Kunne et videospil hjælpe med at udrydde en kræftfremkaldende gift? Et nyligt lanceret projekt giver almindelige spillere chancen for at løse et biologisk puslespil, der potentielt fører til nye måder at gøre vores fødevareforsyning mere sikker på.
Aflatoxiner, de kræftfremkaldende produkter af skimmelsvampe, der vokser på landbrugsafgrøder som majs og jordnødder, er en svøbe i udviklingslandene. Spisning af aflatoxin-kontaminerede afgrøder kan forårsage akut forgiftning og død. Men eksponering på lavt niveau over en lang periode kan forårsage problemer med immunsystemet, svæve børns vækst og være en vigtig risikofaktor for leverkræft. Mens højindkomstlande som USA screener afgrøder for tilstedeværelsen af aflatoxiner, er omkring 4, 5 milliarder mennesker, stort set i lande med lavere indkomst, stadig i fare.
Selvom problemet er blevet anerkendt i mere end 50 år, har forskere endnu ikke fundet en omfattende løsning. Nu har et projekt, sponsoreret af Mars, Incorporated candy-selskabet sammen med flere nonprofitorganisationer og universiteter, sigter mod at bevæge forskningen videre ved at finde et enzym, der kan nedbryde aflatoxiner. De håber at gøre dette ved at trykke på menneskers naturlige kærlighed til spil og problemløsning.
Holdet har uploadet en serie aflatoxin-puslespil på Foldit, en spilleplatform, der får brugerne til at eksperimentere med at folde forskellige proteinstrukturer. Det at folde proteiner i rigtige tredimensionelle strukturer med potentielle anvendelser i det virkelige liv kræver rumlige ræsonnement og mønster-matchingfærdigheder, hvilket gør processen moden til gamification - Foldits medstifter beskrev det engang som "som Tetris på steroider."
Foldit-brugere har fået et potentielt aflatoxin-nedbrydende enzym til at begynde med og har til opgave at forbedre enzymet for bedst muligt at neutralisere toksinet. De bedste fem eller ti løsninger fortsættes med at blive syntetiseret og derefter testet på University of California, Davis. Al information forbliver i det offentlige domæne. Holdet håber, at udnyttelse af potentialet fra ikke-eksperter vil hjælpe dem med at indsamle uventede løsninger og tænke uden for boksen på den måde, computere stadig ikke kan.
"I det væsentlige er videospelet på udkig efter at fange menneskelig fantasi om 'hvad der kan være' for proteinstrukturen, " siger Justin Siegel, en kemiker ved UC Davis, der er involveret i projektet. "Det giver feedback i realtid om sandsynligheden for, at strukturen, som afspilleren forestiller sig, ville være fysisk mulig."
Foldit, udviklet af computerforskere ved University of Washington og Northeastern University, er blevet brugt med succes i sundhedsforskning før. I 2011 tog det Foldit-brugere tre uger at opdage strukturen af et enzym, der hjælper AIDS-viruset med at reproducere, hvilket baner vejen for potentielle nye behandlinger. Det var et problem, der havde forvirrede forskere i et årti.
Aflatoxin har været sammen med mennesker i tusinder af år, men det blev ikke identificeret før i 1960, hvor tusinder af kalkuner på engelske fjerkræbedrifter begyndte at blive syvende og dø uden åbenlyse årsager. Forskere kaldte problemet ”Tyrkiet X-sygdom” og forbandt det til sidst med jordnøddesmel importeret fra Brasilien. Foderet viste sig at være forurenet med en type skimmel, kaldet Aspergillus flavus, hvis giftige metabolitter blev kendt som aflatoxiner.
Efterhånden opdagede forskning, at to forme, Aspergillus flavus og Aspergillus parasiticus, hovedsageligt var ansvarlige for aflatoxinproduktionen. Disse forme blomstrer under varme og fugtige forhold og kan forurene afgrøder i marken, under høst og under opbevaring. De vokser på en række hæfteafgrøder, herunder majs, jordnødder, hirse, hvede, bomuldsfrø og træ nødder. De kan også forurene mælk og andre mejeriprodukter, hvis dyr spiser muggen foder.
Mange lande, herunder USA og EU's nationer, har strenge standarder for den maksimale mængde aflatoxiner, der er tilladt i fødevarer og dyrefoder. Men mange udviklingslande har mindre standarder eller slet ingen eller har en vanskelig tid med at regulere de standarder, de har. Beboere, der spiser lokalt dyrkede forurenede fødevarer, får begge øjeblikkelige virkninger - et udlatoxicosis-udbrud i 2004 (akut aflatoxinforgiftning) dræbte 125 mennesker i Kenya i landet - og langsigtede konsekvenser - mennesker udsat for aflatoxiner, der også har hepatitis B (hvilket er meget almindeligt i udviklingsland) har en risiko for leverkræft, der er ca. 30 gange højere end normalt.
”Når du tænker over det, kommer ordet 'pest' til at tænke på, " siger Howard Shapiro, Chief Agricultural Officer for Mars, Incorporated.
Aflatoxin er også en økonomisk byrde. Da udviklede lande ikke vil acceptere forurenet mad, mister landmænd millioner af dollars i indkomst fra afviste forsendelser og sænkede afgrøder. Jordnøddeeksport, der engang var blomstrende i mange afrikanske lande, er faldet kraftigt siden 1970'erne på grund af frygt for aflatoxin.
Problemet kan delvis håndteres med korrekt høst- og opbevaringsteknikker, skønt disse undertiden er uden for rækkevidde for små landmænd. Aktuel forskning inden for aflatoxin-kontrol ser på avlsresistente planter ved hjælp af ikke-toksiske former af skimmel til at konkurrere med de toksiske, og aflatoxin-dræbende kemiske behandlinger. Men intet har endnu givet noget som en komplet løsning.
Mars, Incorporated, der hvert år gennemgår mange tonsvis af jordnødder, majs og andre hæfteklammer i slik som M & Ms og Snickers, har længe været optaget af aflatoksinproblemer. På et tidspunkt, siger Shapiro, blev ca. 70 procent af forsendelserne fra en bestemt forsyningskæde afvist på grund af forurening. Shapiro og hans team har arbejdet på at avle aflatoxinresistente afgrøder, et projekt, han håber, vil se resultater om fem til otte år. Han håber, at FoldIt-projektet vil bære frugt før. De enzymer, der blev opdaget af Foldit-brugere, kan hjælpe med at føre til nye forbindelser til at kontrollere aflatoxin på forskellige punkter i vækst- og opbevaringsprocessen og potentielt arbejde i synergi med resistente planter længere nede på vejen.
”Jeg føler, at dette kunne være et stort gennembrud, ” siger Shapiro. ”Hvis vi er heldige, er dette ikke kun for Mars. Dette er en global indsats. ”
