Mobilna diagnostyka ogranicza straty pogłowia świń w wyniku chorób
We współczesnych hodowlach zwierzęta są często trzymane w zatłoczonych zagrodach, co sprawia, że są niezwykle podatne na rozprzestrzenianie się chorób zakaźnych. Dlatego wczesne wykrywanie i szczepienia są kluczem do ograniczenia wpływu chorób na dobrostan zwierząt oraz same gospodarstwa. Według dostępnych danych, ogniska chorób przyczynią się do zmniejszenia światowej produkcji wieprzowiny o 10 % w 2021 roku, w porównaniu z danymi z 2018 roku. Dotychczasowa produkcja na poziomie 113 milionów ton spadnie do 101,5 miliona ton. Wiedzą o tym badacze skupieni wokół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu SWINOSTICS (Swine diseases field diagnostics toolbox), którzy opracowali szybkie, precyzyjne i przenośne narzędzie do diagnostyki świń, pozwalające na błyskawiczną diagnozę zwierząt na miejscu. Obecnie monitorowanie rozwoju chorób wymaga przeprowadzania badań laboratoryjnych na losowo wybranych osobnikach z ogółu populacji. Urządzenie przenośne opracowane w ramach projektu SWINOSTICS pozwala na jednoczesną analizę czterech próbek, umożliwiając szybkie wykrywanie sześciu najważniejszych wirusów występujących u świń: wirusa afrykańskiego pomoru świń (ASF), wirusa zespołu rozrodczo-oddechowego świń, wirusa CSF, PCV2, PPV oraz wirusa świńskiej grypy. Czujniki mogą być używane nawet dziesięciokrotnie, a wyniki badań są dostępne już po 45 minutach. „Nasze urządzenie może zrewolucjonizować sposób przeprowadzania kontroli w przemyśle hodowli trzody chlewnej, gdyż pozwala na częstsze badanie populacji. Zarazem jest idealnym rozwiązaniem do kontroli granicznych importowanych i eksportowanych zwierząt”, twierdzi Alessandro Giusti, dyrektor ds. badań i rozwoju w firmie CyRIC, będącej gospodarzem projektu.
Wirusowa aplikacja
Sercem urządzenia jest biosensor oparty na fotonicznym układzie scalonym. Tego rodzaju układy scalone są zwykle oparte na krzemie i przypominają mikroukłady wykorzystywane powszechnie w urządzeniach elektronicznych takich jak telefony komórkowe. W przeciwieństwie do klasycznych układów scalonych, które przesyłają energię elektryczną, układy fotoniczne wykorzystane w urządzeniu SWINOSTICS manipulują cząsteczkami światła (fotonami). Na powierzchni układu fotonicznego znajdują się przeciwciała zwalczające poszukiwane wirusy. Kiedy próbki są przepuszczane przez biosensory, wszelkie obecne w nich wirusy wiążą się z przeciwciałami. Urządzenie mierzy następnie wynikającą z tego zdarzenia zmianę współczynnika załamania światła wychodzącego z układu. Pomiary te wskazują na obecność lub brak wirusa w badanej próbce. Następnie moduł komunikacyjny urządzenia powiadamia użytkownika o wyniku badania. „Ze względu na to, że system informuje o mianie wirusa, może wskazywać między innymi prawdopodobieństwo zachorowania zwierząt lub zagrożenie zarażenia innych świń”, wyjaśnia Giusti. Użytkownicy łączą się z urządzeniem diagnostycznym przez Bluetooth za pomocą aplikacji SWINOSTICS. Dodatkowo dostępny jest bardziej zaawansowany interfejs i platforma oparta na chmurze, umożliwiająca szczegółową analizę danych – to rozwiązanie jest przeznaczone dla naukowców, organów normalizacyjnych i przedstawicieli władz publicznych. Po wstępnych testach w laboratorium CyRIC, cztery warianty urządzenia i przeszło 100 czujników trafiło do czterech hodowli pilotażowych w Grecji, na Węgrzech, we Włoszech i w Polsce w celu weryfikacji ich działania. Badania i testy wciąż trwają. „Dotychczasowe wyniki są bardzo obiecujące – czułość i swoistość przekraczają 70 %”, dodaje Giusti.
Kierunek: automatyczna diagnostyka
Coraz częstsze występowanie chorób wśród zwierząt gospodarskich zagraża dostępności wysokiej jakości mięsa, przekłada się na malejące zyski europejskich rolników i powoduje wzrost cen żywności, który odczuwają konsumenci. Kolejną konsekwencją, która niesie za sobą najdalej idące skutki, jest intensywne stosowanie antybiotyków, które wpływają nie tylko na zwierzęta, ale także na zdrowie ludzi poprzez łańcuch pokarmowy. „Kierując się założeniami strategii One Health, opracowaliśmy narzędzie pozwalające na lepsze dbanie o stan zdrowia świń, co może pomóc w rozwiązaniu tych problemów”, dodaje Giusti. „W dłuższej perspektywie czasowej nasze urządzenia mobilne będą stanowiły krok na drodze do w pełni zautomatyzowanej diagnostyki stanu zdrowia zwierząt hodowlanych”. W oczekiwaniu na wprowadzenie nowego rozwiązania na rynek, urządzenie i czujniki są obecnie testowane i usprawnianie, aby zwiększyć dokładność wykrywania i zgodność z normami obowiązującymi w przemyśle hodowlanym.
Słowa kluczowe
SWINOSTICS, wirus, świnia, wieprzowina, infekcja, zakażenie, antybiotyk, gospodarstwo, diagnostyka, żywność, choroba
