Effects of Gamma Irradiation on the Molecular and Physical Detection Properties of Bacillus Spores

Efectos de la radiación gamma en las propiedades de detección molecular y física de las esporas de bacilos

La irradiación gamma es una técnica de inactivación de los agentes de guerra biológica. La detección de estos agentes irradiados mediante tecnologías de sensores puede verse afectada, alterando la sensibilidad en comparación con la de los organismos no irradiados. En este caso, por primera vez, se pretende determinar si la morfología de las esporas, u otras propiedades físicas o químicas más allá de la viabilidad y la PCR, se ven alteradas por el proceso de irradiación gamma. Este estudio analizó los métodos comunes de detección para determinar los efectos que el proceso de irradiación tiene en las esporas de Bacillus thuringiensis subespecie kurstaki (Btk) en comparación con las esporas no irradiadas. Se expusieron a diversos niveles de irradiación gamma concentraciones líquidas de 10⁸, 10⁶ y 10⁴ CFU ml-¹ de esporas Btk y una muestra de polvo seco de 10⁹ CFU g-¹. Los estudios de viabilidad celular mostraron una inactivación completa para todas las concentraciones a dosis de 5,43 kGy y superiores. El análisis de la PCR indicó que no había pérdida de sensibilidad con el aumento de las dosis tanto para las muestras de esporas húmedas como para las secas. La inspección visual de las esporas mediante microscopía electrónica de barrido mostró un cambio en la morfología a medida que aumentaba la dosis de irradiación. La incapacidad para distinguir esporas enteras de los restos celulares se produjo en el nivel de muestras de 10,86 kGy. Del mismo modo, las lecturas de fluorescencia se mantuvieron estables entre todas las dosis menos una, y sólo la muestra de 10,86 kGy mostró un aumento de la fluorescencia. En el caso de los métodos de detección basados en la PCR, no existe un sesgo hacia las muestras de esporas irradiadas frente a las no irradiadas, mientras que las tecnologías de detección óptica probablemente se vean afectadas por los cambios físicos en la morfología y la ruptura de las esporas. Los resultados de este estudio demuestran que la irradiación gamma de esporas de bacilos causa daños en el organismo que pueden hacerlas irreconocibles, alterando la forma en que son percibidas por las tecnologías de detección. Cuando se utiliza el analito irradiado para evaluar el rendimiento de las tecnologías de detección, los resultados pueden verse afectados por el proceso de irradiación.

Introducción

El uso intencional de microbios para matar o dañar a las personas ha sido una táctica para superar a las poblaciones de personas desde el comienzo de la civilización moderna, independientemente de la comprensión, o la falta de ella, de la microbiología. El uso de agentes biológicos durante la guerra se remonta a, y probablemente más allá de 1346 cuando los mongoles colocaron juncos en Caffa, en la península de Crimea, catapultando cuerpos de víctimas de la plaga sobre las murallas de la ciudad. En 1763, los británicos distribuyeron mantas de pacientes de viruela a los nativos americanos, los soldados confederados vendieron ropa de pacientes con fiebre amarilla y viruela a las tropas de la Unión en 1863, y más recientemente, en 2001, se distribuyó Bacillus anthracis armificado a través del Servicio Postal de los Estados Unidos [1]. El uso de armas químicas y biológicas durante la Primera y Segunda Guerra Mundial fue una importante táctica ofensiva para desmoralizar, herir y matar a los combatientes en el campo de batalla.