Un videogioco potrebbe aiutare a sradicare un veleno cancerogeno? Un nuovo progetto sta dando ai normali giocatori la possibilità di risolvere un enigma biologico, potenzialmente portando a nuovi modi per rendere più sicura la nostra offerta di cibo.
Le aflatossine, i prodotti cancerogeni delle muffe che crescono su colture agricole come mais e arachidi, sono un flagello nei paesi in via di sviluppo. Mangiare colture contaminate da aflatossina può causare avvelenamento acuto e morte. Ma un'esposizione a basso livello per un lungo periodo di tempo può causare problemi al sistema immunitario, arrestare la crescita dei bambini ed essere un importante fattore di rischio per il cancro al fegato. Mentre paesi ad alto reddito come gli Stati Uniti selezionano le colture per la presenza di aflatossine, circa 4, 5 miliardi di persone, in gran parte nei paesi a basso reddito, sono ancora a rischio.
Sebbene il problema sia stato riconosciuto da oltre 50 anni, i ricercatori devono ancora trovare una soluzione completa. Ora, un progetto, sponsorizzato dalla Mars, società di caramelle incorporata in collaborazione con diverse organizzazioni non profit e università, mira a portare avanti la ricerca trovando un enzima che può degradare le aflatossine. Sperano di farlo toccando l'amore naturale degli umani per i giochi e la risoluzione dei problemi.
Il team ha caricato una serie di puzzle sull'aflatossina su Foldit, una piattaforma di gioco che consente agli utenti di sperimentare la piegatura di diverse strutture proteiche. Piegare le proteine in adeguate strutture tridimensionali con potenziali usi nella vita reale richiede capacità di ragionamento spaziale e di adattamento dei modelli, il che rende il processo maturo per la gamificazione: il cofondatore di Foldit una volta lo descrisse come "come Tetris sugli steroidi".
Agli utenti di Foldit è stato dato inizialmente un enzima potenzialmente dannoso per l'aflatossina e hanno il compito di migliorare l'enzima per neutralizzare al meglio la tossina. Le migliori cinque o dieci soluzioni verranno poi sintetizzate e poi testate all'Università della California, Davis. Tutte le informazioni rimarranno di dominio pubblico. Il team spera che sfruttare il potenziale dei non esperti li aiuterà a raccogliere soluzioni inaspettate, pensando fuori dagli schemi nel modo in cui i computer non possono ancora.
"In sostanza, il videogioco sta cercando di catturare l'immaginazione umana di" ciò che potrebbe essere "per la struttura proteica", afferma Justin Siegel, chimico di UC Davis coinvolto nel progetto. "Fornisce feedback in tempo reale sulla probabilità che la struttura come immaginata dal giocatore sarebbe fisicamente possibile."
Foldit, sviluppato da scienziati informatici dell'Università di Washington e della Northeastern University, è stato utilizzato con successo nella ricerca sulla salute in precedenza. Nel 2011, gli utenti di Foldit hanno impiegato tre settimane per scoprire la struttura di un enzima che aiuta la riproduzione del virus dell'AIDS, aprendo la strada a potenziali nuovi trattamenti. Era un problema che sconcertava gli scienziati da un decennio.
L'aflatossina è stata con gli umani per migliaia di anni, ma non è stata identificata fino al 1960, quando migliaia di tacchini negli allevamenti di pollame inglesi iniziarono ad ammalarsi e morire senza una causa ovvia. Gli scienziati hanno definito il problema "malattia di Turchia X" e alla fine lo hanno collegato al pasto di arachidi importato dal Brasile. Si è scoperto che il mangime era contaminato da un tipo di muffa chiamato Aspergillus flavus, i cui metaboliti velenosi divennero noti come aflatossine.
La ricerca alla fine ha scoperto che due muffe, Aspergillus flavus e Aspergillus parasiticus, erano principalmente responsabili della produzione di aflatossina. Questi stampi prosperano in condizioni calde e umide e possono contaminare le colture sul campo, durante il raccolto e durante lo stoccaggio. Crescono su una serie di colture di base, tra cui mais, arachidi, miglio, grano, semi di cotone e noci. Possono anche contaminare il latte e altri prodotti caseari se gli animali mangiano mangimi ammuffiti.
Molti paesi, compresi gli Stati Uniti e le nazioni dell'UE, hanno standard rigorosi per la quantità massima di aflatossine consentita negli alimenti e nei mangimi. Ma molti paesi in via di sviluppo hanno standard minori o nessuno, o hanno difficoltà a regolare gli standard che hanno. I residenti che consumano cibi contaminati coltivati localmente subiscono entrambi gli effetti immediati: un focolaio di aflatossicosi del 2004 (avvelenamento da aflatossina acuta) ha ucciso 125 persone nelle zone rurali del Kenya e conseguenze a lungo termine persone esposte ad aflatossine che hanno anche l'epatite B (che è molto comune nella paesi in via di sviluppo) hanno un rischio di cancro al fegato circa 30 volte superiore al normale.
"Quando ci pensi, viene in mente la parola 'peste'", afferma Howard Shapiro, Chief Agricultural Officer di Mars, Incorporated.
L'aflatossina è anche un onere economico. Poiché i paesi sviluppati non accetteranno alimenti contaminati, gli agricoltori perdono milioni di dollari in entrate derivanti da spedizioni respinte e valori di coltura ridotti. L'esportazione di arachidi, un tempo fiorente in molti paesi africani, è fortemente diminuita dagli anni '70 a causa dei timori di aflatossina.
Il problema può essere parzialmente gestito con adeguate tecniche di raccolta e conservazione, sebbene a volte queste siano fuori dalla portata dei piccoli agricoltori. Le attuali ricerche sul controllo dell'aflatossina riguardano piante resistenti all'allevamento, che utilizzano varietà di muffe non tossiche per competere con quelle tossiche e trattamenti chimici che uccidono l'aflatossina. Ma nulla ha ancora fornito qualcosa come una soluzione completa.
Mars, Incorporated, che ogni anno attraversa tonnellate di arachidi, mais e altri alimenti di base in caramelle come M & M e Snickers, si è da tempo preoccupata dei problemi di aflatossina. Ad un certo punto, afferma Shapiro, circa il 70% delle spedizioni da una particolare catena di approvvigionamento sono state respinte a causa della contaminazione. Shapiro e il suo team hanno lavorato sull'allevamento di colture resistenti all'aflatossina, un progetto che spera vedrà risultati tra i cinque e gli otto anni. Spera che il progetto FoldIt porterà presto i suoi frutti. Gli enzimi scoperti dagli utenti di Foldit potrebbero contribuire a portare a nuovi composti per il controllo dell'aflatossina in vari punti del processo di crescita e conservazione, lavorando potenzialmente in sinergia con piante resistenti più avanti.
"Penso che questo potrebbe essere un grande passo avanti", afferma Shapiro. “Se siamo fortunati, questo non è solo per Marte. Questo è uno sforzo globale. "
