全基因组测序可以改变沙门氏菌的检测

沙门氏菌是引起有症状和严重食物中毒的最常见生物之一。检测这一点的方法已经从原始的显微鉴定发展到血清型检测。

现在,康奈尔大学和火星全球食品安全中心(GFSC)的科学家们报告说,他们可以使用高分辨率的全基因组测序技术安全、持续地识别这种细菌的有害变种。

沙门氏菌是全球最具公共卫生和经济影响的食源性病原体。这是全世界腹泻的主要原因之一。“沙门氏菌可以是温和的,也可以导致死亡,因为它的严重程度取决于沙门氏菌的血清型[不同的变异]——这正是我们试图发现的。”

沙门氏菌通常会污染比较干燥的即食食品,如生杏仁或花生酱。许多此类病例的发生使得能够通过食品供应链跟踪沙门氏菌以控制此类污染变得非常重要。目前,沙门氏菌有2500多种血清型或血清型,但一般不到100种会引起人类疾病。

绿色杆状沙门氏菌。图片来源:studiovin/shutterstock

世界各地的微生物学家已经使用传统的分型技术来描述在各种食物中毒爆发中发现的沙门氏菌菌株。事实上,其中一些可以追溯到本世纪初,当时只有有限的技术。通常需要3天以上的时间才能找到一个有机体的血清型,有时需要12天以上。它不仅是一个漫长的过程,而且是劳动密集型、技术依赖型的,而且往往不准确。误报是常见的。

然而,随着现代分子方法的出现,如基于核苷酸条带模式的方法和基于序列的方法,科学家们现在可以更准确地识别这些变异,并追踪疾病爆发的路径及其起源。

本研究主要研究全基因组测序,揭示了一个生物体的完整基因组成,而不是零碎的。这可以持续应用,以收集变异,这将有助于分类病原体,如沙门氏菌的差异,分为血清型。这反过来将有助于研究人员判断一种菌株是否具有致病性,以及在受污染的食品供应链中进行源头跟踪。

与此相关的故事发生了无线黑客攻击“boss基因”科学家通过对53岁的TissueWhole基因组测序证实了HIV理论可以给官员们提供一种强有力的武器来追踪疾病爆发。一个例子发生在2019年7月,当时45例沙门氏菌病爆发。在13个州,需要12次住院治疗。这导致了美国食品药品监督管理局(FDA)和疾病控制与预防中心(CDC)之间的一次合作演习,使用全基因组测序来发现处理某种被称为猪耳治疗的狗的人与污染细菌之间的联系。

使用不太敏感的方法,源跟踪可能很困难。目前使用的复杂供应链提供了许多潜在的漏洞,在这些漏洞中,有害细菌菌株的引入可能危及食品安全。这次疫情的发生强调了这一技术在加强食品工业中沙门氏菌监测方面的作用,因为它对快速和准确地检测这些污染微生物的来源非常有帮助。关键是利用全基因组测序的子分型工具,根据主要作者Silin Tang的说法,使其成为“沙门氏菌子分型的选择方法”。

事实上,唐家璇设想了这种技术的更广泛应用。它可以促进食品行业出现一批受过软件培训的专业人员,他们可以管理诸如沙门氏菌基因组和不同血清型之间的差异等生物信息。这反过来将有助于开启这项功能广泛、功能强大的技术的更多应用,如监测成分、检测食品加工环境中的持久性微生物以及预测耐药性的出现。这将有助于加强食品加工卫生、控制污染和评估微生物风险。

另一个好处是,一个原本纯粹的学术工具现在已经成为一种实用的工业技术。例如,已测序的基因组可以放在国家生物技术信息中心网站的公共领域,允许在线或离线分析整个基因组的数据。

这种工具的成本是一种潜在的威慑力,特别是对少量生物进行测序。监管机制、标准化分析工具和报告生成以及数据解释是在成为该领域的黄金标准之前需要开发的其他领域。Wiedmann声称,“这将有助于行业实施更好的方法,以主动解决沙门氏菌的并发症和复杂性。”

该论文于2019年7月12日发表在《微生物学前沿》杂志上。

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