Syndrom oddechowy bydła
BRD (ang. bovine respiratory disease) czyli syndrom oddechowy bydła (choroba znana także jako zapalenie płuc u bydła) to jedna z najczęstszych i najbardziej kosztownych chorób bydła na świecie. Atakuje dolne drogi oddechowe, głównie młodszych grup wiekowych, których płuca nie są jeszcze w pełni rozwinięte. Szacuje się, że nawet ćwierć pogłowia cieląt przebywa chorobę w pierwszym roku życia. BRD prowadzi do upadków i w dorosłości do zmniejszonej produkcji mleka, zaburzonej płodności i przyrostów u bydła mięsnego.
Okres inkubacji choroby trwa od 24 do 72 godzin, w związku z czym może się rozprzestrzenić w stadzie, zanim pojawią się pierwsze objawy, takie jak kaszel, wydzielina z nozdrzy, duszności.
Szybki test w oborze
Naukowcy z Uniwersytetu Purdue opracowali test do wykonania na gospodarstwie, który dostarcza wyniki w ciągu godziny od pobrania prób, bez potrzeby badania w laboratorium.
– Chcieliśmy sprawdzić, czy technologia jest wystarczająco odporna, żeby użyć jej na gospodarstwie – powiedział Mohit Verma , doktor inżynierii rolniczej i biologicznej, który kierował badaniami, zaznaczając, że największy problem może wynikać z braku czystości i sterylności, w porównaniu do laboratorium – Nie byliśmy nadmiernie ostrożni w kwestii czystości, ponieważ chcemy, aby test był łatwy w użyciu. Choroba układu oddechowego może szybko przenosić się ze zwierzęcia na zwierzę i może być wyniszczająca. Szybka diagnoza prowadzi do właściwego leczenia i ogranicza niepotrzebne stosowanie antybiotyków.
Zespół opracował też łatwą metodę odczytu wyniku testu – czytelną zmianę koloru z czerwonego na żółty. Naukowcom zależało, żeby test sprawdził się dobrze w terenie, w rękach hodowców i lekarzy weterynarii.
Zidentyfikowanie patogenu na podstawie pH
Jak zaznaczają naukowcy, BRD odpowiada za połowę wszystkich upadków bydła w Ameryce Północnej i kosztuje 900 milionów dolarów rocznie. Co więcej, nie jeden, ale kilka szczepów bakterii i wirusów może powodować chorobę, co utrudnia skuteczne leczenie.
– Pewne bakterie wywołujące BRD stały się oporne na niektóre antybiotyki – powiedział Verma – Niestety, ponieważ standardowy test może potrwać kilka dni, hodowcy muszą wprowadzić leczenie stada, zanim poznają odpowiedzialny za chorobę patogen. Może to prowadzić do wyboru nieskutecznego antybiotyku lub nadużywania antybiotyków.
Technologia stworzona przez zespół identyfikuje trzy spośród czterech szczepów bakterii najczęściej wywołujących BRD, Pasteurella multocida, Mannheimia haemolytica i Histophilus somni.
Jak działa test? Pobiera się wymaz z nosa i patyczek umieszcza się w małej fiolce, w której są już odpowiednie odczynniki, służące jako biosensory. Kluczowym elementem badania jest podgrzanie próbki. Jak wykonać je na gospodarstwie? Naukowcy zaczerpnęli pomysł z kuchni, a dokładniej z gotowania metodą sous vide. Polega ona na tym, że produkt umieszcza się w hermetycznie, próżniowo zamkniętym pojemniku (często folii) i gotuje dłużej i w niższej temperaturze, niż przy klasycznym gotowaniu – temperatura powinna wynosić 65 stopni Celsjusza.
Tak samo wygląda podgrzewanie próbki – fiolkę należy umieścić w łaźni wodnej (wystarczy garnek i termometr), która umożliwi zajście odpowiednich reakcji chemicznych. W przypadku, gdy którykolwiek z trzech szczepów bakterii jest obecny, test zmienia kolor. W uproszczeniu, obecność DNA bakterii zmienia pH testu, co powoduje zmianę koloru. Przewagą tej metody jest to, że nie wymaga czasochłonnego, kosztownego przetwarzania w laboratorium, a wynik jest gotowy po ok. godzinie.
Potencjał rozwojowy w czasach pandemii
Kolejnym krokiem w dążeniu do uproszczenia technologii i zwiększenia dostępności dla weterynarzy i rolników jest opracowanie papierowych pasków testowych, które mogłyby identyfikować obecność kilku różnych patogenów. Naukowcy planują również zastosowanie tego samego sposobu do testów na inne choroby zakaźne u bydła i świń oraz wykrywania możliwego skażenia żywności.
Jak mówi koordynator projektu, bazowe zasady działania testu są wszechstronne, wystarczy zmienić kilka czynników, żeby dopasować próbki do innych patogenów.
Co ciekawe, w równolegle działającym aktualnie projekcie, Verma i jego zespół wykorzystują tę samą technologię do testów na COVID-19, opierających się na pobieraniu śliny.
al na podst. Purdue.edu, BeefMagazine
fot. YouTube/Purdue Agriculture, Purdue University/T.Campbell
