A Ciência da Análise de Microbioma:Detetives de DNA Enfrentam a Cadeia de Fornecimento

O tipo de técnica forense que os detetives há muito utilizam para solucionar crimes pode agora ser usado para identificar a origem dos produtos manufaturados na cadeia de abastecimento.

Phylagen é uma empresa de análise de dados com sede em São Francisco que desenvolveu uma plataforma para rastrear bens e materiais de volta à fazenda, depósito ou fábrica. A ferramenta se baseia em microbiomas, tipos únicos de micróbios que ocorrem naturalmente em todo o mundo. A informação genética codificada nesses micróbios cria o equivalente a uma impressão digital biológica.

A tecnologia pode ser aplicada a uma ampla variedade de produtos, incluindo alimentos, têxteis e, talvez o mais importante, produtos falsificados. Hoje, os cientistas de dados podem examinar, digamos, a poeira de um tênis esportivo e determinar com segurança a fábrica exata onde ele foi fabricado. Segundo a cofundadora e diretora executiva da Phylagen, Jessica Green:“O microbioma ambiental é o maior conjunto de dados inexplorado do planeta.”

Antes de fundar a Phylagen, Green foi professora na Universidade de Oregon, onde pesquisou o mapeamento genético e a ciência do microbioma. Juntando essas duas disciplinas, seu laboratório investigou como várias espécies de microorganismos, incluindo bactérias, fungos e vírus, variam de um lugar para outro.

Outros pesquisadores trabalharam em uma plataforma semelhante com base no exame de pólen. Mas Green e sua equipe foram capazes de sequenciar não apenas o gene do pólen, mas também outros organismos que o cobriam.

O resultado é uma ferramenta que pode ser usada para diversos fins, incluindo rastrear a origem dos alimentos contaminados até a fazenda ou planta de processamento, garantir que os materiais sejam produzidos em fábricas autorizadas, prevenir a falsificação e até mesmo combater o terrorismo.

Os cientistas concluíram o mapeamento do genoma humano em 2003. Só recentemente, no entanto, o custo do sequenciamento de DNA caiu para um ponto que se tornou economicamente viável para o uso diário por fabricantes e cadeias de suprimentos globais. E o preço da tecnologia continua caindo praticamente semana a semana, diz Green.

O custo do hardware também está caindo, à medida que a facilidade de uso melhora. Quando Green fundou a Phylagen em 2014, os sequenciadores portáteis não existiam no mercado. Desde então, o tamanho do equipamento diminuiu drasticamente. Ao mesmo tempo, os avanços na inteligência artificial e no aprendizado de máquina tornaram os dispositivos mais inteligentes e eficazes.

Phylagen está criando um mapa microbiano, exibindo todas as informações genéticas que estão codificadas em locais em todo o mundo. O ar em uma fábrica específica, por exemplo, conterá partículas invisíveis de poeira que apresentam um perfil único. Ao converter o material genético em dados de sequência - essencialmente, uma série de letras que constituem o código genético de todas as coisas vivas - o Phylagen gera um código de barras que ocorre naturalmente para cada local.

O material genético acompanha o produto manufaturado mesmo quando ele segue para um centro de distribuição e é embalado. Para produtos agrícolas que passam por fermentação, a empresa aplica um conjunto diferente de algoritmos derivados do aprendizado de máquina. Um produto alimentar pode ser rastreado até a fazenda - até mesmo uma parte específica dessa fazenda - examinando o material genético único que reside no solo.

Green também prevê o uso de análises de microbioma para confirmar a presença de minerais de conflito - aqueles extraídos em partes da República Democrática do Congo, por exemplo - em produtos manufaturados. Investigações semelhantes poderiam identificar o uso de óleo de palma derivado de operações não sustentáveis ​​e locais envolvidos em violações de direitos humanos.

Green acredita que o uso de análises de microbioma poderia ter evitado tragédias passadas, como o colapso do complexo fabril Rana Plaza em Bangladesh em 2013, que causou a morte de 1.134 trabalhadores e feriu aproximadamente 2.500 outros. A instalação estava operando como um empreiteiro não autorizado e não divulgado para uma série de grandes marcas de vestuário.

O filágeno ainda está nos estágios iniciais de desenvolvimento. Em fevereiro, anunciou US $ 14 milhões em financiamento da Série A, liderado por vários fornecedores de capital de risco. O dinheiro será gasto na expansão do banco de dados de serviços e microbiomas da empresa, diz Green.

Phylagen se recusou a divulgar seus clientes atuais, mas diz que eles incluem "grandes marcas e varejistas norte-americanos que estão atualmente implantando a solução da empresa em locais de fabricação em todo o mundo".

Em sua forma atual, a tecnologia está sendo aplicada ao varejo e artigos de vestuário. Green vê uma “tremenda oportunidade” de parceria com marcas que investem em outros mercados, incluindo alimentos e agricultura. Por enquanto, no entanto, a Phylagen pretende expandir suas implantações em bens de consumo embalados.

Green vê mais valor na capacidade eventual da tecnologia de ajudar os agricultores a entender quais tipos de micróbios estão afetando seus produtos. As informações podem ser usadas para melhorar a qualidade e a segurança, diz ela.

Phylagen está “no bom caminho” para criar um mapa do microbioma do mundo, diz Green. Conforme o banco de dados se expande, ela espera que a tecnologia encontre aplicativos adicionais na análise de risco preditiva.

“Não consigo pensar em uma plataforma onde isso não seja relevante”, diz ela.