Uudne DNA-analüüs võimaldab tulevikus tuvastada toidu päritolu ja võltsinguid

Eesti teadlased arendavad DNA-põhist analüüsimeetodit, mille abil saab tuvastada toidu koostisosi ja määrata kindlaks toidu päritolupiirkonna.

Tartu Ülikooli bioinformaatikud koostöös Tervisetehnoloogiate Arenduskeskusega avaldasid ajakirjas Frontiers in Plant Science teadusartikli, kus näitasid, et kuumtöödeldud toidu koostisosi on DNA-analüüsi abil võimalik tuvastada juba väga väikese koguse juures. Teadlased analüüsisid kuumtöödeldud küpsiseid, millesse oli segatud väikeses koguses lupiiniseemnetest jahvatatud jahu. DNA-analüüs tuvastas lupiini usaldusväärselt ka siis, kui lupiinijahu sisaldus taignas oli ainult 0,02%.

Toit sisaldab alati DNA jälgi taimedest, loomadest ja mikroorganismidest, mida on selle valmistamisel kasutatud või millega toit või selle tooraine on kokku puutunud. DNA-analüüs võib anda väärtuslikku infot nii toidu koostise, päritolu, ohutuse kui ka tervislikkuse kohta ning teeb võltsingute ja pakendil märgitud koostisosade mittevastavuse tuvastamise tulevikus senisest palju usaldusväärsemaks. Näiteks möödunud aastal pälvisid tähelepanu juhtumid, kus oli vaja kindlaks teha mee päritolu ja eestimaise mee ehtsus. Uudne DNA-analüüs võimaldaks lahendada ka sedalaadi küsimusi.

Artikli juhtiv autor, Tartu Ülikooli molekulaar- ja rakubioloogia instituudi bioinformaatika teadur ja doktorant Kairi Raime ütles, et arendatav meetod on tubli samm edasi toiduanalüüsiks kasutatavate DNA-põhiste meetodite arengus. „Meie meetod aitab tuvastada DNA-info abil toidu tegeliku bioloogilise koostise ja päritolu ning tänu sellele tagada toidu ohutuse ja ehtsuse,“ täpsustas Raime. Kairi Raime plaanib tänavu samal teemal kaitsta ka oma doktoritöö.

Töödeldud toidus olev DNA võib olla vägagi lagunenud. Teadlased eraldasid küpsistest DNA ja analüüsisid seda DNA sekveneerimise tehnoloogiaga. Ühe küpsise analüüsiks saadi umbes 20 miljonit DNA järjestust – nende põhjal saabki bioinformaatilist analüüsi kasutades määrata, mis liikidest pärit DNA-d analüüsitavas proovis leidub. Seejuures oli põhiküsimus DNA ettevalmistamine sekveneerimiseks, sest DNA on toidus tihti lagunenud ja tuvastama peab ka väikest kogust DNA molekule.

Uuringu laboratoorse töö eest vastutanud Tervisetehnoloogiate Arenduskeskuse täppismeditsiini labori juhataja ja Tartu Ülikooli molekulaarmeditsiini vanemteadur Kaarel Krjutškov, kelle laboris küpsistest eraldatud DNA sekveneerimiseks ette valmistati, märkis, et toidu „DNA-sõrmejälje“ võltsimine on keeruline ja kulukas tegevus ning odavam on pakkuda ausat toitu. „Kui meditsiinis on juba mõistetud, et täpne DNA-analüüs on tänapäev, siis toidutööstuses ja toiduohutuse vallas on DNA-põhiste analüüside võidukäik alles ees,“ ennustas Krjutškov.

Uurimistöös kasutati genoomse DNA andmete analüüsiks lühikestel unikaalsetel DNA järjestustel (k-meeridel) põhinevat metoodikat, mis võimaldab toidust või keskkonnaproovist kiiresti tuvastada, missuguste taimede või bakterite DNA-d see sisaldab. Tartu Ülikooli  molekulaar- ja rakubioloogia instituudi bioinformaatika õppetoolis on k-meeride bioinformaatika ja DNA-analüüsi kompetentsi arendatud viimased viis aastat. Õppetoolis välja töötatud tarkvara on juba leidnud kasutust nii meditsiinis kui ka toiduohutuse tagamisel.

Muu hulgas on artikli autorite varasem koostöö aluseks NIPTIFY loote kromosoomhaiguste testile, tänu millele leitakse ema vereproovist juba kümnendal rasedusnädalal peaaegu 100% täpsusega üles DNA järjestused, mis põhjustavad lootel Downi sündroomi. Samuti kasutatakse õppetoolis arendatud genoomide analüüsi metoodikat patogeensete bakterite tuvastamiseks ning nende tõvestusvõime määramiseks ja antibiootikumiresistentsuse ennustamiseks. See võimaldas näiteks 2019. aasta sügisel Eestis toimunud listeeriapuhangu ajal Tartu Ülikooli bioinformaatika professori Maido Remmi töörühmal nõustada ohtliku tüvega saastunud tootmisettevõtte juhtkonda ja aidata määrata ST1247 tüübi levikut ettevõttes.

Maido Remmi sõnul tõestab teadusartikkel, et allergeenseid koostisosi on DNA järjestamise abil võimalik tuvastada ka töödeldud toiduainetes. „DNA sekveneerimine on paljulubav diagnostikameetod, mis võimaldab saada kiiresti täpset infot nii toidu kui ka meid ümbritsevate mikroobide kohta. Tänu sekveneerimisele ja k-meeride kasutamisele on võimalik lühikese ajaga juurutada väga mitmesuguseid diagnostilisi teste, mis vastavad teadlaste või ettevõtete vajadustele,“ rääkis Remm.

Lisateave:
Kairi Raime,  Tartu Ülikooli bioinformaatika teadur ja geenitehnoloogia doktorant, 558 1489, kairi.raime@ut.ee
Maido Remm, Tartu Ülikooli bioinformaatika professor, 524 7725, maido.remm@ut.ee
Kaarel Krjutškov, Tervisetehnoloogiate Arenduskeskuse täppismeditsiini labori juhataja, Tartu Ülikooli molekulaarmeditsiini vanemteadur, 512 6416, kaarel.krjutshkov@ccht.ee