加快检测食源性细菌爆发

基于宏基因组的新测试方法可以加快诊断食源性细菌爆发,让公共卫生官员识别微生物的罪犯在不到一天。方法也可以识别病毒与二次微生物,确定特定病原体的变异,并帮助提醒卫生官员的存在新的或不寻常的病原体。

佐治亚理工学院的研究人员和美国疾病控制和预防中心(CDC)最近将新方法与传统的培养方法与样本两个严重爆发的沙门氏菌,一种常见的食源性病原体。宏基因组的方法,这依赖于DNA测序和生物信息学分析结果测序数据,不仅正确地确定细菌的罪魁祸首,但也发现了一个可能的合并感染的第二个重要的病原体,葡萄球菌。

广泛使用的新猎枪宏基因组方法可以改善疾病监测、实时提供更好的定量病原体丰富的照片和帮助科学家和医生了解人体的自然微生物的反应。在疾控中心和美国国家科学基金会的支持下,这项研究是11月23日发表在《应用与环境微生物学》杂志上。

“当我们收到样品时,我们可以直接移动到描述他们的基因组测序的微生物样品无需等待传统培养技术,”考斯塔斯。Konstantinidis解释说,卡尔顿·怀尔德副教授的佐治亚理工学院土木与环境工程学院。“使用计算分析,我们就能说什么是病原体,确定变异,其毒力因素,甚至抗生素可能是有效的。这通常可以在一天之内完成的。”

传统的技术用于确定食源性细菌包括培养微生物检测所需的数量增加。这需要时间,只要两三天,一些细菌不长在媒体和传统文化可能会错过。聚合酶链反应(PCR)也可以用来确定病原菌,但它也依赖于从文化隔离未知的微生物。

宏基因组技术已经被用于分析从湖泊生态系统的微生物含量饮用水管道。评估样本分离细菌爆发在阿拉巴马州和科罗拉多州的第一个应用程序的方法诊断食源性细菌。

“粪便样本非常复杂,包含很多不同的DNA与人类健康的细菌,和你吃的食物,”解释了安德鲁·黄博士,微生物学家/ bioinformatician CDC肠道疾病实验室的分支。“生成细菌的DNA指纹图谱的过程直接从病人的大便就像找到一个海里捞针各种DNA。由于这个原因,疾病检测是利用宏基因组研究和开发的早期阶段。然而,这项研究显示了潜在使用凳子从健康和病人直接决定谁是参与暴发,这将彻底改变我们对食源性疾病的检测和监控的未来。”

宏基因组测序识别微生物的礼物所有在场的DNA样本和比较已知微生物的基因组数据到数据库。除了确定样品中的细菌,还可以测量的相对丰度的方法每个微生物物种及其毒性的潜力,等等。

“目前,最先进的DNA指纹图谱方法,全基因组测序,需要首先退出,或隔离在一个纯粹的文化中,使一个人生病的细菌生成指纹,”黄说,率领一群致力于文化独立和宏基因组子类型化。“宏基因组与全基因组测序,因为它可以让我们所有的DNA序列在病人的样本。它可以让我们跳过隔离步骤,直接从凳子上样品的高度详细的DNA指纹让你生病的细菌。这种方法节省时间,并提供更多的细节,可以帮助病人诊断和识别爆发。”

两个2013暴发调查,传统诊断技术和宏基因组方法到达相同的答案,但宏基因组提供特定的细菌的表型相关的信息和数据确定了二级金黄色葡萄球菌病原体存在于两个样品测试。知道具体的表型可以帮助确定疫情的起源,而继发感染的信息可能有助于解释相关的因素,如感染的严重程度。

科学家也能够排除一个物种——大肠杆菌(大肠杆菌)——因为变体现在不是强类型的。自然变异的细菌存在肠道微生物组(称为“共生的大肠杆菌”)而其他变体是臭名昭著的肠道病原体。宏基因组显示丰富的爆发大肠杆菌人口样本可能是共生的,和它的增长可能是加速时在沙门氏菌感染条件更加有利。两种情况评估,科学家们就能够确定,虽然症状相似,沙门氏菌的爆发是由于不同的变体,因此可能是没有连接的。

多达一半的食源性疾病暴发从来都不是归因于一个源。这些暴发可能是由于新的传染性病原体,或由微生物食品中并不常见。宏基因组方法可以帮助识别未知的微生物,可能提供新疫情的预警。

“没有经历文化的方法,我们能够看到所有的微生物,在示例中,“Konstantinidis说。“我们可以在一天左右得到这个信息,这是很重要的在选择合适的抗生素来对抗感染,控制疫情和处理食品生产商召回项目导致了疫情。我们有答案,越早越好。”

尽管这项研究证实了收益预期,必须解决两个挑战新方法可以进入广泛使用之前,Konstantinidis说。

首先是成本,可以明显高于传统方法,表明宏基因组在复杂情况下测试可以使用。第二个挑战是在消除人类DNA样本。DNA测序,但人类的DNA可以占高达99%的基因组数据,所以把它从考虑可以加快分析。

来源:

故事从乔治亚理工学院。约翰·图恩写的原创作品。请注意:上面的内容可能是编辑,以确保其符合技术网络的风格和长度的指导方针。188金宝搏备用

参考:

黄,a D。,C罗。Pena-Gonzalez,。、Weigand m R。塔尔,C。& Konstantinidis k . t . (2016)。宏基因组的两个严重食源性疾病提供诊断签名和联合感染不是由传统方法实现的迹象。应用与环境微生物学。doi:10.1128 / aem.02577-16