Produktherkunft mit DNA-Forensik zurückverfolgen: Microbiome-Analytics nutzen

Die forensischen Techniken, die Detektive seit langem zur Verbrechensaufklärung einsetzen, können nun genutzt werden, um den Ursprung hergestellter Güter in der Supply Chain zu identifizieren.

Phylagen ist ein in San Francisco ansässiges Data-Analytics-Unternehmen, das eine Plattform entwickelt hat, um Waren und Materialien zurück zum Bauernhof, Lager oder zur Fabrik zu verfolgen. Das Tool nutzt Microbiome – einzigartige Arten natürlich vorkommender Mikroben, die weltweit zu finden sind. Die genetische Information, die in diesen Mikroben kodiert ist, erstellt das Äquivalent eines biologischen Fingerabdrucks.

Die Technologie kann auf eine Vielzahl von Produkten angewendet werden, einschließlich Lebensmitteln, Textilien und – vielleicht am wichtigsten – Fälschungen. Data Scientists können heute beispielsweise den Staub auf einem Sportschuh untersuchen und mit Zuversicht die genaue Fabrik bestimmen, in der er hergestellt wurde. Sagt Phylagen-Co-Founder und CEO Jessica Green: „Das Umwelt-Microbiome ist der größte ungenutzte Datensatz auf dem Planeten.“

Vor der Gründung von Phylagen war Green Professorin an der University of Oregon, wo sie sowohl genetisches Mapping als auch Microbiome-Science erforschte. Indem sie diese beiden Disziplinen zusammenführte, untersuchte ihr Labor, wie verschiedene Arten von Mikroorganismen – einschließlich Bakterien, Pilzen und Viren – von Ort zu Ort variieren.

Andere Forscher hatten an einer ähnlichen Plattform auf Basis der Pollenuntersuchung gearbeitet. Aber Green und ihr Team konnten nicht nur das Pollen-Gen sequenzieren, sondern auch andere Organismen, die es bedeckten.

Das Ergebnis ist ein Tool, das für diverse Zwecke genutzt werden kann: Rückverfolgung kontaminierter Lebensmittel zum Bauernhof oder Verarbeitungsanlage, Sicherstellung, dass Materialien in autorisierten Fabriken produziert werden, Fälschungsprävention und sogar Terrorismusbekämpfung.

Wissenschaftler vollendeten das Mapping des menschlichen Genoms 2003. Erst kürzlich jedoch ist der Preis für DNA-Sequenzierung so weit gefallen, dass es wirtschaftlich machbar wurde für den alltäglichen Einsatz durch Hersteller und globale Supply Chains. Und der Preis der Technologie fällt praktisch wöchentlich weiter, sagt Green.

Auch die Hardware-Kosten sinken, während die Benutzerfreundlichkeit steigt. Als Green Phylagen 2014 gründete, waren Handheld-Sequenzer nicht auf dem Markt. Seitdem hat sich die Ausrüstung dramatisch in der Größe verkleinert. Gleichzeitig haben Fortschritte in KI und Machine Learning die Geräte smarter und effektiver gemacht.

Phylagen erstellt eine mikrobielle Karte, die alle genetischen Informationen anzeigt, die in Orten weltweit kodiert sind. Die Luft in einer bestimmten Fabrik enthält beispielsweise unsichtbare Staubpartikel, die ein einzigartiges Profil tragen. Indem das genetische Material in Sequenzdaten umgewandelt wird – im Wesentlichen ein String von Buchstaben, der den genetischen Code aller lebenden Dinge ausmacht – generiert Phylagen einen natürlich vorkommenden Barcode für jeden Standort.

Das genetische Material bleibt am hergestellten Produkt, selbst wenn es zu einem Distributionszentrum transportiert und in Verpackung eingeschlossen wird. Für landwirtschaftliche Produkte, die Fermentation durchlaufen, wendet das Unternehmen einen anderen Algorithmus-Satz an, der aus Machine Learning abgeleitet ist. Ein Lebensmittelprodukt kann zurück zum Bauernhof – sogar zu einem spezifischen Teil dieses Bauernhofs – zurückverfolgt werden, indem die einzigartige genetische im Boden residierende Substanz untersucht wird.

Green sieht auch den Einsatz von Microbiome-Analytics vor, um das Vorhandensein von Konfliktmineralien – jenen, die in Teilen der Demokratischen Republik Kongo abgebaut werden – in hergestellten Produkten zu bestätigen. Ähnliche Untersuchungen könnten die Verwendung von Palmöl aus nicht-nachhaltigen Betrieben und Standorten identifizieren, die in Menschenrechtsverletzungen verwickelt sind.

Green glaubt, der Einsatz von Microbiome-Analytics hätte vergangene Tragödien wie den Einsturz des Rana-Plaza-Fabrikkomplexes in Bangladesch 2013 verhindern können, der 1.134 Arbeiter das Leben kostete und ca. 2.500 weitere verletzte. Die Anlage operierte als unautorisierter und nicht offengelegter Subunternehmer für mehrere große Apparel-Marken.

Phylagen steckt noch in den frühen Entwicklungsstadien. Im Februar kündigte es 14 Millionen Dollar Series-A-Finanzierung an, angeführt von mehreren Venture-Capital-Gebern. Das Geld wird für die Erweiterung der Services und der Microbiome-Datenbank ausgegeben, sagt Green.

Phylagen gab seine aktuellen Kunden nicht preis, sagt aber, sie umfassen „große nordamerikanische Marken und Retailer, die die Lösung des Unternehmens derzeit in Fertigungsstandorten weltweit einsetzen.“

In seiner aktuellen Form wird die Technologie auf Retail- und Apparel-Güter angewendet. Green sieht eine „tremendous opportunity“, mit Marken zu partneren, die in andere Märkte investieren, einschließlich Lebensmittel und Landwirtschaft. Für jetzt jedoch zielt Phylagen darauf ab, seine Deployments in Consumer Packaged Goods auszuweiten.

Green sieht weiteren Wert in der eventualen Fähigkeit der Technologie, Farmern zu helfen, zu verstehen, welche Arten von Mikroben ihre Produkte beeinflussen. Die Information könnte genutzt werden, um Qualität und Sicherheit zu verbessern, sagt sie.

Phylagen ist „well on our way“, eine Microbiome-Karte der Welt zu erstellen, sagt Green. Mit der Expansion der Datenbank erwartet sie, dass die Technologie zusätzliche Anwendungen in prädiktiver Risikoanalyse findet.

„Ich kann mir keine Plattform vorstellen, wo dies nicht relevant ist“, sagt sie.