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2020

Artigo 3. Professor Martin Woodward

O terceiro artigo da FOLIUM Science é sobre o papel da biociência na cadeia de suprimento de alimentos e discorre sobre as características dos sistemas alimentares globais de hoje, a consequente pressão exercida sobre a saúde pública, as intervenções que foram desenvolvidas e as oportunidades para as futuras tecnologias.

Pedimos aos especialistas da FOLIUM Science que refletissem sobre o papel da biociência na cadeia de suprimento de alimentos e aproveitassem suas experiências pessoais para imaginar como seria o futuro.

O Diretor Científico da FOLIUM Science, professor Martin Woodward, descreve alguns dos desafios gerais enfrentados pela cadeia global de suprimentos alimentares.

“O primeiro fato que precisamos reconhecer é que, nos últimos 75 anos, passamos da produção local de alimentos para uma produção altamente intensificada para um mercado global. Estamos transportando alimentos ao redor do mundo a uma taxa sem precedentes, sendo grande parte para o consumo pelas economias mais ricas e desenvolvidas”

Esse crescimento na intensificação tem consequências. Animais e lavouras são criados e cultivados com grande proximidade, o que aumenta a capacidade de propagação de doenças.

“O impacto adicional desses sistemas de monocultura, onde tudo é idêntico, é que se ocorrer uma infecção, ela afetará toda a lavoura, rebanho ou criadouro. A diversidade genética é reduzida, o que pode significar a eliminação de todo um sistema de produção se ocorrer uma única infecção. Isso foi observado, por exemplo, com infecções por Xylella em culturas de frutas e Vibrio parahaemolyticus na produção de camarão em partes da América do Sul. Uma das coisas em que precisamos pensar é na diversidade genética do que estamos cultivando. O sistema clássico de seleção para o melhoramento genético e, mais recentemente, a modificação genética, são usadas para gerar lavouras e animais que mostram maior resistência natural a infecções, bem como resistência à seca nas culturas, por exemplo”.

Um dos outros resultados conhecidos da expansão dos sistemas de monocultura é o impacto no ambiente natural e na redução dos ecossistemas naturais. Martin reflete sobre como a zoonose, a transmissão de uma doença animal ao homem, pode ocorrer.

“Essa redução nos habitats naturais teve um grande impacto na maneira como as doenças passam de espécies de animais selvagens para espécies domesticadas ou cultivadas, e posteriormente para o homem. SARS, MERS, Ebola e o novo coronavírus são exemplos de vírus que encontraram novos hospedeiros em novas espécies. Então, devido a essas grandes mudanças nos ambientes naturais, o que antes estava contido na natureza agora está sendo exposto às populações humanas”.

Então, como esses riscos podem ser gerenciados e como a ciência pode enfrentar os desafios da cadeia de suprimentos de alimentos que eles representam? Martin permanece otimista de que existem sistemas que podem funcionar.

“Felizmente, existe uma infraestrutura global bem desenvolvida em torno da inteligência de segurança alimentar. Existem bons dados sobre quais doenças estão ocorrendo e onde elas estão localizadas. Logo após o conhecimento dos dados estão os diagnósticos e as análises de bioinformática que ajudam a identificar o que está ocorrendo e qual a extensão do risco. Esses sistemas foram aprimorados consideravelmente nos últimos anos, com bons níveis de colaboração internacional. Por exemplo, dados são publicados internacionalmente sobre doenças notificáveis, como a Salmonella, com restrições de exportação para países com alta incidência de Salmonella em aves de corte.”

Análises de metadados, epidemiologia, análise de risco e bioinformática são partes cada vez mais essenciais da segurança alimentar, principalmente à medida em que as cadeias de suprimento de alimentos se tornam mais complexas.

“É vital saber em que ponto cadeia de suprimentos poderá ocorrer problemas como infecção ou contaminação, e por onde pode ser disseminado pelo mercado global. A rastreabilidade é fundamental desde o ponto de origem até o sistema de distribuição para que, uma vez detectado um problema, ele possa ser contido com segurança.”

Mas, para realizar o diagnóstico e a análise, Martin está convicto de que também é necessário que existam programas de teste eficazes.

“É importante que os testes possam ser realizados em tempo real, para que os problemas possam ser detectados no local de ocorrência, e não após o evento. Isso se torna ainda mais importante à medida em que os sistemas de produção de alimentos se intensificam, pois há uma maior probabilidade de um problema se concentrar em um mesmo ponto. Testes de diagnóstico em pré-produção são também necessários para que problemas ambientais possam ser detectados precocemente.”

Isso reforça a importância da epidemiologia e da maneira com que este aspecto da biociência contribuiu para uma cadeia de suprimento de alimentos segura.

“Uma vez sabendo onde estão os produtores e tendo a capacidade de detectar e diagnosticar um problema, é crucial saber como e onde ele se espalhará. Esta é a ciência da epidemiologia. Em muitas partes do mundo, galinhas e porcos vivem dentro e entre as casas, geralmente no quintal ou como parte de uma pequena propriedade. Uma grande preocupação é que são nesses locais que as novas zoonoses podem surgir, por exemplo, com a gripe aviária começando em um quintal. Torna-se importante entender os caminhos migratórios por onde as aves infectadas seguirão e como a infecção pode se espalhar. Mais uma vez, isso geralmente está ligado às mudanças feitas pelo homem no ambiente natural e à redução da diversidade de ambientes naturais, levando doenças para os animais de criação e aos seres humanos”.

O sistema de suprimento de alimentos tem, por anos, analisado os desafios à segurança alimentar e trabalhado com soluções e intervenções. Uma das intervenções mais importantes, na visão de Martin, é simplesmente a biossegurança.

“A biossegurança está bem estabelecida, especialmente nos países desenvolvidos. Existem muitos procedimentos para impedir a propagação de infecções através de uma monocultura de frangos e galinhas, por exemplo. Existem medidas padrões a serem adotadas, como pedilúvios, limitação do número de pessoas nos locais, pisos de concreto ao redor dos barracões, controle de roedores e pombos, programas de limpeza e desinfecção, entre outras. Nos casos de aves domésticas alojadas ao ar livre, é mais difícil controlar a infecção devido ao seu transporte por meio do voo. O gerenciamento da propagação da infecção nas lavouras também é mais difícil, pois esta pode ser transmitida pelo vento.”

Uma das intervenções diretas mais óbvias na criação de animais e aves é a vacinação. Normalmente, no Reino Unido, todos os frangos têm recebido pelo menos sete vacinas. Mas o desenvolvimento de vacinas é extremamente caro e raramente com eficácia de 100% , embora Martin aponte para alguns desenvolvimentos recentes importantes na tecnologia de vacinas.

“O surgimento das novas tecnologias e das técnicas que podem agrupar os componentes relevantes em uma vacina para uma resposta imune protetora é um verdadeiro avanço na ciência moderna. No entanto, precisaremos trazer a opinião pública para o nosso lado, pois historicamente o conceito de biologia sintética tem encontrado resistência entre os consumidores porque é visto como algo não natural. Poderá ser necessária uma pandemia para mudar a opinião das pessoas, mas é provável que elas venham a apoiar uma vacina sintética se ela oferecer imunidade ao Covid-19 “.

A outra intervenção muito utilizada é o uso de antibióticos em animais de criação. Embora sejam utilizados terapeuticamente para tratar doenças, ainda são usados ​​como promotores de crescimento. Felizmente, em muitas partes do mundo, há um número crescente de países onde seu uso é restrito ao tratamento de animais ou aves infectadas. Os consumidores, principalmente nos Estados Unidos e na Europa, estão exigindo a redução de uso e o uso consciente dos antibióticos, influenciados pelo surgimento de superbactérias resistentes que não podem ser combatidas em infecções humanas.

“O conceito de Sempre Sem Antibióticos (SSE) está ganhando força entre os consumidores, embora isso tenha um impacto na lucratividade do produtor. Toda a indústria está tendo de suportar uma perda de produtividade. Isso está levando à necessidade de alternativas aos antibióticos que no passado foram tão eficazes.”

Portanto, agricultores e criadores precisam desesperadamente de soluções alternativas às vacinas e antibióticos para a manutenção do equilíbrio da boa saúde nos animais de criação e das lavouras. Martin compartilha algumas reflexões sobre as opções atualmente disponíveis.

“Além da necessidade da boa biossegurança, outra questão é o que pode e o que não pode ser pulverizado nas lavouras ou fornecido para a alimentado aos animais. Os prebióticos e probióticos estão bem estabelecidos como aditivos para a alimentação animal e, embora ajudem a garantir a saúde dos animais, são incapazes de controlar efetivamente as doenças. Os bacteriófagos, incialmente estudados como uma opção há muitas décadas, são interessantes, mas também levam à seleção de bactérias resistentes. Para superar isso, é necessária uma diversidade extremamente ampla de bacteriófagos, o que limita sua praticabilidade. Existe, atualmente, uma grande procura por abordagens ou tecnologias alternativas que possam contribuir de modo eficaz para a saúde animal ou vegetal e reduzir o risco de infecções. Nossa plataforma Guided Biotics® foi projetada para resolver isso”.

(Baixe nosso guia técnico para saber mais em https://foliumscience.com/our-technology/)

Um dos desafios associados a qualquer nova tecnologia destinada a combater doenças infecciosas é como fazer com que ela atinja seu objetivo. Martin explica por que isso é importante e por que isso representa uma área de oportunidade para investimentos futuros.

“Grande parte das novas biotecnologias em desenvolvimento em todo o mundo depende de ter um sistema eficaz de segmentação e entrega como parte de sua aplicação. Muitas tecnologias operam em uma pequena janela de oportunidade dentro do ambiente a que se destinam, portanto, a tecnologia deve ser muito eficaz dentro dessa janela ou ter um sistema de entrega muito eficiente. As grandes áreas de oportunidades para o futuro estão, portanto, na biotecnologia associada aos sistemas de entrega, bem como na tecnologia que pode remover seletivamente um patógeno indesejado”.

Martin nos deu muito em que pensar. Os efeitos da monocultura nos sistemas alimentares e da redução mundial da biodiversidade genética podem ser vistos, em nível local, por meio do aumento do risco de doenças infecciosas com as quais todos estamos vivendo hoje. No entanto, a vigilância global de dados e os sistemas de bioinformática existentes permitirão o monitoramento, a análise de risco e precisas análises de modelagem, de modo que, na maioria dos casos, as intervenções apropriadas possam ser implementadas.

Além da biossegurança, as intervenções incluem as vacinas e antibióticos, mas o crescimento da biologia sintética, usando componentes biológicos preexistentes, cria oportunidades para novas tecnologias que podem ser projetadas para serem altamente específicas e direcionadas.

Para enfrentar os desafios sistêmicos da agricultura moderna e continuar produzindo alimentos seguros, é preciso abrir a porta para novas tecnologias. Sem dúvida, a biociência possui a chave.

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Artigo 2. Dr. Simon Warner

No segundo artigo de nossa série, a FOLIUM Science discute alguns dos grandes desafios da cadeia de suprimento de alimentos, como as atitudes em relação à biociência e às novas tecnologias diferem em todo o mundo, como o financiamento de novas pesquisas precisa ser gerenciado e onde estarão as oportunidades de investimento em biociência.

Pedimos aos especialistas da FOLIUM Science que refletissem sobre o papel da biociência na cadeia de suprimento de alimentos e aproveitassem suas experiências pessoais para imaginar como seria o futuro.

O Diretor de Desenvolvimento de Ciências da FOLIUM, Dr. Simon Warner, compartilha algumas ideias sobre como a adoção das mudanças tecnológicas.

“Nos últimos dez anos têm sido observadas diferentes resposta às novas tecnologias, dependendo de onde você está no mundo. EUA, China e Brasil adotaram novas tecnologias muito mais rapidamente que a Europa. O foco na Europa tem sido mais orientado para soluções biológicas e redução de pesticidas, por exemplo, nenhuma das quais são más opções, mas, como resultado, algumas das novas e poderosas tecnologias não se saíram tão bem. ”

Isso pode ser atribuído às crenças e comportamentos inerentes, que estão enraizados nas respectivas sociedades, bem como às diferentes taxas de crescimento agrícola e econômico nas diferentes regiões. Mas também consequência da percepção de futuro e das habilidades que a próxima geração exigirá.

Simon acredita que a educação em ciências pode ser um dos fatores que influenciam o nível de adoção de novas tecnologias.

“Os países em desenvolvimento estão se esforçando para garantir que a próxima geração se beneficie o máximo possível da educação científica, enquanto na Europa valorizamos outras coisas. O Reino Unido, em particular, está mais focado em finanças e outros serviços, e o foco em agricultura, na Europa, é muito pequeno, com um pequeno número de agricultores em proporção ao tamanho de sua população. Isso significa que muitos consumidores europeus perderam o contato com a agricultura, de forma que embora tenhamos observado o desenvolvimento de algumas excelentes novas tecnologias, sua implantação e aceitação pública são diferentes em todo o mundo”.

Organismos geneticamente modificados (OGM) são um exemplo disso. Desenvolvidos pela primeira vez na década de 1970 e aprimorados por meio de tecnologias de segunda geração nas décadas subsequentes, as técnicas de biologia sintética de hoje estão passando por uma terceira onda de evolução com o advento da tecnologia CRISPR.

Esse tipo de biociência tem a capacidade de acelerar o ritmo do crescimento agrícola. As linhagens modernas de trigo e cevada foram desenvolvidas usando técnicas de seleção de plantas com as características genéticas desejadas. Neste contexto, a biologia sintética, como o CRISPR, pode desempenhar um papel importante nesse processo.

Em funções anteriores, Simon adquiriu experiência com doenças virais, como malária, Zika e dengue.

“A malária ainda mata até três milhões de pessoas por ano, sendo as crianças desproporcionalmente afetadas. Essas doenças são transmitidas por mosquitos e ainda não foi desenvolvida uma vacina que seja realmente eficaz, portanto, a única alternativa atual é gerenciar a população de insetos ”

Simon acredita que as lições podem ser aprendidas com a maneira como esses projetos foram financiados. Grande parte do trabalho sobre doenças transmitidas por mosquitos foi financiada pela Fundação Bill e Melinda Gates, mas a pandemia de Covid-19 coloca uma questão sobre se veremos uma maior colaboração entre cientistas ou se ocorrerá uma abordagem competitiva e mais isolada.

“A Innovate UK anunciou uma concorrência de 20 milhões de Libras para ações contra o Covid-19 para empresas do Reino Unido, com doações máximas de 50 mil Libras por empresa. Isso incentiva a competição, mas não a colaboração. Portanto, está em debate se muitos laboratórios de pequeno porte com pequenas quantias de dinheiro oferecerão uma solução melhor do que um consórcio colaborativo maior, com fundos mínimos de 1 milhão de Libras. Diferentes países adotam abordagens diferentes, mas seria bom ver a comunidade científica trabalhando junta nesse desafio”.

Quando se trata de proteger os consumidores dos riscos contínuos à segurança alimentar, é imperativo garantir que o público não tome como garantida a segurança alimentar e que se perceba que, sem uma boa ciência, isso se tornará um real problema.

“Poderíamos dizer que proibir o uso de antibióticos como promotores de crescimento para a produção animal é uma política sensata, reservando o uso de antibióticos apenas como medicamentos veterinários, mas as consequências disso também podem inadvertidamente causar contaminação na cadeia de suprimento de alimentos com patógenos e bactérias indesejadas, como a Salmonella. Portanto, a redução do uso de antibióticos para enfrentar da questão da resistência bacteriana e pode levar a outros riscos. Portanto, precisamos de alternativas que apoiem o bem-estar animal e que reduzam o risco de infecções. Nossa plataforma Guided Biotics® foi projetada para resolver isso”.

(Baixe nosso Guia Técnico para saber mais em https://foliumscience.com/our-technology/).

Simon tem convicção de que a ciência terá um papel importante em um suprimento de alimentos sustentável e seguro. Com uma população mundial cada vez maior, enfrentaremos grandes riscos e desafios pela frente.

“Todos nós esquecemos, como europeus complacentes, que o mundo não terá comida suficiente a partir de 2030, então há um grande risco a enfrentar. Não haverá comida suficiente ou proteína animal suficiente. Isso ocorre devido a produtividade insuficiente e às mudanças comportamentais. A China está demandando mais carne e o consumo de carne no mundo ocidental não será sustentável, pois a área cultivada e a disponibilidade de água se tornam fatores limitantes. A ciência tem um papel a desempenhar na promoção do aumento da produtividade das áreas agrícolas existentes para combater os problemas causados ​​pelas mudanças climáticas, mudanças nos padrões de chuva e pela escassez de água”.

A biotecnologia já resolveu, há muito tempo, as questões de preservação de alimentos. O uso de alimentos e bebidas fermentados para tornar seguros os alimentos e água, assim como o desenvolvendo de cervejas e pães, são exemplos de como a biotecnologia tem sempre desempenhado um importante papel na segurança de nossos alimentos.

Então, a longo prazo, o que significa tudo isso para os investidores e como eles apoiam a biotecnologia no futuro? Simon acredita que o uso da tecnologia para impulsionar a eficiência e a produtividade será fundamental.

“A longo prazo, os problemas que enfrentaremos serão relacionados a como aumentar a produtividade das lavouras em um mundo onde cada vez menos novos defensivos agrícolas vem sendo registrados. Encontrar maneiras de proteger as plantas e as lavouras está, portanto, se tornando mais desafiador. As oportunidades estão na tecnologia que pode aumentar a produtividade e a eficiência em um mundo onde os recursos estão se tornando cada vez mais escassos. E, considerando as diferentes atitudes do público frente às novas tecnologias, é fundamental que as soluções biológicas tragam apenas a melhoria dos indicadores para os quais elas serão adotadas”.

Para concluir, novas biotecnologias para a cadeia de suprimento de alimentos são vitais, mas a taxa de adoção dependerá em parte de como as populações locais percebem a ciência. A implementação é mais provável em países que historicamente têm sido mais receptivos às novas tecnologias, como Estados Unidos, Ásia e América do Sul ou onde o processo de tomada de decisões com base em ciência é considerado importante.

A otimização dos modelos de financiamento para pesquisa e desenvolvimento contribuirá para o sucesso de novas iniciativas, incluindo a busca de tratamentos para as pandemias globais. Resta ver qual alternativa se mostrará mais eficaz: uma colaboração orientada à concorrência ou  abordagens de consórcios maiores.

Finalmente, as oportunidades de investimento em biotecnologia estarão em tecnologias que proporcionam eficiência de produção, maiores produtividades e capazes de proteger a saúde pública de patógenos indesejados.