2 en la població humana. Des de llavors s’han fet tres missions científiques a la Xina, una de les quals, la de febrer del 2021, s’adreçà específicament als orígens de la covid-19. El novembre del 2021, s’establí el SAGO, integrat per 27 experts científics independents, amb la tasca de dissenyar un marc per investigar els orígens de patògens emergents.

La finalitat d’esclarir els orígens del SARS-CoV-2 és previndre futures pandèmies. El 9 de juny del 2022 el SAGO publicà un report inicial. El report d’ara és el resultat de les reunions celebrades pel SAGO, la darrera de les quals celebrada aquest mateix mes.

Ni en el 2022 ni ara ha pogut el SAGO accedir a les dades primàries, malgrat els requeriments realitzats per l’OMS. Així doncs, la base del report són essencialment publicacions científiques i reports privats o governamentals.

Les hipòtesis formulades

Les hipòtesis contemplades pel SAGO són les següents:
- 1. introducció a partir d’una font zoonòtica natural, amb un o més esdeveniments de salt, bé directe d’animals salvatges a humans, o a través d’un hoste intermediari domèstic o peridomèstic.
- 2. introducció arran d’un accident de laboratori, que s’hauria produït en el curs d’un treball de recerca de camp o d’una fallida dels procediments de bioseguretat del laboratori.
- 3. Introducció de SARS-CoV-2 en mercats animals a través de processos de cadena de fred i infecció subsegüent humana per contacte amb productes venuts als mercats.
- 4. manipulació deliberada del virus en un laboratori, seguida d’una fallida de bioseguretat de laboratori

La hipòtesi 3 fou avaluada en el report del 2022, i des de llavors no hi ha hagut noves dades a favor. Aquesta hipòtesi assum que productes congelats del Mercat de Marisc de Huanan o d’algun altre mercat de Wuhan serien l’origen de la transmissió dels SARS-CoV-2 a humans.

L’avaluació de la hipòtesi 4 demana una anàlisi de l’estructura genòmica del virus. El SAGO no ha trobat suport científic a aquesta hipòtesis, atenent que les mutacions i recombinacions indicades per la genòmica del SARS-CoV-2 han estat observades també en altres coronavirus.

El SAGO es mou, doncs, entre les hipòtesis 1 i 2. Constata que la majoria de publicacions científiques s’orienten a favor de la primera, pensant en ratpenats o en un altre hoste intermediari. Ara bé, encara no s’ha pogut concloure exactament quan, on i com el SARS-CoV-2 entrà per primera vegada en la població humana. Les soques precursores conegudes més properes genèticament han estat identificades en mostres de ratpenats de la Xina del 2013 i de Laos del 2020. Ara bé, aquestes soques són massa diferents dels SARS-CoV-2 com per què en siguin l’origen.

Les dades indiquen que el Mercat de Huanan jugà un paper en la transmissió inicial i amplificació de la covid-19, però no es pot concloure que fos l’indret de introducció originari. Els indicis metagenòmics sobre fauna salvatge venuda al Mercat de Huanan són insuficients per a proposar un hoste intermediari.

Pel que fa a la hipòtesi 2, el Govern de la Xina no ha fornit la documentació primària sobre bioseguretat dels laboratoris de Wuhan, com ara l’Institut de Virologia de Wuhan o els Centres Xinesos de Control de Malalties de la mateixa ciutat.

A cinc anys i mig dels primers casos de covid-19

Han passat més de cinc anys i mig del desembre del 2019 quan es reportaren a Wuhan els primers casos del que resultà una infecció per un nou coronavirus que rebria el nom de SARS-CoV-2. Era l’inici de la pandèmia més important del segle XXI. El SARS-CoV-2 des de llavors ha infectat milers de milions de persones, sense deixar-ne fora cap país, comunitat o família. La mortalitat reportada en els dos primers anys fou de 7 milions, però l’estimada es trobaria en una forquilla entre 14,9 i 18 milions.

Fou el 31 de desembre del 2019 quan l’Oficina Xinesa de l’OMS fou informada de casos de pneumònia d’etiologia desconeguda detectats a Wuhan (Hubei). Les anàlisis de seqüenciació genètica i filogenètics de les mostres d’aquests primers casos indicaven que el responsable era un coronavirus, concretament del gènere Sarbecovirus i del llinatge dels Betacoronavirus 2B. D’entrada, el virus fou denominat ‘coronavirus nou 2019’ (2019-nCoV) per evitar l’estigma de batejar-lo com a ‘coronavirus de Wuhan’ o ‘coronavirus de Huanan’. Les analogies amb els SARS-CoV responsable de la SARS del 2004 empenyeren el Comitè Internacional de Taxonomia de Virus a donar-li la denominació de SARS-CoV-2.

La primera publicació genòmica completa del nou virus es produí l’11 de gener del 2020 a càrrec del Centre Nacional Xinès de Bioinformació. La comparació amb les bases de dades de l’època indicava el valor més elevat de similitud genòmica, un 96,1%, amb el coronavirus de ratpenats RaTG13, procedent d’una mostra xinesa del 2013. Encara és elevada, del 96,8%, era l’homologia amb Banal-52, un coronavirus de ratpenat procedent d’una mostra laosiana del 2018.

Un equip de l’OMS es desplaçà a Wuhan el 20-21 de gener del 2020. La primera missió internacional conjunta es va fer entre el 16 i el 24 de febrer. En aquell moment el nombre de casos reportats a Xina ja pujava a 75.000.

La segona missió internacional a la Xina es va fer el febrer del 2021, amb un èmfasi sobre els orígens del virus. El novembre del 2021 es va crear el SAGO amb la finalitat de desenvolupar un marc global per a la identificació de l’origen de patògens emergents i re-emergents.

Aquest marc global fou publicat el 2024.

La metodologia del SAGO

El SAGO s’ha reunit fins ara un total de 52 vegades, amb 27 sessions plenàries i 25 sessions de grups de treball. Una tasca essencial és l’obtenció d’estudis publicats i no-publicats. Val a dir que en les discussions han primat les publicacions científiques en revistes sotmeses a peer-review. Però també s’han considerat esborranys d’articles, recerques privades i reports governamentals.

En el 2022 i el 2023 es van fer dues revisions sistemàtiques de literatura científiques, que han estat actualitzades en el 2024 i el 2025.

Primeres investigacions i casos humans

La data dels primers símptomes associats a la covid-19 ha estat determinada entre l’1 i el 8 de desembre del 2019. Dels 47 casos amb inici anterior a l’1 de gener del 2020, el 55% tenien vincles amb el mercat de Huanan. Ara bé, ja entrats en el mes de gener, la transmissió era ja independent del mercat de Huanan.

Anàlisis realitzades sobre 43.850 mostres de sang de 32.484 donants de Wuhan recollides abans del 2020 no trobaren ni un sol positiu per anticossos anti-SARS-CoV-2.

Recerques filogenòmiques sobre els primers casos identificaren dos llinatges, l’A i el B, resultants de dues introduccions independents. El llinatge B hauria estat introduït entre el 23 d’octubre i el 8 de desembre. El llinatge A hauria estat introduït dies o setmanes després.

La investigació al voltant del Mercat de Marisc de Huanan

El SAGO es plany de no haver rebut una informació precisa sobre els animals venuts al Mercat de Huanan. Cal recordar que la legislació xinesa prohibeix la comercialització de fauna salvatge en mercats com aquest.

El 30 de desembre del 2019 les autoritats xinesos entraren en el Mercat de Huanan i prengueren mostres ambientals. L’endemà fou el torn dels equips epidemiològics del CDC xinès. A la mitjanit del dia de Cap d’Any el mercat fou tancat per fer-hi una desinfecció. Es prengueren mostres de 457 animals, incloent-hi rates vives, ratolins, fures, gats, gossos, i carcasses d’ovelles, senglars, conills, etc. També es prengueren 923 mostres ambientals.

Cap de les mostres d’animals fou positiva per a la prova d’RT-PCR de SARS-CoV-2. En canvi, de les 923 mostres ambientals, hi hagué 73 positius per a SARS-CoV-2.

La detecció de SARS-CoV-2 en animals salvatges

L’anàlisi de 2328 mostres d’animals salvatges de la Xina de desembre del 2019 resultà negativa per a SARS-CoV-2. Igualment infructuosa fou la recerca de SARS-CoV-2 en altres col·leccions de fauna salvatge.

La zoonosi reversa de SARS-CoV-2

Durant la pandèmia de covid-19 ha estat reportada una situació de zoonosi reversa, és a dir d’animals infectats per SARS-CoV-2 adquirida d’humans. Ha estat el cas d’animals salvatges, de zoos, i d’animals domèstics. L’octubre del 2023 hi havien hagut 775 brots d’aquest estil, afectant 29 espècies i 36 països. També s’han reportat transmissions terciàries, com ara hàmsters contagiant el seu amo.

El caràcter multiespecífic de SARS-CoV-2 implica que reservoris salvatges com ara cérvols Odocoileus virginianus poden participar en la dinàmica de variants de SARS-CoV-2.

Investigacions genòmiques

SARS-CoV-2 seria un membre de l’espècie vírica Betacoronavirus pandemicum, el qual fa part del subgènere Sarbecovirus. SARS-CoV-2 difereix de SARS-CoV-1 i d’altres virus propers a SARS-CoV en el fet que la seva proteïna S té modificacions en domini RBD que optimitzen la seva unió al receptor humà ACE2. També és d’interès una inserció de 12 nucleòtids en aquest mateix gen que resulten en lloc FCS RRAR que facilitaria l’evasió immune.

L’evolució dels sarbecovirus contempla casos de recombinació que fan que els seus genomes puguin adquirir funcionalitats en mosaic.

Investigacions en matèria de bioseguretat

SAGO es plany de no disposar d’informació de primera mà sobre la bioseguretat de laboratoris virològics que operaven a Wuhan en el 2019. De tota manera recomanen extremar les precaucions quan es treballen amb coronavirus animals amb potencial zoonòtic.

Què ens caldria conèixer?

SAGO fa una crida per a que Centre Nacional de Bioinformació de la Xina publica les més de 500 seqüències virogenètiques d’individus afectats pel brot de Wuhan de desembre del 2019 i gener del 2020. També demanen una informació més detallada sobre les anàlisis realitzades al mercat de Huanan i altres mercats de Wuhan. Finalment, demanen informació sobre les activitat de recerca de camp i de laboratori a l’Institut de Virologia de Wuhan i al laboratori CDC de Wuhan.

Tot i amb tot, SAGO s’inclina per un vessament zoonòtic de SARS-CoV-2 com a introducció de la població humana. Això es podria haver fet directament de ratpenats o d’una espècie intermèdia. La manca de detalls sobre aquest esdeveniment zoonòtic fa que romanguem desprotegits sobre altres llinatges vírics que podrien fer el mateix pas en qualsevol moment.

Lligams:

- Independent assessment of the origins of SARS‑CoV‑2. Scientific Advisory Group for the Origins of Novel Pathogens (SAGO).

- WHO Scientific advisory group issues report on origins of COVID-19, comunicat de premsa de l’OMS.

Una reordenació de Lossen biocompatible en ‘Escherichia coli’ per convertir tereftalat de polietilè en àcid para-aminobenzoic

Química orgànica: Stephen Wallace és professor de biotecnologia química de The University of Edinburgh. El seu grup de recerca de química orgànica sintètica treballa en el desenvolupament de reaccions desconegudes en la natura i en integrar aquestes reaccions abiòtiques en sistemes biològics amb vistes a aplicacions industrials i de gestió de residus. El seu col·lega Nick Johnson treballa en la biodegradabilitat de polímers, i en un article a Nature Chemistry, del qual és primer autor, proposa l’ús d’una reacció biocompatible de Lossen feta possible en Escherichia coli. Aquest reordenament de Lossen és catalitzat per fosfat en el bacteri Escherichia coli possibilitant la transformació d’acil-hidroxamats activats en metabòlits primaris que contenen amines. Johnson et al. mostren que aquesta reacció es pot utilitzar e el control del creixement microbià a través de la síntesi d’àcid para-aminobenzoic. Aquest substrat també es pot sintetitzar a partir de tereftalat de polietilè. Això podria ser la base de reaccions biocatalítiques de sistemes de cèl·lules bacterianes per a la generació de petites molècules d’interès industrial, com és el paracetamol, fent servir com a substrat residus plàstics.

La recerca de Johnson et al. posa la base d’una estratègia general per a la bioremediació i reciclatge de residus plàstics en sistemes biològics nadius o modificats per enginyeria genètica

Les reaccions biocompatibles en l’expansió del repertori sintètic dels sistemes biològics

En la tasca d’expansió del repertori biosintètic pot jugar un paper rellevant el desenvolupament de reaccions biocompatibles, és a dir de transformacions químiques no-enzimàtiques situades en la interfície del metabolisme cel·lular.

La química orgànica moderna permet estratègies sintètiques basades en aquestes reaccions biocompatibles amb aplicacions en el control de la funció cel·lular, en la diversificació del rang de metabòlits possibles i en l’accés biològic a materials recalcitrants. Certament això també es pot aconseguir amb altres mètodes de catàlisi abiòtica en sistemes cel·lulars, com ara l’evolució dirigida, la creació de nous centres actius a través de cofactors artificials o aminoàcids alternatius, el disseny computacional d’enzims, etc. D’una manera o altra, però, el repte consisteix en la integració metabòlica d’aquests processos nous en cèl·lules vives.

L’ampliació de la química metabòlica per a la síntesi microbiana obre noves possibilitats a la bioproducció de petites molècules d’aplicació industrial a partir de substrats més diversos. Aquesta aplicació de l’enginyeria biològica pot conduir a una disminució de la dependència de rutes de síntesi petroquímiques. Hom ha desenvolupat així metal·loenzims artificials que permeten a cèl·lules microbianes la generació de nous substrats i apoenzims. És el cas de l’Escherichia coli modificada per enginyeria genètica per sintetitzar el metal·loenzim intracel·lular Ir-CYP119, capaç de la ciclopropanació de limonè sota suplementació amb etil-dioazoacetat. En aquest cas la importació del cofactor Ir-porfirina és possible per la co-expressió de l’operó hug del sistema de transport del grup hem de Plesiomonas shigelloides, que s’acompanya d’una via biosintètica de limonè heteròloga.

Un altre exemple de ciclopropanació biocompatible és fa en E. coli a través d’un catalitzador no-enzimàtic de Fe-ftalocianina. En Streptomyces albus J1074 s’ha construït una sistema de ciclopropanació basada en la transferència de carbè. En Lactococcus lactis s’ha construït un metabolisme de descarboxilació oxidativa catalitzat per grup heme.

Johnson et al. ens proposen fer un pas més enllà en incorporar als sistemes biològics una reacció no-enzimàtica de reordenació de substrats carboxílics activats. Concretament es refereixen a una reacció descoberta per Wilhelm Lossen en el 1872, que es caracteritza per l’expulsió d’un carboxilat d’un substrat d’hidroxilamina bis-acetilat. Aquesta reordenació de Lossen és catalitzada per calor i/o metall. Tipícament implica un èster de fenil-hidrozamat que, sota condicions bàsiques i a través d’una migració 1,2-aril, forma un isocianat que ràpidament reacciona en condicions aquoses per formar un àcid carbàmic que, després es descarboxila cap al producte d’amina primària.

L’aplicació sintètica de la reordenació de Lossen es fa a partir d’àcids carboxílics, bo i evitant l’ús de reactius d’azida. El producte són amines primàries generades a partir de substrats carboxílics, reacció acompanyada de la contracció d’un carboni. En això darrer difereix de les reaccions catalitzades per amoni-liases i aminotransferases.

No és del tot cert que la reordenació de Lossen sigui completament desconeguda en el món biològic. Hom l’ha observat en sistemes in vitro sota presència de quimiotripsina. També s’ha detectat en la via de l’àcid hidroxàmic de Salmonella typhimurium TA98. Però aquests exemples no tenen a veure amb reaccions de síntesi.

Johnson et al. utilitzen la reordenació biocompatible de Lossen d’acil-hidroxamats en cèl·lules vives d’E. coli. Aquesta reacció es pot dur a terme en condicions ambientals sense un efecte tòxic per a aquest bacteri. La catàlisi no és enzimàtica, sinó que es duu a terme pel fosfat inorgànic del propi bacteri. Johnson et al. ho han aplicat emprant com a substrat PET (tereftalat de polietilè) i, a través d’experiments de rescat auxotròfic, mostren com poden fer que el creixement i metabolisme del bacteri depengui d’una petita molècula derivada del PET d’ampolles de plàstic. Aquesta reacció és conduïda cap a la síntesi de para-hidroxiacetanilid, que és el principi actiu del paracetamol, fàrmac amb propietats analgèsiques i antipirètiques.

El rescat auxotròfic

Johnson et al. dissenyaren un experiment de rescat auxotròfic, on una reordenació de Lossen de para-carboxil O-pivalohidroxamat generaria el metabòlit essencial PABA. El PABA és un metabòlit essencial perquè participa en la síntesi d’àcid fòlic. Un microorganisme que no pugui sintetitzar PABA no pot créixer perquè, sense àcid fòlic, pateix defectes en el metabolisme de nucleòtids i acumula danys en el metabolisme d’ADN. Diem llavors que és un microorganisme auxotròfic, perquè només podria créixer si troba PABA en el medi.

Johnson et al., utilitzen una soca d’E. coli auxotròfica per a PABA. Aquesta soca auxotròfica només pot créixer (cosa que es pot monitoritzar a través de la densitat òptica a 600 nm d’un cultiu líquid) si d’alguna manera es pot procurar PABA. Ara bé, la forma de procurar-se aquest PABA no ha de comportar l’ús de catalitzadors tòxics, els quals inhibirien el seu creixement. És a dir que el rescat auxotròfic ha de realitzar-se per un procés biocompatible.

La síntesi d’O-Piv benzhidroxamat 1 es va fer en dues passes a partir d’àcid 4-formilbenzoic a través de la formació d’un enllaç amida amb O-Piv hidroxilamina seguit de l’oxidació d’aldehid per àcid periòdic i clorocromat de piridini.

Els microorganismes auxotròfics utilitzats són una col·lecció de soques d’Escherichia coli K-12 derivades de Keio per knock-out. Entre elles hi ha E. coli BW25113∆pabB, que és knock-out per a la subunitat catalítica de l’aminodesoxicorismat-sintasa, enzim responsable del penúltim pas de la biosíntesi de PABA.

El triatge de catalitzadors fou poblat amb complexos metàl·lics que promouen reordenacions de Lossen o de Curtius, com ara FeCl₂, hemina, ferro-ftalocianina, ferroïna, ZnTPP, Zn(PPIX) o Zn(acac)₂. El substrat de Lossen esmentat era afegit a tubs de creixement que contenien un medi M9-glicerol i un dels catalitzadors esmentats, i seguidament s’hi inoculava E. coli BW25113∆pabB. En aquests tubs no hi havia prou PABA, de manera que els bacteris auxotròfics no podien créixer en un període de 72h a 37 °C en agitació. L’excepció, però, era en els tubs que havien rebut el substrat de Lossen sense catalitzador.

Johnson et al. investigaren la base d’aquest rescat auxotròfic. Observaren que sense presència de cèl·lules, el reactiu de Lossen podia generar PABA. Dels components del medi M9 el que era realment essencial per al rescat auxotròfic era el fosfat.

L’anàlisi espectrofotomètrica mostrava que la major densitat òptica a 600 nm s’assolia en cultius on hi havia substrat de Lossen i FeCl₂, ferroïna o Fe(acac)₃. El rol de catalitzador de ferro, no rauria tant en la reacció de Lossen com en l’aportació de ferro.

En les condicions citades també hi ha rescat auxotròfic de E. coli BW25113∆pabA i d’E. coli BW25113∆aroC, però d’una forma menys potent que en E. coli BW25113∆pabB. En aquesta darrera soca la reordenació de Lossen fomenta el consum de substrats.

La bioremediació de PET

Johnson et al. observaren que el substrat de la reordenació de Lossen pot produir-se a partir de la despolimerització de PET, concretament a partir d’àcid tereftàlic. L’interès per aquesta via és evident. La producció industrial de PET puja actualment a 56 milions de tones anuals. El 80% del PET entra en la fabricació d’article d’un sol ús, la qual cosa suposa la generació anual de 24 milions de tones de PET residual. Aquest residu de PET o bé és incinerat, o bé és conduït a abocadors.

Johnson et al. dissenyaren un sistema alimentat a partir d’ampolles de plàstic residuals de PET. La hidròlisi d’escates de PET genera àcid tereftàlic que, a través de l’acoblament d’amida amb triflat d’O-Piv hidroxilamoni i anhídrid de propilfosfònic (T3P) genera PET-1. Aquest substrat és capaç de garantir el rescat auxotròfic de E. coli BW25113∆pabB.

La interfície metabòlica

La reordenació de Lossen és biocompatible i aplicable a la generació de substrats derivats de PET. Johnson et al. estudiaren diferents substrats que afegiren als cultius d’E. coli BW25113∆pabB. El reordenament de Lossen troba una interfície amb el creixement cel·lular i amb reaccions biosintètiques.

Com que el rescat auxotròfic es fa a través de la generació de PABA, Johnson et al. investigaren si podien acoblar-la a la síntesi d’algun producte d’interès industrial. Pensaren primerament en el paracetamol, ja que és el tractament de primera línia que recomana l’OMS per al dolor i la febre. Actualment el paracetamol es fabrica a través de fenol derivat de combustibles fòssils (procés de cumè), mitjançant nitració, reducció i N-acetilació.

Hi ha dos enzims que poden convertir PABA en paracetamol:
- ABH60, enzim de Agaricus bisporus.
- PANAT, enzim de Pseudomonas aeruginosa.

De fet, hom ja havia aconseguit E. coli capaç de fer la biosíntesi de paracetamol a partir de D-glucosa.

Johnson et al. optaren per la resíntesi i clonació dels gens ABH60 i PANAT en un vector JUMP generador del plàsmid pSWL112. Mitjançant una flipasa codificada en pCP20, eliminaren la cassette de resistència a la kanamicina d’E. coli Keio BW25113∆pabB, i transformaren la soca resultant amb pSWL112.

Els cultius de BW25113∆pabB_pSWL112 eren capaços, segons mostrava l’anàlisi d’HPLC, de sintetitzar àcid 4-acetamidobenzoic. Això no era el que esperaven aconseguir Johnson et al., de manera que dissenyaren uns altres plàsmids JUMP amb gens abh60 i panat situats sota el control de promotors constitutius o induïbles. Les soques resultants sí eren capaces de generar paracetamol.

Johnson et al. treballaren amb les soques E. coli BW25113ΔpabB_p354 i E. coli BW25113ΔpabB_p350. Alimentades amb residus de PET, aquestes soques eren capaces de fer un rendiment del 83% en producció de paracetamol. Aquest rendiment era augmentat a través d’una reducció de la concentració d’arabinosa durant l’expressió proteica.

Encara hi ha marge de millora. Una optimització d’aquesta nova via metabòlica pot passar per l’aprofitament d’altres cascades quimio-enzimàtiques i per una major integració en els microorganismes.

Lligams:

- A biocompatible Lossen rearrangement in Escherichia coli. Nick W. Johnson, Marcos Valenzuela-Ortega, Thomas W. Thorpe, Yuta Era, Annemette Kjeldsen, Keith Mulholland & Stephen Wallace. Nature Chemistry (2025).

Nanopartícules amb extracte d’arame per prevenir la formació de biofilms de bacteris làctics en productes carnis

Tecnologia dels aliments: Alguns bacteris de l’àcid làctic produeixen biofilms en productes carnis que hi promouen el deteriorament, la pèrdua de qualitat i l’acceleració de la caducitat. La presència de bacteris d’àcid làctic (LAB) en productes carnis és habitualment benigna, però algunes soques tenen la capacitat de constituir-se en una mena de llim alhora que acidifiquen el producte en excés. El Laboratori de Young-Mog Kim, del Departament de Ciència i Tecnologia dels Aliments de la Universitat Nacional de Pukyong, investigar formes d’evitar aquest creixement microbià. Do Kyung Oh és el primer autor d’un article a la secció d’Estratègies Antibiofilm de la revista Antibiotics on proposen l’ús de nanopartícules carregades amb extracte de l’alga arame (Eisenia bicyclis). Oh et al. han fet una identificació i caracterització de soques LAB de salsitxes capaces de formar-hi biofilms, i hi han avaluat els efectes inhibitoris de l’extracte metanòlic d’E. bicyclis, de la fracció d’acetat d’etil i del floroglucinol. La finalitat era sintetitzat nanopartícules d’or (AuNPs) basades en aquests compostos que poguessin controlar la formació de biofilm. La caracterització taxonòmic dels LAB formadors de llim o biofilm en salsitxes es va fer per seqüenciació del gen rRNA 16 S. Oh et al. triaren Lactobacillus sakei S10 com a soca representativa, ja que pot tolerar altes concentracions de sal i temperatures fredes. Els diferents isolats obtinguts foren caracteritzats també pel que fa a l’activitat hemolítica, la tolerància a la sal i a la temperatura, i els patrons de consum de carbohidrats. L’activitat antibiofilm fou assajada in situ en superfícies de salsitxes, emprant-hi compostos derivats de l’alga marina Eisenia bicyclis com ara el floroglucinol o extractes més complexos. A banda d’assajar aquests preparats contra L. sakei S10, ho feren també contra Pseudomonas aeruginosa i Staphylococcus aureus. Les nanopartícules amb floroglucinol (PG-AuNP) tenien una mida mitjana de 98,74 nm, i un potencial zeta de -29,82 mV. El floroglucinol sol i les PG-AuNP eren les que tenien una major activitat antibiofilm. Val a dir, però, que part de l’activitat antibiofilm que tenen en condicions in vitro la perden en condicions in situ.

Alguns bacteris de l’àcid làctic poden formar biofilms en productes carnis mantinguts en refrigeració

Els biofilms de bacteris de l’àcid làctic en productes carnis

Els bacteris de l’àcid làctic (LAB) tenen bona fama alimentària. Participen en processos de fermentació essencials en la indústria alimentària, i són considerats probiòtics en termes de salut digestiva i funció immune. Així són considerats un component essencial en molts productes làctics, en verdures fermentades i, fins i tot, en carns processades. En el cas dels productes carnis hom valorar el fet que hi contribueixen a unes bones qualitats organolèptiques i que bloquen el creixement de microorganismes nocius. Això darrer s’explicaria en part per la síntesi d’agents antimicrobians com àcids orgànics o bacteriocines. Vet ací per què hi ha interès en la recerca sobre Lactobacillus sakei en la producció d’aliments fermentats.

Ara bé, alguns LAB tenen un efecte indesitjat per la formació de biofilms especialment en productes carnis refrigerats i/o envasats al buit. Així doncs, hom ha assenyalat Weissella viridescens, Latilactobacillus sakei o Leuconostoc com a responsables de fer malbé aliments per la formació de llim, la producció de gas, la generació de mala olor, la reducció excessiva del pH o alteracions indesitjables en textura i color. A banda del mal que puguin fer sobre el producte envasat abans de la compra, hi ha els perjudicis que puguin causar-hi després quan el producte ja és mans del consumidor. Per acabar-ho d’adobar, en la indústria alimentària, aquests biofilms poden contaminar maquinària de forma persistent.

També són formadors de biofilms en la carn processada bacteris patògens com Pseudomonas aeruginosa o Staphylococcus aureus. Formes biofilms robustos i perillosos per a la salut.

El Codi Alimentari de Corea permet l’ús d’àcid sòrbic fins a 2 g/kg per al control de creixement microbià en carns processades. Hom vol, però, desenvolupar alternatives més efectives i saludables, com ara materials bioactius derivats de plantes i algues. Eisenia bicyclis, una macroalga bruna, és rica en florotanins, la qual cosa explica el seu potencial antimicrobià i antibiofilm.

El problema d’utilitzar extractes d’E. bicyclis rau en la poca solubilitat, escassa estabilitat i difícil biodisponibilitat. Això es pot resoldre amb l’ús de sistemes basats en nanotecnologia. Per exemple, les nanopartícules (NP) poden millorar l’estabilitat d’aquests extractes i fer que arribin al lloc on se’ls necessita. Les nanopartícules d’or (AuNP) són interessants per la seva biocompatibilitat, baixa citotoxicitat i multifuncionalitat (antibacteriana, antioxidant, antibiofilm). Ara bé, la toxicitat de les AuNP augmenta en proporció inversa a la mida de la nanopartícula. Les AuNP catiòniques són més tòxiques que les AuNP aniòniques.

Identificació de soques de LAB formadores de biofilms en salsitxes

Entre les deu soques (S1-S10) identificades per Oh et al. hi ha 1 de Lacticaseibacillus paracasei, 1 de Leuconostoc citreum, 4 de Leuconostoc mesenteroides, 1 de Levilactobacillus brevis, 1 de Lactiplantibacillus plantarum, 1 de L. sakei i 1 de Weissella viridescens.

Les deu soques poden créixer en les temperatures examinades (de 4 °C a 30 °C). Poden també créixer en condicions de salinitat del 6%.

El test d’hemòlisi en agar MRS suplementat amb sang ovina indiquen que cap de les 10 soques genera hemolisines.

Les tires de test API 50 CH indiquen el perfil de fermentació de carbohidrats. Les soques S3 i S8 són les mostren un rang de substrats més extens. El rang més restringit és el que exhibeixen les soques S2 i S4. S10 fermenta de forma robusta glucosa, fructosa i sacarosa.

Síntesi i caracterització de PG-AuNPs

Oh et al. segueixen un procediment de síntesi verda per generar PG-AuNPs. El floroglucinol (PG) prové de l’alga bruna E. bicyclis, i es fa servir com l’agent reductor per convertir l’or iònic (Au³⁺) en nanopartícules d’or zerovalent (Au⁰). Fan servir extractes de E. bicyclis per aconseguir la síntesi de EA-AuNPs i EB-AuNPs.

Les PG-AuNPs tenen una forta absorbància de la llum de 500-600 nm, la qual cosa es manifesta en una transició de color groc al color vermell fosc, i un pic d’absorció a 550 nm. La mida de partícula és de 98,74 ± 0,01 nm. El potencial zeta és de −29,82 ± 7,77 mV, indicatiu d’una estabilitat col·loidal moderada. L’anàlisi de FITR indica la formació de grups -OH fenòlics.

La microscòpia FE-TEM confirma la morfologia esfèrica de PG-AuNPs. Això és atribuïble al pH de 9,0 en el que s’hi fa la síntesi.

El control de biofilms in situ

Oh et al. han seleccionat S10 com la soca típica. En l’estudi també inclouen els bacteris patògens S. aureus i P. aeruginosa.

En inocular P. aeruginosa en la superfície de talls de salsitxes, hi ha formació significativa de biofilm. El creixement microbià arribar a un log CFU/g de 9,15. Aquesta xifra és reduïda en presència dels extractes EB i EA d’E. bicyclis. Les EB-AuNPs i PG-AuNPs també la inhibeixen. De fet, una concentració de 1024 μg/mL d’EA-AuNPs redueix la log CFU/g a 0,44.

En inocular S. aureus hi ha formació de biofilms densos, que faciliten una log CFU/g de 9,46. PG, EB-AuNPs i PG-AuNPs hi tenen un efecte inhibitori.

La inoculació de S10 també genera biofilms. Això es pot inhibir amb EA, PG i PG-AuNPs.

Els experiments mostren, en tot cas, la dificultat d’inhibir la formació de biofilms in situ. Això es deu a la complexitat i impredictibilitat de la matriu alimentària, en aquest cas la salsitxa. PG i PG-AuNPs, no obstant, tenen un efecte inhibidor sobre els biofilms de P. aeruginosa i L. sakei S10. Una part de l’efecte és atribuïble a la pròpia AuNP, però el PG també tindria un efecte disruptor sobre l’adhesió microbiana.

L’aplicació de PG-AuNPs en la indústria de la carn processada, però, ha de considerar aspectes de seguretat a llarg termini, d’afectació organolèptica i d’efectivitat en un context més realista.

Lligams:

- Biofilm-Forming Lactic Acid Bacteria in Sausages: Isolation, Characterization, and Inhibition Using Eisenia bicyclis-Based Nanoparticles. Do Kyung Oh, Du-Min Jo, Minji Kim, Jeong-Bin Jo, Ji-Hwan Choi, Jeong Mi Choi, Geum-Jae Jeong, Se Yun Jeong, Fazlurrahman Khan, Young-Mog Kim. Antibiotics 14: 637 (2025).

La presència de microplàstics en begudes embotellades

Alimentació: El número d’agost del Journal of Food Composition and Analysis inclou una anàlisi feta per investigadors de l’ANSES Laboratoire de Sécurite des Aliments, de Boulogne Sur Mer (Iseline Chaïb, Périne Doyen, Pauline Merveillie, Alexandre Dehaut, Guillaume Duflos) en el que analitzen la presència de microplàstics com a contaminants en aigües embotellades comercialitzades a França. Han analitzat aigües, begudes no-alcohòliques, cervesa i vi. Entre els envasos analitzats n’hi ha de plàstic, de vidre, de bric, de llauna, de cubitainer, etc. Els nivells de contaminació en l’aigua embotellada són de 2,9 ± 0,7 microplàstics/L . En coles la xifra puja a 31,4 ± 16 ; en tes a 28,5 ± 13,1; en llimonades a 45,2 ± 21,4; en cerveses a 82,9 ± 13,9. En vins el valor baixa a 8,2 ± 3,3. Per envasos els que presentaven una major contaminació per microplàstics eren les begudes embotellades en vidre. Chaïb et al sospiten que la principal font de contaminació per microplàstics es trobaria en els taps, ja que la majoria de partícules detectades en begudes tenen el mateix color que els taps corresponents, i tenen la mateixa composició que la pintura exterior.

Chaïb et al. han analitzat els nivells de microplàstics en diferents begudes venudes a França bo i estudiant l’impacte de diferents envasos sobre aquesta contaminació. Troben paradoxalment que les begudes embotellades en vidre tenen una major contaminació en microplàstics, cosa que s’explicaria per la pintura de fora de la càpsula. Així doncs, aquesta contaminació es podria reduir si les càpsules fossin bufades o rentades abans de l’embotellament.

L’Era dels Plàstics

Els plàstics han estat veritablement un material revolucionari. Excloent-hi les fibres, la producció mundial de plàstic ha pujat de les 1,5 milions de tones anuals en els anys 1950 a 400,3 milions en el 2022. L’alta fortalesa, el baix cost, el baix pes específic, la facilitat d’ús, en promouen el consum. Vora un 44% de la producció mundial de plàstics es destina a la fabricació d’envasos i embalatges, fonamentalment de polietilè (PE, ja sigui d’alta densitat (HDPE) o de baixa (LDPE)), polipropilè (PP), tereftalat de polietilè (PET) o poliestirè (PS).

Fabricats com a objectes d’un sol ús, els plàstics suposen un volum creixent de deixalles. Aquest volum depassa els sistemes de gestió, i els plàstics acaben per vessar a hàbitats terrestres i aquàtics. En els anys 1970 hom prengué consciència de la contaminació marina per residus plàstics.

El producte de la degradació dels residus plàstics són micro- o nanoplàstics. Els microplàstics serien partícules inferiors a 5 mm. Hom ha comprovat la presència de microplàstics en tots els ecosistemes. Entren en el cos humà per inhalació, ingestió o penetració cutània, però és per la via de la ingesta d’aliments i de begudes contaminats que es produeix la principal ruta d’entrada.

Els aliments poden adquirir microplàstics del medi, i d’ací la preocupació per bivalves, crustacis, peixos, etc., exposats als microplàstics del medi aquàtic. Però cal recordar que el propi procés d’envasament d’aliments i de begudes pot constituir una font de contaminació per microplàstics. Una acció tan senzilla com enroscar i desenroscar un tap de plàstic pot afegir microplàstics a la beguda que conté l’envàs.

Microplàstics en begudes

Chaïb et al. han conduït les seves operacions en cabines de flux laminar Thermo Scientific Herasafe 2030i, en una sala específicament dedicada a l’estudi de microplàstics. Tot el material de vidre i els filtres eren escalfats a 450°C durant 6 hores abans d’utilitzar-lo. Les solucions eren filtrades en fibres de vidre amb una mida de porus de 0,7 μm. Els analistes utilitzaven en tot moment guants de nitril i bates de laboratori.

Per cada anàlisi de beguda es feien els controls següents:
- un control d’aire, consistent en deixar un filtre en una placa de Petri en la cabina de treball.
- un control negatiu, consistent en aigua filtrada col·locada en un matràs Erlenmeyer.
- controls positius, consistents en microplàstics introduïts en càpsules de HPMC (hidroxipropil-metilcel·lulosa).

La presa de mostres es va realitzar el juny del 2023, amb envasos comprats a revenedors locals. N’hi havia mostres d’aigua, de cervesa, de vi, de coles, de tes i de llimonades. Per cada referència creuada de beguda i de tipus d’envàs es prengueren sis mostres.

Les aigües embotellades podien anar en plàstic, en vidre o en bric. Podien ésser aigües minerals o aigües de font. Podien ésser amb gas o sense. El volum podia anar de 0,5 L a 1,5 L. En total es mostrejaren cinc marques d’aigua mineral i dues d’aigües de font.

S’analitzaren dues marques d’aigua amb sabor de llimona: una d’aigua amb gas en una ampolla de vidre de 0,2 L, i una altra d’aigua sense gas en una ampolla de plàstic de 1,5 L.

S’analitzaren tres marques de cola, de te glaçat i de llimonada, que venien en ampolles de vidre o de plàstic, o en llauna, amb volums que anaven de 0,33 a 1,75 L.

S’analitzaren dues marques de cervesa, venudes en vidre o en llauna, amb volums de 0,25 a 0,75 L.

S’analitzaren tres tipus de vi, vi negre, vi blanc i vi rosat. Anaven embotellats en bric (0,25 L), cubitainer (3 L), vidre (0,75 L) o plàstic (1,5 L).

Els primers treballs posaren de manifest que la presència de diòxid de carboni a les begudes degradava els filtres de fibra de vidre. Per això optaren per degassificar primer coles i llimonades obrint les ampolles i deixar-les durant una setmana tapades amb film d’alumini, i després posar-hi un agitador magnètic durant una hora.

El pas següent era retirar-hi totes les etiquetes de plàstic, i netejar tots els envasos amb aire a pressió. Llavors venia el pas de filtració en fibra de vidre.

Els filtres eren examinats per detectar-hi partícules (fragments o fibres) a l’estereomicroscopi. Se n’anotava també el color, el diàmetre mitjà i la forma. En cap cas s’observaren partícules de més de 500 μm. Les partícules inferiors a 30 μm no foren identificades posteriorment per µFT-IR.

L’anàlisi µFT-IR permetia identificar si les partícules eren de polietilè, polièster, polipropilè, etc.

Per analitzar la contaminació deguda als taps, es reutilitzaren les ampolles de cola de 0,33 L, un colp rentades, per col·locar-hi aigua filtrada, tancant-les amb un nou tap groc. S’examinaren tres processos de reenvasament: a) sense pre-tractament; b) amb un pre-tractament amb bomba d’aire; c) amb pre-tractament amb rentada amb alcohol 70%.

El nivell de contaminació per microplàstics de les begudes

Els controls negatius serveixen per determinar el nivell basal de microplàstics: 0,9 ± 1.4. Els controls positius permeten determinar una taxa de recuperació del 85,5 ± 7,7 %.

Els microplàstics trobats en les begudes analitzades o bé eren fibres o bé eren fragments. Majoritàriament eren fragments (96,9% en aigües, 93 % en coles, 93,4 % en tès, 96,1 % en llimonades, 92,7 % en cerveses, i 72.9 % en vins).

Els microplàstics de polièster eren més prevalents en begudes embotellades en vidre que no pas en altres envasos. Això era especialment cert en tes, en llimonades, en coles i en cerveses.

Els microplàstics de poliolefina eren presents en tots els tipus d’envasos, encara que menys habitualment en envasos de plàstic. Arribaren a 24,7 microplàstics/L de poliolefina en cerveses embotellades en vidre.

La contaminació per microplàstics de les aigües embotellades

La contaminació mitjana en aigua embotellada era de 2,9 ± 0,7 microplàstics/L. El valor era superior en aigua embotellada en vidre (4,5 ± 1,2) que no pas en plàstic (1,6 ± 1,7). També era superior en aigües minerals (3,7 ± 1,0) respecte d’aigües de font (1,6 ± 0,6).

La contaminació per microplàstics de les llimonades

El valor trobat en llimonades era de 8,6 ± 5,3 microplàstics/L. El valor és més elevats en llimonades embotellades en vidre (15 ± 9,5) que en plàstic (2,3 ± 1,4).

La contaminació per microplàstics de les coles

En valor trobat en refrescos de cola és de 31,4 ± 16,0. Els valors eren especialment elevats en coles embotellades en vidre (103,4 ± 44,1) en comparació amb llaunes (3,4 ± 2,1) o plàstic (2,1 ± 0,7).

La contaminació per microplàstics en te fred

Els valors de contaminació eren de 28,5 ± 13,1 microplàstics/L. El valor era més elevats en llauna (16,3 ± 3,9) que en plàstic (2,2 ± 1,0).

La contaminació per microplàstics en cerveses i en vi

El valor trobat en cerveses és de 82,9 ± 13,9 microplàstics/L. El valor era especialment elevats en cerveses en ampolles de vidre petites (133,7 ± 15,9).

El valor trobat en vi és de 8,2 ± 3,3 microplàstics/L.

El rol dels taps

Les ampolles de vidre de vi no presenten una major contaminació per microplàstics. Chaïb et al. ho atribuïren al fet que es tanquen amb taps de suro. En canvi, les ampolles de begudes no-alcohòliques es tanquen amb taps metàl·lics o de plàstic. Els colors de microplàstics trobats en aquests casos coincideixen amb la pintura utilitzada en la capa exterior del tap metàl·lic.

Chaïb et al. demostren experimentalment que un procés de rentat previ a l’embotellament del tap redueix la contaminació per microplàstics, ja es faci amb aire a pressió o amb una solució alcohòlica.

Lligams:

- Microplastic contaminations in a set of beverages sold in France. Iseline Chaïb, Périne Doyen, Pauline Merveillie, Alexandre Dehaut, Guillaume Duflos. Journal of Food Composition and Analysis (2025).