H2020 MASTER Proiektua: Mikrobiomaren aplikazioak elikadura-sistema jasangarrietarako teknologien eta enpresen bidez
- Mota Proiektua
- Egoera Bete
- Exekuzioa 2019 -2023
- Esleitutako Aurrekontua 10.950.171,9 €
- Eremua Europeo
- Finantza-iturri nagusia Horizonte 2020
- Proiektuaren webgunea Proyecto MASTER
Mikroorganismoek gure planetako ia nitxo ekologiko guztiak menderatzen dituzten arren, azken 10-15 urteetan bakarrik hasi gara hobeto ulertzen mikrobio-komunitateen (mikrobiomak) osaera eta funtzioa, DNA sekuentziazio handiko teknologietan (HTS) egindako aurrerapen nabarmenei esker. Ikuspegi hauek mikrobiomen analisi integrala ahalbidetu dute lehen aldiz. HTS teknologiak erabiliz hasierako jakin-minak bultzatutako mikrobiomaren ikerketaren ondoren, arloa eboluzionatu egin da lortutako ezagutzak aprobetxatzeko, eta horrek mikrobiomaren karakterizazioan eta modulazioan zentratutako milaka milioi dolarreko industria berri bat garatzera eraman du.
Inbertsio horren gehiengo zabala arlo klinikora bideratu da. Aitzitik, askoz gutxiago dakigu elikadura-kate konplexuetako mikrobiomei buruz, eta horrek zaildu egiten du elikadura-kateko datu mikrobianoak aprobetxatzea elikadura-sistema jasangarriagoak eta produktu eta aplikazio berritzaileak garatzeko. Hau gertatzen da elikadura-kate osoan mikrobioek duten garrantzia agerikoa izan arren. MASTERrek ikuspegi integrala hartuko du potentzial komertzial handiko produktu, elikagai, zerbitzu edo prozesu mikrobiano espezifikoak garatzeko. Produktu hauek gizarteari mesede egingo diote, elikagaien kantitatea, kalitatea eta segurtasuna hobetuz hainbat elikagai-katetan, besteak beste, itsaski, landare-oinarritutako, lurzoruko, errumen-oinarritutako, haragi-oinarritutako, garagardogintzako, landare-oinarritutako eta hartzitutako elikagaietan.
Horretarako, elikagai-kateari lotutako datu mikrobianoak aterako dira, elikagai-kateetan zehar mikrobiomen arteko elkarrekintzak identifikatzeko datu handiak kudeatzeko tresnak garatuko dira, eta jasangarritasuna eta zirkulartasuna sustatzen dituzten aplikazioak sortuko dira, hondakinen kudeaketan eta klima-aldaketaren arintzean laguntzen dutenak. Mikrobioen ezagutza erabiliko dugu arrainen, landareen, lurzoruaren, animalien eta gizakien osasuna eta erresilientzia nabarmen hobetzeko, trebetasun eta gaitasun profesionalak hobetzeko eta elikagaien sektorean eta bioekonomian lanpostu berriak sortzea laguntzeko.
Landareen Mikrobioma Menperatzea: Mikrobioman oinarritutako irtenbideak garatzen ditugu bazka-laboreetan ekoizpena hobetzeko, kalitatea optimizatzeko eta gaixotasunak kontrolatzeko. Landareen hazkuntza sustatzen duten anduiekin, landareen biokontroleko anduiekin eta garatutako formulazioekin egindako entseguek mikroorganismo hauen bateragarritasuna eta eraginkortasuna ebaluatu zituzten. Mikorriza oinarri duen bioongarrirako pellet formulazio bat garatu eta merkatuan sartu zen. Aurrerapenak egin ziren patogenoak detektatzeko eta kolonizazio-eraginkortasuna aurreikusteko mikrobioman oinarritutako diagnostiko-tresna baten garapenean. Itsas mikrobioma menperatzea: Mikrobioman oinarritutako irtenbide berriek akuikultura-elikagai jasangarrien efektu onuragarriak areagotzea ekarri dute. Probiotikoen anduien eragina arrainen hazkuntzan zehaztu zen.
Horrez gain, probiotikoekin eta gabe elikatutako izokin atlantikoen xerren kalitatea eta balio sentsorialak ebaluatu ziren. Emaitza itxaropentsuak ere lortu ziren, akuikultura-sistemetan patogenoak detektatzeko protokolo azkar bat eraikitzeko lagunduz. Errumenaren mikrobioma menperatzea: Errumenaren mikrobioma manipulatuz, MASTERrek hausnarkarien ekoizpena hobetu zuen, metanoaren isuriak murriztuz eta haragi eta esneki osasungarriak eskainiz. Animalia kopuru handia aztertu zen hazkuntzak, hainbat pentsu-gehigarrik eta mikrobiomaren modulatzaileek pentsu-eraginkortasunean eta metano-isurietan duten eragina ikertzeko, errumeneko mikrobioma fenotipoekin lotuz. Honek hainbat ikuspegi nabarmendu zituen, banaka edo konbinatuta, eskala handiagoan ezartzea merezi dutenak.
Bizitzaren hasieran errumeneko mikrobioma modulatzearen onurak osasunerako eta ongizaterako ere zehaztu ziren, eta, aldi berean, errumeneko jarduera mikrobianoaren eredu matematikoak garatu ziren metanoa kontrolatzeko estrategia gehigarriak aurreikusteko eta diseinatzeko. Elikagaien Mikrobiomak eta Giza Hesteen Osasuna MENSUATZEA: Elikagaien industriari mikrobiomaren mapaketa-prozedura eguneratuak eskaintzen dizkiogu elikagaiak prozesatzeko lerroetan zehar dauden kutsatzaile mikrobianoak ikertzeko, eta horiek elikagaien kalitatea eta segurtasuna hobetzeko, itxaron-aldiak murrizteko eta elikagaien xahuketa murrizteko erabil daitezke. Ekimen honi esker, datu-base berri eta integral bat sortu zen, eta horri esker, DNA sekuentziazioan oinarritutako metodoek elikadura-katean dauden mikroorganismoak zehaztasun handiagoz identifika ditzakete. Beste ikerketa batean, elikagai-hondakinetatik elikagai eta pentsu osagai berriak garatu ziren, eta, aldi berean, itsaski eta haragientzako biokontserbazio estrategia berriak garatu ziren.
Mikrobioma eta dietaren datuak ere aztertu ziren, dietaren eta hesteetako mikrobiomaren arteko harremana aztertuz eta hartzitutako elikagaien garrantzia azpimarratuz, probiotiko potentzialen bakterioen iturri gisa. MASTER Arauak: Elikagai-kateko mikroorganismoak aztertzeko ikuspegi bateratu bat sortzen dugu eta ingurune desberdinetako laginen mikrobioma prozesatzeko eta DNA sekuentziazio mota desberdinetarako balioztatutako metodoak estandarizatzen ditugu. Elikagai-kateko datu metagenomikoak profilatzeko bioinformatika-lan-fluxu bat garatu eta inplementatu zen. Bi datu-base sortu ziren: CuratedFoodMetagenomicDatabase (publikoki eskuragarri dauden elikagai/elikagaien ekoizpenaren metagenoma guztiak dituena, MASTER datuak barne) eta foodGenVir (intereseko ezaugarriekin lotutako mikrobio-andui edo gene indibidualen mailan). Protokoloak eta datu-baseak laster egongo dira eskuragarri web atari ireki batean, proiektua amaitu ondoren (DOMINO proiektuaren bidez zabalduko dena), eta etorkizunean elikagaien mikrobiologia probak iraultzeko ahalmena dute.
Mikroorganismoak nitxo ekologiko guztietan daude: ukitzen ditugun gainazaletatik hasi eta jaten ditugun elikagaietaraino, eta baita gure barruan ere, eta horietako asko ezinbestekoak dira gure osasunerako. Lehen, zientzialariek agar plakak eta mikroskopioak erabiltzen zituzten mikroorganismo hauek aztertzeko, baina orain DNA sekuentziazio teknologiak erabiltzen ditugu mikrobio-komunitateen osaera eta funtzio potentziala argitzeko.
Europa osoko zientzialariek, H2020 MASTER Berrikuntza Ekintzaren esparruan, teknologia hauek erabili dituzte elikadura-kate anitzetako mikrobiomak mapatzeko, elikadura-sistema seguruagoak, kalitate handiagokoak, osasuntsuagoak eta jasangarriagoak garatzeko datuak lortuz. Gure ikertzaileek mikrobioma-datu hauek atera dituzte, datu handiak kudeatzeko tresnak garatu dituzte, elikadura-kateetako mikrobiomen arteko harremanak identifikatu dituzte eta iraunkortasuna sustatzen duten eta hondakinen kudeaketan eta klima-aldaketaren arintzean laguntzen duten aplikazioak sortu dituzte. MASTERrek produktu eta aplikazio berritzaileak sortu ditu, besteak beste, mikrobiomarentzat egokiak diren produktuak, elikagaiak eta pentsuak, zerbitzuak eta prozesuak.
Mikroorganismoek gure planetako ia nitxo ekologiko guztiak menderatzen dituzten arren, azken 10-15 urteetan baino ez gara hasi mikrobioen komunitateen (mikrobiomak) osaera eta funtzioari buruzko ezagutza lortzen, DNA sekuentziazio handiko teknologietan (HTS) egindako aurrerapen nabarmenei esker. Ikuspegi hauek mikrobiomen analisi integrala ahalbidetu dute lehen aldiz. HTS teknologiak erabiliz hasierako jakin-minak bultzatutako mikrobiomaren ikerketen ondoren, arloa eboluzionatu egin da emandako ezagutzak aprobetxatzeko, eta horrek mikrobiomaren karakterizazioan eta modulazioan zentratutako milaka milioi dolarreko industria berri bat garatzera eraman du.
Inbertsio honen gehiengo zabala arlo klinikoan egin da. Aitzitik, askoz gutxiago dakigu elikadura-kate konplexuetako mikrobiomei buruz, eta horrek zaildu egiten du elikadura-kateko mikrobioma-datuak aprobetxatzea elikadura-sistema jasangarriagoak garatzeko eta produktu eta aplikazio berritzaileak ekoizteko. Hau gertatzen da elikadura-kate osoan mikrobioek duten garrantzia agerikoa izan arren. MASTERrek ikuspegi integrala hartuko du mikrobiomako produktuak, elikagaiak/pentsuak, zerbitzuak edo prozesuak garatzeko, merkataritza-potentzial handia dutenak, gizarteari mesede egingo diotenak, elikagaien kantitatea, kalitatea eta segurtasuna hobetuz hainbat elikagai-katetan, besteak beste, itsaskiak, landare-oinarritutakoak, lurzoruan oinarritutakoak, errumenean oinarritutakoak, haragia, garagardogintza, landare-hondakinak eta hartzitutako elikagaiak.
Horretarako, elikadura-katearekin lotutako mikrobioma-datuak aztertuko dira, elikadura-kateetan zehar mikrobiomen arteko elkarrekintzak identifikatzeko datu handiak kudeatzeko tresnak garatuko dira, eta jasangarritasuna eta zirkulartasuna sustatzen dituzten aplikazioak sortuko dira, hondakinen kudeaketan eta klima-aldaketaren arintzean laguntzen dutenak. Mikrobiomaren ezagutza erabiliko dugu arrainen, landareen, lurzoruaren, animalien eta gizakien osasuna eta erresilientzia nabarmen hobetzeko, trebetasun eta gaitasun profesionalak hobetzeko eta elikagaien sektorean eta bioekonomian lanpostu berriak sortzea laguntzeko.
Mikroorganismoak nonahi ugaltzen dira, baita gure barruan ere. Mikroorganismoetan oinarritutako irtenbide aitzindariek osasuna sustatzen, hondakinak murrizten eta nekazaritza optimizatzen duten elikagai eta pentsu jasangarrien bidea zabaltzen dute. Mikrobioma izeneko mikroorganismoen multzoak, hala nola bakterioen, onddoen eta birusen multzoak, gure ongizatean eragina du, digestiotik hasi eta erantzun immunologikoraino dena eraginez. Mikrobiomak nekazaritza-elikagaien sistema guztietan ere existitzen dira.
Mikroorganismo hauek eta elkarren artean eta ingurunearekin dituzten elkarrekintza konplexuak ulertzea ezinbestekoa da elikagaien ekoizpen seguruagoa eta iraunkorragoa bermatzeko. Mikrobiomaren Mapaketarako Prozedura Koherenteak EBk finantzatutako MASTER proiektuak itsasoko, landareetako, lurzoruko, errumeneko eta elikagaietako mikrobiomen arteko harreman korapilatsuak deszifratzean jarri zuen arreta. «Mikrobioman oinarritutako DNA sekuentziazio teknologiak erabiliz, helburu nagusia nekazaritza-elikagaien kateen eta haiek ekoizten dituzten elikagaien eta pentsuen kalitatea, iraunkortasuna eta osasuna sustatzeko gaitasuna hobetuko zituzten sistemak diseinatzea zen», azaldu du Paul Cotter proiektuaren koordinatzaileak. Horretarako, mikrobiomaren analisi koherentea bermatzeko eta elikadura-kate osoan zehar alderagarritasuna mantentzeko, partzuergoak laginak biltzeko, kontserbatzeko eta biltegiratzeko prozedurak estandarizatu zituen. Analisi-prozesuaren etapa guztietan prozedura funtzionamendu estandarrak garatzeak errore potentzialak minimizatu zituen, alborapena eta datuen interpretazio okerrak saihestuz.
Teknologia berria Zehatzago esanda, MASTERrek protokolo berri bat eta DNA erauzketa kit bat garatu ditu DNAn oinarritutako mikrobiomaren analisietarako laginketa eraginkorra errazteko, mikroorganismoen presentzia txikia dela eta zaila den kasuetan ere. Azpimarratzekoa da protokolo hau elikagaiak prozesatzeko ingurune desberdinetako milaka laginetan aplikatzeak CuratedFoodMetagenomics datu-basea sortzea ekarri zuela, industriak elikagaietan dauden mikroorganismoak zehaztasunez detektatzeko erabil dezakeen baliabide baliotsua. Tresna hauek DNA sekuentziazio tresna azkar eta eramangarri batekin konbinatuta erabil daitezke mikroorganismo problematikoak detektatzeko. Elikagai eta pentsuen ekoizpena hobetzea Landareen mikrobiomek patogenoen aurkako landareen defentsa-mekanismoak indartzeko eta landareen hazkundea sustatzeko duten funtsezko eginkizuna aitortuz, zientzialariek artoa bezalako laboreetan onddoen patogenoei aurre egiteko andui mikrobianoak eta belarraren kalitatea hobetzeko bioongarriak garatu dituzte.
Akuikulturan, mikrobioman oinarritutako irtenbideek, probiotiko anduiak eta biokontserbagarriak barne, emaitza itxaropentsuak erakutsi dituzte arrainen hazkuntza eta xerren kalitatea hobetzeko. MASTERrek behien, ardien eta ahuntzen bezalako hausnarkarien mikrobioman ere sakondu zuen. Mikrobioma hau oso garrantzitsua da, bere osaeraren arabera, animalien pentsuetatik proteinak eta beste mantenugai batzuk ateratzeko gaitasunean eragina izan dezakeelako, eta berotegi-efektuko gasen isurketetan ere laguntzen duelako (batez ere metanoa). «Hausnarkarien mikrobioma modulatzeak ingurumen-inpaktua murriztu dezake eta haragi eta esneki iraunkorrak eta kalitate handiagokoak ere sor ditzake», dio Cotterrek.
Janari-hondakinak konpontzea eta haratago Munduko janari-hondakinak, elikagai-ekoizpen osoaren ia herena direnak, elikagaiak prozesatzeko teknologiaren bidez jorratu ziren, hondakinak osagai onuragarri bihurtzeko. Ikertzaileek hartzidura ere aztertu zuten kontserbazio-metodo natural gisa. «Bakterio onuragarrietan aberatsak diren hartzitutako elikagaiek elikagaien kalitatea, segurtasuna eta digestioa hobetzen dituzte, eta osasunerako onurak eskaintzen dituzte», azaldu du Cotterrek. Hainbat elikagai hartzituren azterketa sakon batek ateak irekitzen ditu atributu horietarako optimizatutako elikagai berrietarako. Cotterrek azpimarratzen du: «20 berrikuntza baino gehiago sortu dira MASTERretik, bakoitza bere potentzial izugarriagatik identifikatuta». Aurrera begira, MASTER partzuergoak EBko proiektu berrietan ikerketa jarraituko du, hala nola DOMINO eta HoloRuminant, arlo garrantzitsu hauetan aurrerapen iraunkorra eta jarraitua bermatuz.
Mikorriza onddo arbuskularrak eta biokontrol bakterioak aplikatzeko formulazio berriak garatu eta probatu ziren, hainbat emaitza positibo lortuz. ONT teknologiak lurzoruan patogenoak detektatzeko duen potentziala ere agerian geratu zen, eta bioinformatika tresna berriak ezarri ziren. Aurrerapen handiak egin dira akuikultura-elikagai jasangarriak optimizatzeko orduan. Aurrerapenak egin dira akuikultura-sistemetan arrain-patogenoak azkar detektatzeko prozesuan.
Ondorio sozioekonomiko eta sozial posibleen artean, akuikulturan arrain-irinarekiko mendekotasun txikiagoa eta pentsuen erabilera eraginkorragoa daude. Hausnarkariekin egindako ikerketek metano isuri gutxiagorekin animaliak hazteko potentziala erakutsi dute, eta frogatu dute dieta-esku-hartze ugarik metano isuriak are gehiago murriztu dituztela, produktibitatea handitu dutela eta/edo produktu nutritiboak bermatu dituztela. Hidrogenoa birbideratzeko eta metano isuriak murrizteko konposatu fenolikoak erabiltzea, animaliari energia gehiago emanez, oso itxaropentsua da. Gainera, mikroalgak bildotsen dietan sartzeak osasunerako onurak erakutsi zituen (omega-3 eduki handiagoa), metano isuriak murriztuz. Modelizazioan egindako aurrerapenek hausnarkarientzako nutrizio-estrategia berritzaileak ekarriko dituzte, metanoa arintzeko eta animalien osasuna eta produktibitatea maximizatzeko helburuarekin. MASTERrek elikagaien industriako mikrobiomak mapatzeko prozedura balioztatuak garatu ditu, prozesuen optimizazioa, hondakinen murrizketa eta elikagaien kalitatea eta segurtasuna hobetzea sustatuz.
Elikagaien, mantenugaien, mikroorganismoen eta gizakiaren hesteetako mikrobiomaren arteko interkonexioen mapa bat ezarri zen, eta horrek gizakien osasunerako onuragarriak diren dieta-gomendioak ematen lagunduko du. MASTERrek aurrerapen handiak egin ditu itsaski eta haragiaren biokontserbazio estrategiak eskaintzeko. Garagardotegiko eta fruta-hondakinen jarioak balorizatzeko prozedurak ere garatu dira, elikagaiak eta osagaiak ekoizteko. Osagai balorizatuek gizakien hesteetako mikrobiotan duten eragin positiboa in vitro koloneko ikerketetan balioztatu da. MASTERren barruan protokolo harmonizatuak, komunitate simulatu bat eta prozesu analitiko automatizatuak garatzeak, bereziki elikagaiekin lotutako ekosistemei eskainiak, elikagai-katearen sekuentziazio-teknologien estandarizazioa eta potentziala hobetuko ditu.
MASTER datu-base berriek elikagaiekin lotutako mikrobioma-profilak eskaintzen dituzte datu osagarriekin, eta birulentziarekin, patogenizitatearekin, usteltze-potentzialarekin eta erresistentzia antimikrobianoarekin lotutako andui edo geneekin, eta horiek ezinbestekoak izango dira sekuentziazio-teknologien epe luzerako aplikaziorako elikagaien analisietan. Datu-base berritzaileak dira eta doan eskuragarri egongo dira. Emaitza hauek ondorio garrantzitsuak izango dituzte, elikadura-kateekin lotutako mikrobiomen ulermena hobetuz eta gizarte-erronka nagusiei aurre eginez, besteak beste, elikagaien eta nutrizio-segurtasuna, osasuna eta ongizatea, elikagaien hondakinen kudeaketa eta klima-aldaketara egokitzapena eta arintzea.
- TEAGASC - AGRICULTURE AND FOOD DEVELOPMENT AUTHORITY
Lotutako proiektuak
