Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC), un subconjunto de cepas productoras de la toxina Shiga E. coli (STEC) , es la principal causa de infecciones entéricas bacterianas en los Estados Unidos y en todo el mundo. ECEH causa 100,000 enfermedades, 3.000 hospitalizaciones y 90 muertes al año en los Estados Unidos solamente. La mayoría de estas enfermedades se han relacionado con el consumo de alimentos derivados de productos animales y vegetales y recientemente de cultivos ecológicos.
Casi un cuarto de todos los casos documentados de EHEC en los Estados Unidos el año pasado se asociaron con frutas y verduras, productos especialmente cultivados orgánicamente.
Aunque O157: H7 es actualmente el serotipo predominante y representa el 75% de infecciones de EHEC en todo el mundo, varios serotipos no-O157 de ECEH también están surgiendo como graves preocupaciones por las enfermedades transmitidas por los alimentos.
En la actualidad, hay muy pocas intervenciones dirigidas hacia la inactivación de bacterias en los alimentos. La mayor parte de las intervenciones disponibles implican calentar o ácidos orgánicos, que pueden modificar adversamente el sabor y la calidad de los productos. Mezclas de bacteriófagas actualmente aprobadas permiten un control estrecho y específico de O157: H7, pero no de otras cepas patógenas. El uso de los antibióticos tradicionales para el tratamiento de los alimentos no es adecuada y debe considerarse inaceptable, sobre todo debido al aumento de la resistencia a los antibióticos visto entre las cepas de E. coli en los alimentos.
En medio de antibacterianos no antibióticas, varios colicinas han demostrado ser muy eficaces contra algunas cepas de EHEC, cada uno individualmente la reducción de la carga bacteriana por hasta 5 logs; algunos de ellos resultaron ser un tratamiento efectivo para reducir las poblaciones de EHEC en los animales vivos y productos de origen animal. Colicinas son un grupo de proteínas antimicrobianas de clase bacteriocina producida por, y eficaz contra, E. coli y bacterias muy estrechamente relacionados.
Las colicinas se clasifican en función de su modo de actividad bactericida (ya sea la inhibición enzimática de ADN, ARN, o síntesis de la pared celular o la despolarización a través de un efecto de formación de poros), sus receptores de membrana, y el mecanismo que utilizan para la translocación a través de la membrana externa y a través del espacio periplásmico de las bacterias gram-negativas. Hay pocos datos sobre los efectos de colicinas en cepas de E. coli importante transmitidas por los alimentos. Estamos aquí demostrando que hemos sido capaces de expresar la mayoría de colicinas en plantas con rendimientos muy altos (hasta 30% de la proteína soluble total o 3 proteína activa g por kg de biomasa verde fresco) y en los costes de fabricación que permitan la adopción comercial de la la tecnología.
Las plantas hospederas de producción pueden incluir tabaco y especies comestibles como la espinaca y la remolacha. Entre las diferentes colicinas evaluadas, la colicina M se encontró que posee la actividad antimicrobiana más amplia frente a las principales cepas de E. coli patógenas. Debido a sus diferentes mecanismos de acción, las mezclas de colicinas pueden utilizarse para ejercer un control complementario (aditiva) de los patógenos. Las mezclas de colicina M y otras colicinas y de colicina M y colicina E7, en particular, muestran actividad muy alta contra los siete serotipos patógenos definidos por el Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA) Drogas / Alimentos y Administración (FDA) como los principales agentes patógenos transmitidos por los alimentos. Estas mezclas también fueron efectivas en el control del patógeno emergente serotipo O104: H4.
Chad H. Stahld de la Universidad de Maryland, junto a otros investigadores, propone el uso de colicinas producido en plantas de alimentos para permitir amplio control de bacterias patógenas de E. coli para derivados de animales y plantas. Las colicinas se reconocen como seguras a través de una extensa historia de la exposición humana, y por lo tanto en los Estados Unidos pueden ser aprobadas mediante el GRAS (generalmente reconocidos como seguros).
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