028 CONPOTA

Uno de los objetivos del proyecto CONPOTA consiste en desarrollar cepas de hongos filamentosos que no producen toxinas y pueden desplazar a las que sí lo hacen.

Hongos micotoxigénicos afectando a una manzana y un racimo de uva

Las micotoxinas son moléculas que producen los hongos y que pueden afectar a la salud humana y animal. Los hongos que las producen son llamados micotoxigénicos. Penicillium expansum es un hongo filamentoso que produce la micotoxina patulina y puede infectar a frutos de hueso y pepita, principalmente manzanas. Aspergillus carbonarius produce la micotoxina ocratoxina A y puede infectar uva. Un gran problema de las micotoxinas es que pueden detectarse también en productos elaborados con fruta infectada, como es el caso de zumos confeccionados con manzana y/o uva y productos de alimentación infantil como compotas.

El proyecto CONPOTA, cuyo título completo es “Sistemas biológicos de control efectivos contra hongos micotoxigénicos y estrategias inmunoquímicas para el análisis de las micotoxinas patulina y ocratoxina A” investiga cómo controlar estos hongos filamentosos mediante la introducción de cepas no productoras de dichas micotoxinas. El grupo de investigación responsable del proyecto está liderado por Josep V. Mercader Badia, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, y se enmarca en el programa AGROALNEXT.
Introducir hongos inocuos en los cultivos es una forma de hacer la competencia a los verdaderamente peligrosos. Cuando se encuentran en el mismo alimento, deben competir por los recursos y de esta forma su crecimiento se limita. Este control biológico tiene una ventaja añadida: hace menos necesario el uso de fungicidas químicos.

P. expansum y A. carbonarius son hongos micotoxigénicos que producen patulina y ocratoxina A, respectivamente.

No obstante, primeramente hay que obtener dichas cepas no productoras de micotoxinas. Para ello, el grupo de investigación edita el genoma de los hongos y luego busca una cepa que no produzca micotoxinas. La edición genética se realiza mediante la tecnología CRISPR/Cas9, una reciente revolución biotecnológica ganadora del Premio Nobel en 2020. Una vez obtenidas numerosas cepas transformantes de P. expansum y A. carbonarius se infectan con ellas manzanas y uvas de forma controlada. Así, se podrán detectar las cepas que no producen micotoxinas y también las que mejor desplazan a las micotoxigénicas.

Sin embargo, esta no es la única forma que se aborda en el proyecto para controlar la contaminación de los alimentos con micotoxinas. CONPOTA también está desarrollando métodos rápidos para detectar la patulina y la ocratoxina A en los frutos ya cosechados y en alimentos procesado. El objetivo es evitar que los alimentos contaminados lleguen al consumidor. Los métodos analíticos que se desarrollarán utilizan anticuerpos como moléculas detectoras; se trata del método ELISA y de las tiras inmunorreactivas, más conocidas como tests de antígenos. Ambos métodos son pruebas comunes de laboratorio que permiten detectar las micotoxinas con facilidad en unos pocos minutos. Además, al no depender del envío de las muestras al laboratorio, el análisis se descentraliza, facilitando la digitalización y trazabilidad de los resultados.

La edición genética permite la selección de cepas inocuas y los ensayos inmunoquímicos permiten la detección rápida de las micotoxinas

CONPOTA aportará resultados que contribuirán a evitar la merma de la calidad de la fruta fresca y de los productos procesados de fruta, como alimentos para bebés o zumos, además de vinos en el caso de la uva. El impacto social del proyecto es claro, ya que tiene como objetivo reducir la cantidad de micotoxinas y de fungicidas en los alimentos que consumimos. La investigación puede también aumentar la competitividad del sector agroalimentario al disminuir las pérdidas que generan los hongos en los cultivos. Los resultados de CONPOTA ayudarán a obtener alimentos sostenibles, que cubren las necesidades de los consumidores y de la sociedad en el marco de una alimentación más nutritiva y saludable y con un menor impacto ambiental, garantizando principalmente la seguridad alimentaria.

Este proyecto se enmarca en numerosos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de Naciones Unidas. Concretamente, contribuirá a fomentar el Objetivo 3 (Salud y Bienestar), el Objetivo 6 (Agua Limpia y Saneamiento), el Objetivo 8 (Trabajo Decente y Crecimiento Económico), el Objetivo 9 (Industria, Innovación e Infraestructura), el Objetivo 12 (Producción y Consumo Responsables) y el Objetivo 15 (Vida de Ecosistemas Terrestres).

Entrevista a Josep V. Mercader Badia, investigador principal del proyecto en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas

¿Cuál es el objetivo principal de su investigación?

El objetivo principal de nuestra investigación es desarrollar sistemas biológicos efectivos de control de plagas, así como aportar estrategias analíticas económicas y sencillas de usar en cualquier punto de la cadena alimentaria. Para contribuir a lograr este objetivo, se pretende desarrollar cepas de hongos filamentosos no micotoxigénicas que puedan reemplazar el empleo de fungicidas químicos o, al menos, reducir su uso al ser empleados dentro de una estrategia de control integrada. Además, se implementarán métodos ELISA competitivos y tiras inmunorreactivas para la determinación rápida de las micotoxinas patulina y ocratoxina A, tanto en medios de cultivo como en muestras de alimentos.

¿Qué resultados ha obtenido hasta el momento y cómo cree que estos pueden contribuir al objetivo principal de su investigación?

Hasta el momento no se han alcanzado objetivos, ya que al cierre del ejercicio económico del CSIC no se disponía de recursos.

¿Qué metodología y tecnologías está utilizando en su investigación?

Desde el punto de vista de la seguridad alimentaria, existen dos enfoques complementarios para controlar la contaminación con micotoxinas: i) limitar el crecimiento de hongos micotoxigénicos y ii) detectar los alimentos contaminados. Nuestra estrategia consiste en poner en evidencia la importancia de una aproximación conjunta que englobe tanto los aspectos analíticos de las micotoxinas como los tratamientos biológicos durante la postcosecha del fruto.

Para controlar la proliferación de hongos sin el uso de plaguicidas químicos, la estrategia diseñada en este proyecto es el control biológico de patógenos fúngicos durante la postcosecha de frutas utilizando microorganismos antagonistas. Como método para conocer las funciones biológicas de los genes y la obtención de cepas mutantes no micotoxigénicas de P. expansum y A. carbonarius se empleará el método CRISPR-Cas9. A continuación, la capacidad de las cepas no micotoxigénicas obtenidas para desplazar a la cepa parental se estudiará mediante la infección controlada de frutos y en cultivos de frutas.
En segundo lugar, nuestra aproximación analítica consistirá en el desarrollo de métodos rápidos que permitan aumentar el número de muestras analizadas de forma descentralizada, facilitando la digitalización y trazabilidad de los resultados. Para ello se desarrollarán sistemas bioanalíticos utilizando anticuerpos monoclonales, como los ELISA competitivos y las tiras inmunorreactivas. Finalmente, los métodos desarrollados se validarán para el análisis de muestras de medio de cultivo y de frutas, utilizando HPLC-MS o
HPLC-UV para la comparación estadística de resultados.

¿En qué medida su investigación está contribuyendo al desarrollo de un sector agroalimentario más verde, sostenible y/o saludable? 

Los estudios contemplados en la presente solicitud se encuadran en un perfil bioeconómico de la seguridad alimentaria, ya que por un lado permitirán realizar el control de sustancias tóxicas mediante métodos bioanalíticos rápidos sin la utilización de disolventes orgánicos, y por otro lado facilitarán la reducción o incluso la eliminación del uso de fungicidas químicos gracias a tratamientos con microorganismos competidores no micotoxigénicos. Disminuir el impacto que las micotoxinas tienen sobre el sector agroalimentario mediante estrategias de biocontrol de plagas y la aplicación de métodos analíticos rápidos incrementará la competitividad del sector agroalimentario y contribuirá a mejorar la calidad y seguridad de los alimentos en un escenario de cambio climático. En definitiva, nuestros desarrollos permitirán obtener alimentos sostenibles, que cubran las necesidades de los consumidores y de la sociedad en el marco de una alimentación más nutritiva y saludable y con un menor impacto ambiental, asegurando principalmente la seguridad alimentaria.

¿En cuáles de los Objetivos de Desarrollo Sostenible se enmarca su proyecto?

Este proyecto se enmarca en numerosos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de Naciones Unidas. Concretamente, contribuirá a fomentar el Objetivo 3 (Salud y Bienestar), el Objetivo 6 (Agua Limpia y Saneamiento), el Objetivo 8 (Trabajo Decente y Crecimiento Económico), el Objetivo 9 (Industria, Innovación e Infraestructura), el Objetivo 12 (Producción y Consumo Responsables) y el Objetivo 15 (Vida de Ecosistemas Terrestres).

¿Qué desafíos ha encontrado en la implementación de sus resultados en el sector agroalimentario?

Todavía no ha sido posible implementar resultados, ya que hasta la fecha no se dispone de fondos para la realización del trabajo experimental.

¿Qué impactos sociales y económicos cree que puede tener la implementación de sus resultados en el sector agroalimentario?

Nuestro proyecto se enmarca en la postcosecha de manzanas y uvas y en sus derivados, siendo productos relevantes del sector hortofrutícola español. La consecución de este proyecto permitirá transformar el sector agroalimentario en un escenario más verde, sostenible, saludable y digital, superando la brecha entre los descubrimientos científicos, el desarrollo de tecnología y su implementación. Al finalizar el proyecto se habrán generado nuevos conocimientos de alta aplicabilidad que podrán ser transferidos e implementados en el sector, aportando una estrategia conjunta para incrementar la resiliencia y la innovación en la industria agroalimentaria, englobando tanto los aspectos analíticos de las micotoxinas como los tratamientos biológicos durante la postcosecha del fruto. Además, las estrategias diseñadas ayudarán a disminuir las pérdidas económicas en el sector agrícola e industrial debidas a la contaminación con micotoxinas. Nuestros estudios aportarán resultados que contribuirán a evitar la merma de la calidad de la fruta fresca y de los productos procesados de fruta, como alimentos para bebés o zumos, en el caso de productos derivados de la
manzana, y vinos y zumos de uva en el caso de la uva. Finalmente, el impacto social del proyecto es claro, ya que tiene como objetivo reducir la cantidad de micotoxinas producidas por hongos patógenos en fruta fresca, pero más importante en alimentos procesados como vino, papillas o zumos. Además, aportará innovación aumentando la competitividad de la industria española y creará puestos de trabajo de personal cualificado. En definitiva, el proyecto combina una investigación interdisciplinar y complementaria, y aporta conocimientos básicos y aspectos técnicos de interés para la sociedad y la industria.

¿Qué recomendaciones tiene para otros investigadores o actores del sector agroalimentario en cuanto a la implementación de sus resultados?

Ante la imposibilidad de realizar trabajos experimentales hasta el momento, no se pueden hacer recomendaciones respecto a la implementación de resultados.