Обзор новых инструментов быстрого тестирования, повышающих безопасность пищевых продуктов

Мир наполнен новыми технологиями быстрого тестирования, которые расширяют знания о качестве и безопасности пищевых продуктов как для мировой пищевой промышленности, так и для потребителей.

ВЫЯВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ ЛИСТЕРИЙ

В июле 2018 года компания Rheonix Inc., Итака, штат Нью-Йорк, запустила анализ Listeria PatternAlert, который компания называет прорывным методом для быстрого определения молекулярных структур штаммов Listeria.

«Этот метод разработан, чтобы помочь производителям продуктов питания в выявлении мест обитания стойких листерий и в отслеживании источников заражения», - говорит Брук Шварц, вице-президент по стратегии и маркетингу Rheonix.

По словам Шварца, производители продуктов питания и испытательные лаборатории получили положительные отзывы об анализе.



«Мы поддерживаем эту технологию из-за потенциальной ценности, которую она может иметь для наших клиентов», - говорит Тимоти Фрейер, доктор философии, вице-президент по научным вопросам и микробиологии MérieuxNutriSciences. «Возможность получать информацию об отслеживании Listeria в течение нескольких часов после предполагаемого положительного результата значительно повысила бы эффективность расследований загрязнения окружающей среды, позволяя производителям находить и устранять проблемы до того, как их продукт подвергнется воздействию, что снизит затраты и принесет пользу общественному здравоохранению».



Современные методы типирования штаммов обычно занимают до двух недель и требуют получения изолята в чистой культуре, отмечает Шварц. «Анализ Listeria PatternAlert, который выполняется с использованием полностью автоматизированной рабочей станции Rheonix Encompass Optimum, позволяет пользователям обнаруживать молекулярные структуры всего за шесть часов непосредственно из положительного обогащенного образца, без необходимости в изоляте», - говорит она. «Каждый результат может быть сопоставлен с конкретной базой данных PatternAlert пользователя, чтобы определить соответствие их шаблонов в разных местах и во времени».



Шварц отмечает, что стойкие штаммы Listeria, которые находят пристанище на пищевых предприятиях, могут значительно повысить риск более широкого заражения и являются целью более пристального контроля со стороны регулирующих органов.

Шварц объясняет, что, поскольку цель анализа - выявить повторяющиеся закономерности на предприятиях компании, его наибольшая ценность заключается в способности сопоставить новые модели от данного пользователя (то есть компании) с ранее наблюдаемыми образцами. «Ценность увеличивается по мере того, как с течением времени тестируется больше образцов в разных местах расположения пользователя»

По словам Моргана Уоллеса, доктора философии, научного директора Rheonix по прикладным рынкам, анализ ListeriaPatternAlert обнаруживает наличие или отсутствие независимо возникающих генетических мишеней, которые могут сортировать листерии по тысячам потенциальных образцов. «Каждый образец, полученный в результате анализа, включает группу штаммов и может включать несколько видов Listeria», - объясняет он. «Наш подход заключается в предоставлении информации непосредственно из обогащенных образцов, которая может помочь пользователям идентифицировать повторяющиеся штаммы или популяции. Дискриминационная способность анализа PatternAlert была тщательно откалибрована, чтобы пользователи могли принимать обоснованные решения на основе молекулярных паттернов без анализа, обеспечивающего характеристику уровня штамма, эквивалентную секвенированию всего генома (WGS) или гель-электрофорезу в импульсном поле ».

Доктор Уоллес отмечает, что у WGS гораздо более тонкий уровень дискриминации. Благодаря способности различать до одного нуклеотида, WGS позволяет пользователям определять, являются ли два штамма идентичными или очень близкими друг к другу », - говорит он. «Такой уровень дифференциации может быть желательным при определении того, связан ли конкретный штамм со вспышкой или широко распространенным загрязнением пищевых продуктов».

В некоторых ситуациях анализ PatternAlert и WGS можно эффективно использовать в комбинации, добавляет доктор Уоллес. «Например, в случае обратного отслеживания может потребоваться секвенирование многих изолятов, чтобы определить, присутствует ли штамм вспышки», - уточняет он. «Изоляты или положительные обогащения можно сначала быстро проверить на вероятные совпадения с анализом PatternAlert; и только те, у кого есть релевантные шаблоны, продолжат последовательность».



ТРИ ИСПЫТАНИЯ В ОДНОМ

Компания Thermo Fisher Scientific, Бейзингсток, Англия, представила рабочий процесс RapidFinder Salmonella Multiplex PCR (полимеразная цепная реакция) в ноябре 2017 года. Эта технология специально разработана для тестирования сырого, готового к употреблению и готового к повторному нагреву мяса птицы, а также по словам Шерил Муни, глобального менеджера по маркетингу и коммуникациям компании по защите пищевых продуктов, образцы производственной среды и образцы первичной продукции.

«Что особенно примечательно, так это то, что с помощью RapidFinder, лаборатории, проводящие тесты для птицеводов, могут одновременно проверять образцы на наличие видов Salmonella (S.), S. Typhimurium (S. enterica подвид 1 серовар Typhimurium) и S. Enteritidis (серотип S. enterica Enteritidis)», - говорит Муни. «Мы считаем, что это первый независимый ПЦР-анализ такого рода. RapidFinder отличается простой подготовкой проб и предоставляет комбинированные результаты по видам Salmonella и сероварам из одной лунки всего за 16 часов».

Анализ имеет сертификат программы AOAC-Research Institute Performance Tested Methods, а также был награжден знаком NF VALIDATION от AFNOR Certification для образцов сырого и готового к употреблению мяса птицы и образцов производственной среды.

«Многие быстрые методы, в том числе другие тесты ПЦР, доступны для определения наличия сальмонеллы, но не многие из них способны одновременно идентифицировать серовар», - отмечает Муни. «Чтобы получить эту информацию, лаборатория должна либо провести дополнительные экспресс-тесты, которые могут оказаться очень дорогими, либо использовать традиционные методы идентификации, выполнение которых занимает несколько дней, тем самым откладывая момент, когда продукт может быть выпущен или другие действия будут предприняты. RapidFinder с его возможностями тройного обнаружения является полезным инструментом для программ борьбы с сальмонеллой в птицеводстве».



РЕШЕНИЕ DROPLET DIGITAL

В начале 2019 года Bio-Rad Laboratories, Геркулес, Калифорния, планирует выпустить в продажу свой новый раствор dd-Check STEC (E. coli, продуцирующий токсин Shiga), сочетающий в себе технологию Droplet Digital PCR (ddПЦР) и iQ-Check. Анализ ПЦР в реальном времени STEC.

«Использование преимущества совместной локализации ddПЦР, dd-Check STEC сократит количество ложноположительных образцов, чтобы быстро подтвердить связь stx и eae», - говорит Майк Кларк, MS, менеджер международной группы ПЦР отдела пищевых исследований Bio-Rad. .

«Технология ddПЦР - это метод проведения цифровой ПЦР с несколькими тысячами капель водно-масляной эмульсии», - говорит Кларк. «Ключ к ddПЦР - это разбиение образцов. В традиционной ПЦР одно измерение выполняется на одном образце. В ddПЦР один образец разделяется на тысячи капель наноразмеров, что позволяет проводить тысячи независимых одиночных событий амплификации внутри этого образца».

Благодаря тому, что реакция ПЦР происходит в отдельных каплях, эта технология дает ряд преимуществ и преимуществ для тестирования безопасности пищевых продуктов. «Эти преимущества включают абсолютное количественное определение без необходимости построения стандартной кривой, большую толерантность к ингибиторам ПЦР и однозначную идентификацию / подтверждение геномов, несущих зависимые маркеры (совместная локализация маркеров)», - отмечает Кларк.

По словам Кларка, совместная локализация ddПЦР может обнаруживать истинные энтерогеморрагические E. coli (EHEC) положительные образцы в различных пищевых матрицах. «Пищевые матрицы, подтвержденные положительным результатом на EHEC, высокопатогенную подгруппу STEC, возникают, когда два фактора вирулентности, токсин Shiga (stx) и intimin (eae), присутствуют вместе в одной бактерии E. coli», - уточняет он. «Технология ddПЦР позволяет обнаруживать оба маркера вирулентности в одной бактерии, наблюдая процент сцепления двух маркеров (stx и eae), что позволяет отличить бактерии, содержащие оба маркера, от нескольких бактерий, каждая из которых несет один маркер».

Текущий метод обнаружения EHEC в продуктах питания включает обогащение образца и использование ПЦР для выявления генов stx1 / stx2 и eae.

«Проблема с этим типом тестирования заключается в том, что типичная ПЦР не может различить бактерии, несущие как маркеры вирулентности, так и смешанные культуры, в которых эти гены-мишени присутствуют в разных клетках», - объясняет Кларк. «Эти предполагаемые образцы затем должны пройти трудоемкий процесс подтверждения, в результате чего большое количество этих образцов будет признано отрицательным на EHEC».



ИНСТРУМЕНТЫ NCBI GENE ID

По словам Майкла Фельдгардена, доктора философии, штатного научного сотрудника NCBI, в Национальном центре биотехнологической информации (NCBI), Бетесда, Мэриленд, участие в методах быстрого тестирования ограничено инструментами и базами данных, используемыми для быстрого анализа данных секвенирования всего генома.

«В NCBI нет лабораторий мокрого анализа, вместо этого мы сотрудничаем с лабораториями агентств общественного здравоохранения, чтобы анализировать данные полного секвенирования генома в режиме реального времени», - отмечает доктор Фельдгарден. «Наши инструменты используются этими сотрудниками для облегчения расследования вспышек болезней пищевого происхождения и отслеживания генов устойчивости к противомикробным препаратам».

Программа NCBI Pathogen Detection в настоящее время содержит данные о более чем 280 000 бактериальных изолятов, включая четыре основных бактериальных патогена пищевого происхождения - Campylobacter, E. coli, Listeria и Salmonella, а также 18 других патогенов. «В течение 24 часов после отправки данных о последовательности конвейер может идентифицировать тесно связанные изоляты, описывать, как они связаны друг с другом, и предоставлять различные визуализации этих отношений и данных в браузере изоляции NCBI», - говорит доктор Фельдгарден.

В 2018 году NCBI добавила возможность идентифицировать предварительный набор изолятов, относящихся к конкретному изоляту, в отношении нескольких патогенов пищевого происхождения в течение 60 минут после загрузки данных о последовательности в NCBI. «Эти инструменты предоставляют предварительный набор изолятов для исследования нашими партнерскими агентствами и программами, помогая им более эффективно сосредоточить свои ресурсы и выявлять случаи для проведения полного эпидемиологического анализа», - объясняет доктор Фельдгарден.

«Кроме того, NCBI недавно разработала AMRFinder, общедоступный программный инструмент, который использует тщательно подобранную базу данных генов устойчивости к противомикробным препаратам, которую мы создали для идентификации генов устойчивости к противомикробным препаратам в геномах», - говорит доктор Фельдгарден. «Все изоляты в системе обнаружения патогенов проходят скрининг на гены устойчивости через ARMFinder, и эти данные доступны через браузер изолятов».