Una prueba rápida de ADN permite mejorar los cultivos

Es una tecnología desarrollada por una startup brasileña con aportes de la FAPESP y hace posible detectar la presencia de microorganismos causantes de enfermedades en las plantaciones de eucaliptos, en la soja en granos, en las hojas y en el aire

Por Roseli Andrion  |  FAPESP Investigación para la Innovación – Todos los seres vivos poseen ácido desoxirribonucleico (ADN) en el núcleo de sus células, que contiene la información genética de los organismos. Nada más natural entonces que analizar estas moléculas con el fin de detectar la presencia de blancos biológicos en los campos y mejorar los procesos del agronegocio, un segmento que padece los ataques de microorganismos.

Y esto es lo que hace la startup de biotecnología Doroth. La empresa tiene su sede en la ciudad paulista de Piracicaba, en la región sudeste de Brasil, y es una de las primeras en producir test rápidos con amplificación isotérmica mediada por bucle (LAMP) integrada a chips microfluídicos. Esta tecnología permite detectar mutaciones, polimorfismos de un solo nucleótido –variaciones en la secuencia o SNPS, en inglés–, genes transgénicos, genes resistentes y barcodings (secuencias cortas de pares de bases) directamente en el ADN. Asimismo, todo el protocolo de extracción del ADN de la muestra se inserta en chips, lo que vuelve a esta solución un 100 % libre de la necesidad de estructuras de laboratorio o de la labor de técnicos capacitados. De este modo, es posible identificar blancos biológicos en los cultivos, directamente en el lugar.

Muy similar al proceso de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) –una técnica que se volvió ampliamente conocida durante la pandemia de COVID-19–, la LAMP es el patrón oro de la identificación genética. “Un test de PCR para COVID-19 tiene actualmente una precisión superior al 99 % –dependiendo del protocolo, puede llegar al 99,6 %–, pero se lo procesa en laboratorio”, explica el ingeniero de biotecnología Rodrigo Gurdos, fundador y director de nuevos negocios de Doroth. “Nuestra solución le lleva ese grado de precisión al agronegocio, a los propios campos.”

La startup paulista es pionera en este tipo de detección y, en el marco de un proyecto apoyado por el Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (PIPE), de la FAPESP, se dedica a constatar la presencia de blancos biológicos en granos, en hojas y en el aire; pero este método puede aplicarse con cualquier tipo de muestra biológica. Entre los clientes de la empresa están las compañías Suzano, FMC Agrícola, Corteva y Genesis Group. “Corteva pretende reconocer transgénicos en las hojas para proceder al cobro de regalías”, comenta Gurdos. “Y Suzano procura detectar la presencia de la Ralstonia, una bacteria que causa la principal enfermedad de los eucaliptos, antes de que surjan los primeros síntomas.”

A su vez, FMC Agrícola pretende detectar la existencia del hongo Phakopsora pachyrhizi, el principal agente causal de enfermedades en la soja. “Este microorganismo se dispersa en forma aérea y la empresa procura detectarlo entonces en el aire, antes incluso de que las plantas se contaminen”. El objetivo es evitar que el cultivo se vea afectado por la roya asiática o roya de la soja, un mal que surgió en Asia y que actualmente se encuentra diseminado en Brasil. Esta enfermedad preocupa a los productores, pues puede ocasionar pérdidas totales de no controlársela.

Para efectuar estos test, Doroth se vale de chips microfluídicos con todos los reactivos necesarios para extraer el ADN de la muestra y aplicar la técnica LAMP. Estos chips con las muestras se insertan entonces en el aparato de Doroth. “Es como si fuese una cafetera de cápsulas: allí dentro se pone la muestra y el chip. La máquina realiza entonces todo el procesamiento en forma automatizada y sin ninguna interacción humana”. Gurdos hace hincapié en que el aparato es resistente a las condiciones peculiares del ambiente del agronegocio, lo que comprende un transporte poco delicado y altas temperaturas, entre otros factores.

El combate contra la roya asiática

La investigación que desembocó en la creación de la empresa se puso en marcha en el año 2018. “En ese entonces aspirábamos a descubrir cuáles eran el mayor cultivo y la mayor enfermedad del agronegocio. Constatamos que el mayor cultivo era el de la soja, que tenía alrededor de 43 millones de hectáreas, y la mayor enfermedad era la roya asiática”, recuerda. Como el productor no sabe cuándo llega la misma, aplica fungicidas cada 15 días para proteger la siembra, y el ciclo del cultivo de soja es de aproximadamente 110 días. “Las aplicaciones se concretan entre cuatro y cinco veces durante ese lapso. Esto representa un gasto exorbitante y desnecesario. Pensamos entonces: ¿y si supiera cuándo llega la roya al campo, podría modificar este comportamiento?”

Con base en ello, el equipo diseñó la solución. No fue fácil, pues la tecnología era muy reciente: la estaban estudiando desde 2018, pero la LAMP recién se popularizó durante la pandemia de COVID-19, en 2020. “La ventaja de la LAMP reside en trabajar con una temperatura única: a alrededor de 67 °C, produce la reacción. En tanto, la PCR depende de alteraciones cíclicas de temperatura [un proceso conocido como termociclo] y esto es sumamente difícil de reproducir fuera del laboratorio. Con la LAMP, es posible realizar test rápidos y muy precisos en el lugar.” Según Gurdos, un aparato para la ejecución de PCR puede costar 100 mil reales. “Nuestro producto cuesta una fracción de ese valor.”

Con el tiempo, el equipo descubrió otras aplicaciones de esta tecnología. “Un ejemplo de ello es la identificación de genes resistentes. Quienes combaten las malezas en sus campos suelen hacerlo con herbicidas, pero a menudo no saben cuál es el mejor producto químico. Nuestro aparato puede determinar en una hora si una especie que ataca al cultivo posee un gen resistente a una determinada molécula. De este modo, el productor puede evitar aquel principio activo y optar por uno más eficiente.”

El equipo de la startup está conformado actualmente por 16 profesionales, la mayoría posdoctores en sus áreas, lo que marca una gran diferencia en el mercado, ya que dicho perfil solo se encuentra normalmente en las universidades. “Tenemos esa estructura gracias al PIPE de la FAPESP. Esa inversión nos permite equivocarnos: esto es natural en la ciencia, pero los inversores comunes no lo entienden.”

Y la startup ya enfoca su mira hacia otros mercados. Uno de ellos es la ganadería, en la cual distintas enfermedades pueden afectar a los animales. “Podemos identificar cuál es el mejor antibiótico para aplicarles y evitar así otras contaminaciones. Aparte de ser pionera, Doroth es la única que posee actualmente la capacidad para producir estos test. Estamos en la vanguardia de esta tecnología y tenemos mucho orgullo de ser un proyecto totalmente nacional.”

Para aumentar la escala

En los próximos dos años, el objetivo de la empresa es industrializar esta solución y producirla a gran escala. “Debemos aprender a hacerlo, porque aún no existe una industria como ésta”. Luego el equipo expandirá su actuación hacia otros segmentos como la ganadería. “Es interesante porque las propias empresas nos consultan con sus dificultades. El objetivo es que lleguemos a finales de 2025 con entre 30 y 40 profesionales en el equipo.”

Y la cosa no para por ahí: la tecnología de Doroth puede también aplicarse en situaciones extremas. En caso de que haga eclosión de otra pandemia, por ejemplo, esta solución puede ser útil. “Actualmente estamos enfocados en el agronegocio, pero en una situación de emergencia, nada nos impide de emplear esta tecnología, que es totalmente nacional, en otras áreas. No es nuestro foco, pero tiene potencial de ser necesario.”

El investigador explica que Doroth perfeccionó el concepto de Lucira, la primera empresa en el mundo en efectuar pruebas rápidas para el COVID-19 con la tecnología LAMP. “Es nuestra referencia, pero, en su caso, todo el dispositivo que se aplica en los test es descartable. En el nuestro, solamente ‘la cápsula de la cafetera’ lo es”, compara.

El nombre de la firma, Doroth, es una alusión a la película El mago de Oz, pero la referencia provino de otra producción cinematográfica: el film Twister, de 1996, en el cual los científicos intentan poner sensores en tornados para prever su llegada. Cuando se fundó la empresa, su nombre era 2-seq, pero poco tiempo después quedó claro que no era una buena opción. “Twister fue la primera referencia que tuvimos de empleo de internet de las cosas [IoT] en el agronegocio. Como el aparato utilizado se llamaba Doroth, resolvimos adoptar ese nombre. Y le gusta a todo el mundo”, dice.