A PCR-based protocol was adapted to detect Cronobacter spp., Salmonella enterica, and Listeria monocytogenes from body surfaces and alimentary canals of individual wild-caught flies. The goal of this protocol is to detect and isolate bacterial pathogens from individual insects collected as part of an environmental sampling program during foodborne outbreak investigations.
There is unanimous consensus that insects are important vectors of foodborne pathogens. However, linking insects as vectors of the pathogen causing a particular foodborne illness outbreak has been challenging. This is because insects are not being aseptically collected as part of an environmental sampling program during foodborne outbreak investigations and because there is not a standardized method to detect foodborne bacteria from individual insects. To take a step towards solving this problem, we adapted a protocol from a commercially available PCR-based system that detects foodborne pathogens from food and environmental samples, to detect foodborne pathogens from individual flies.Using this standardized protocol, we surveyed 100 wild-caught flies for the presence of Cronobacter spp., Salmonella enterica, and Listeria monocytogenes and demonstrated that it was possible to detect and further isolate these pathogens from the body surface and the alimentary canal of a single fly. Twenty-two percent of the alimentary canals and 8% of the body surfaces from collected wild flies were positive for at least one of the three foodborne pathogens. The prevalence of Cronobacter spp. on either body part of the flies was statistically higher (19%) than the prevalence of S. enterica (7%) and L.monocytogenes (4%). No false positives were observed when detecting S. enterica and L. monocytogenes using this PCR-based system because pure bacterial cultures were obtained from all PCR-positive results. However, pure Cronobacter colonies were not obtained from about 50% of PCR-positive samples, suggesting that the PCR-based detection system for this pathogen cross-reacts with other Enterobacteriaceae present among the highly complex microbiota carried by wild flies. The standardized protocol presented here will allow laboratories to detect bacterial foodborne pathogens from aseptically collected insects, thereby giving public health officials another line of evidence to find out how the food was contaminated when performing foodborne outbreak investigations.
それらは食品又は食品接触面と器具1に病原体を広げることができるので、昆虫、食品関連疾患の伝達に重要な役割を果たしている。昆虫、ハエ、ゴキブリ、アリ食品媒介病原体の拡散を好む展示行動の中で。これらの動作は、減衰の問題との関連を含んで拒否し、糞、endophily(建物に入る)、およびsynanthropy(人間と同居)2。そのようなサルモネラなどの食中毒の病原体、 リステリア菌 、 カンピロバクター 、 大腸菌 O157:H7、および属クロノバクター属 (以前はエンテロバクター·サカザキ )のメンバーは、昆虫3-5によって送信されることが報告されている。 Synanthropic汚物は、汚染された身体の表面から病原体を転送することによって機械的に普及食中毒菌を飛ぶ。しかし、ハエの消化管における食品媒介病原体の存在は、3回までとすることができる自分の体の表面(ボディ、頭、脚、翼)5で観察されるものよりも大きい。食品媒介病原体は、体表面6,7に比べて時間の大きい長さのためのハエの消化管にとどまることができるといくつかの例では、それらが増殖することができます、ハエの消化管4,8,9に定着。彼らはさらに排便と逆流10,11を通じて食品媒介病原体を広げることができるので、これはハエのベクトルポテンシャルを向上させます。
今日では、より迅速に食中毒の発生を検出することができる改良された監視システムがある。食品媒介アウトブレイク調査を行っている間、公衆衛生当局は感染源(S)または車両であってもよい食品(S)を探してください。研究者らは、食品が汚染されていた方法を見つけるために関係する施設(または施設)の環境アセスメントを実施することができると調査12の一部としてのサンプルを収集することがあります。 Desp科学文献、食品媒介病原体のキャリアとしての昆虫に関する特定の食中毒の発生が挑戦している原因となる病原体のベクトルとして昆虫をリンクするの膨大な量をITE。昆虫は無菌的に食品媒介アウトブレイク調査時の環境サンプリングプログラムの一環として収集されていないので、これは主にです。昆虫、環境サンプリング手順は、単一の昆虫が所定の位置にする必要があるから、食品媒介病原体を検出するために、標準化された迅速、高感度かつ信頼性のあるプロトコルの一部として、食品媒介病原体の拡散を有利挙動を示すこと、特にそれらを含めます。
昆虫からの食品媒介病原体の検出のための従来のメッキ技術は面倒であり、昆虫の生得的な共生微生物の急速な成長を克服するために別の培養培地中の標的細菌の競争力の成長に依存。 BAに昆虫を関連付けた研究のほとんどcterial病原体は、一緒に、いくつかの昆虫をプールではなくごと個別に病原体の存在を同定することにより方法の感度が増加している。したがって、これらの研究は、病原体が13-18発見された昆虫の体の部分を区別しませんでした。これは、疫学的な意味を有していてもよいし、異なる緩和戦略につながる可能性がある食品媒介病原体を体表面に、または個々の昆虫の消化管に位置しているかどうかを同定する能力が重要である。機械的なベクターとしては、逆流および食品に排便ものハエは感染の潜在的に高いレベルで病原体を伝達する確率を増加させるのに対し、短時間食品土地のみ、自分の体の表面から細菌の低レベルを移すことが飛ぶ。したがって、個々の昆虫あたり食品媒介病原体の有病率を推定し、その昆虫、細菌のpの身体部分を区別することが重要である athogenが位置しています。
食品媒介病原体を検出するために培養非依存的方法の使用がますます実施されているにもかかわらず、それらは商業的に単一の昆虫からの食品媒介病原体を検出するために使用されていない。現在、業界や規制当局によって使用されている食品からの食品媒介病原体の迅速な検出のために市販されている検証済みの分子のプロトコルがあります。これらの方法は、食品サンプルの様々な病原体の検出のためのDNAベースのシステムを含む。分子のプロトコルは、従来のメッキ法よりも高速であるが、試料の濃縮は、依然として、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)に必要な細菌性病原体の10 2コロニー形成単位(CFU)に基づく方法19の感度レベルを得るために必要とされる。また、PCR陽性試料からの純粋な細菌コロニーの単離は、適切な方法を使用して病原体を確認するために必要とされる。
コンテンツ ">このプロトコルの目的は、体表面からの食中毒菌の検出および単ハエの消化管のための食品及び環境試料から病原体を検出し、さらにそれらを単離するために使用される市販のPCRベースのシステムを標準化することであるプロトコルのsamples.The感度からの病原体は、ここで説明した第1の実験的に各細菌性病原体の連続希釈を与えた実験室で飼育大人のイエバエ( イエバエ )で較正した。標準化されたプロトコルは、その後100野生捕獲を調査するために使用された自分の体の表面および/または消化管からの食品媒介病原体の存在のために飛ぶ。これは標準化されたプロトコルは、公衆衛生研究所の食品媒介を行う際に環境サンプリングプログラムの一部としてそれらを収集する可能性を考慮して、昆虫によってもたらされる健康上の脅威を検出することを可能にするアウトブレイク調査。野生の昆虫から食品由来の病原体を検出した以前の研究では、正確に食品や食品関連環境13,15内の単一のハエの存在の食品関連リスクを評価するために必要な情報が含まれない場合がありますプロトコルの多種多様を使用していた23,24。ここでは、この標準化されたプロトコルを使用して、それを検出し、 クロノバクター属種を単離することが可能であることを実証した。、S.エンテリカ、及びL.体表面と野生に巻き込まシングルハエの消化管からリステリア 。昆虫が標的食品媒介病原体の数が少ないと他の土着微生物25,26の高い番号を搬送することができるので、このプロトコルは、ターゲット食品媒介病原体の検出の感度を高めるために特定の培養培地中のサンプルの一次(時には二次)の濃縮を必要とする。 PCRベースの検出システムからの結果がDETEために(約30時間以内に得られた。クロノバクター属属の ction。とS.エンテリカ )と、当初のサンプルを処理した後() リステリア菌の検出のために48時間。したがって、このプロトコルは、信頼性、ならびに迅速および食品媒介病原体の存在のための単一のハエをスクリーニングするのに十分な感度である。
生菌のPCR陽性結果の確認および単離は、多くの研究室の標準操作手順の一部である。また、疫学のために、PCR陽性試料からの純粋な細菌培養物をさらに確認し、生化学的、免疫学的、または遺伝的方法を使用して、食品媒介病原体の血清型が要求される。 S.を検出する際に偽陽性は観察されなかったもののエンテリカとL.シングル野生捕獲ハエの体の部分からリステリアは 、このプロトコルを使用して、我々はクロノバクター属属のための偽陽性の50%の税率にまで見つけた。このことは、属CronobactためのPCRベースの検出システムERハエによって運ばれる非常に複雑な細菌叢の中に存在する他の腸内細菌と交差反応することができる。このように、PCR陽性検体から属クロノバクター属の純粋なコロニーの単離および精製は、評価した他の病原体よりも選択メッキを必要とする。
このプロトコルは、主にクロノバクター属種の存在について、個々の野生捕獲ハエをスクリーニングするために標準化されている。、S.エンテリカ、及びL.商業的PCRベースの検出システムを使用してリステリア 。しかし、このプロトコルはまた、容易にそのような腸管出血性大腸菌 O157などの他の食品媒介病原体の存在のために、単一のハエのスクリーン本体部分に適合させた:H7(いずれかの大腸菌 O157を使用して:H7 MP標準アッセイキット又はE.コリ O157:H7リアルタイムアッセイキット)と志賀毒素原性E.非公開大腸菌 (STEC)グループ(リアルタイムSTECスイートを使用)、取得感度> 80%(編データ)。また、このプロトコルは、潜在的疾患(ゴキブリ、アリ)のベクターが知られている他の昆虫からの食品媒介病原体を検出するように構成することができるが、この分野におけるさらなる研究が必要である。
食中毒アウトブレイクの調査は非常に動的であり、特定の状況及び12,27を検討されてローカル環境によって異なる場合があり、多段階のプロセスを含む。それらは将来の病気を予防することによって直ちに公衆衛生の保護を提供するため、これらの研究は重要である。さらに、これらの調査は、食品媒介微生物が広がっていることによって、新しい機構を解明し、研究28のための新しい分野につながる重要な問題を提起することができます。捜査技術ならびに標準化された迅速、かつ高感度なプロトコルは、個々の昆虫からの食品媒介病原体を検出するために必要である。この標準化されたプロトコルは、ワット、無菌的にハエのような虫を収集する機会を開くHICHは環境サンプリングプログラムの一環として、食品媒介病原菌をベクトルできます。このことから得ることができる疫学的情報は昆虫による食品媒介病原体の伝達のメカニズムの正確な状況を作成するのに使うであろう( すなわち、露光時間の長さ:、着陸ハエ対着陸排便、と吐き戻すことによってフライ)。
決して唯一の適切なシステムを意味することで、最終的に、ここで説明する商業PCRベースの検出システムで使用することは実用的であり、PCR増幅および属レベルのアンプリコンの可視化を簡素化にもかかわらず、それはない。濃縮されたサンプルからの溶解物は、あるいは公的に入手可能な種特異的プライマー対を使用して、食品媒介病原体の存在をスクリーニングするために使用することができる。しかし、検出感度は、それらの使用の前に実証されるべきである。
The authors have nothing to disclose.
Thanks to Ben D. Tall, Yi Chen, and Thomas Hammak from the U.S. Food and Drug Administration (FDA), Center for Food Safety and Applied Nutrition (CFSAN) for critically reviewing the manuscript. The authors also thank Hannah Lee (research internship program, Joint Institute for Food Safety and Applied Nutrition (JIFSAN), University of Maryland) for laboratory assistance and David Weingaertner (FDA, CFSAN) for preparing the figure of the schematic overview shown in the video.
Bismuth sulfite (BS) agar | Fisher Scientific | R452402 | *Multiple suppliers. |
Brain heart infusion (BHI) broth | Becton, Dickson and Company | 299070 | *Pre-warmed to 37°C. Multiple suppliers. |
Brilliance Listeria agar (BLA) | Fisher Scientific | CM1080B | *Multiple suppliers. |
Buffered peptone water (BPW) | Becton, Dickson and Company | 212367 | *Pre-warmed to 37°C or 42°C. Multiple suppliers. |
Brilliance Cronobacter agar (Druggan-Forsythe-Iversen formulation/DFI) | Fisher Scientific | CM1055B | *Multiple suppliers. |
chromID Sakazakii Agar | bioMérieux | 43741 | *Call for information: 800.682.2666 |
R & F Enterobacter sakazakii (Cronobacter) Chromogenic Plating Medium | R & F Laboratories | Various | *Call for information: +1.630.969.530 |
R & F Enterobacter sakazakiii Enrichment Broth and supplement | R & F Laboratories | Various | *Call for information: +1.630.969.530 |
Hektoen enteric (HE) agar | Fisher Scientific | OXCM0419B | *Multiple suppliers. |
24 Listeria enrichment broth (24LEB) | Oxoid | CM1107 | *Freshly prepared at room-temperature. Multiple suppliers. |
Listeria selective enrichment supplement | Oxoid | SR0243 | *Multiple suppliers. |
Novobiocin | Fisher Scientific | OXSR0181E | *Multiple suppliers. Store at 2-8 °C |
Vancomycin hydrochloride hydrate | Sigma Aldrich | 861987 | Store at 2-8 °C |
Cefsulodin sodium salt hydrate | Sigma Aldrich | C8145 | Store at 2-8 °C |
Rappaport-Vassiliadis (RV) medium | Fisher Scientific | CM0669B | *Multiple suppliers. |
Tetrathionate (TT) Broth | Becton, Dickson and Company | 249120 | *Multiple suppliers. |
Trypticase soy agar (TSA) | Becton, Dickson and Company | 236930 | *Multiple suppliers. |
Xylose lysine desoxycholate (XLD) agar | Becton, Dickson and Company | 221284 | *Multiple suppliers. |
API Biochemical identification system | bioMérieux | Various | *Call for information: +1.800.682.2666 |
VITEK 2: Product Safety | bioMérieux | Various | *Call for information: +1.800.682.2667 |
BAX System Q7 | DuPont | N/A | |
BAX E. sakazakii Standard assay kit | DuPont | D11801836 | * |
BAX L. monocytogenes 24E assay kit | DuPont | D13608125 | * |
BAX Salmonella 2 Standard assay kit | DuPont | D14368501 | * |
Capping tool | DuPont | D11677028 | |
Decapping tool | DuPont | D11134095 | |
PCR tube rack/holder | DuPont | D12701663 | |
Featherweight forceps, wide tip | BioQuip | 4750 | Sterilize before use. Multiple suppliers. |
Fine point, straight tip forceps | BioQuip | 4731 | Sterilize before use. Multiple suppliers. |
Zirconia/silica beads, 0.5 mm | Bio Spec Products, Inc. | 11079105z | Multiple suppliers. |
Petri dishes – 60X15mm | Fisher Scientific | 08-772B | Multiple suppliers. |
Disposable inoculating loops, 10µL | Fisher Scientific | 22-363-606 | Multiple suppliers. |
L-shaped cell spreaders | Fisher Scientific | 14-665-230 | Multiple suppliers. |
Microcentrifuge tubes, 2 ml | Fisher Scientific | Various | Sterilize before use when needed. Secure lid is preferred. Multiple suppliers. |
Cluster tubes | Fisher Scientific | 05-500-13 | |
Cluster tubes caps | Fisher Scientific | 05-500-23 | |
Sodium hypochlorite (Liquid chlorine bleach) | N/A | N/A | *Dilute to 0.05% with water. Multiple suppliers. |
Sterile deionized water | N/A | N/A | Multiple suppliers. |
Sterile distilled water | N/A | N/A | Multiple suppliers. |
Ethyl alcohol 190 proof | N/A | N/A | *Dilute to 70% with water when needed. Multiple suppliers. |
Genie cell disruptor, 120V – for 1.5ml and 2.0ml microtubes | Scientific Industries, Inc. | SI-D238 | Multiple suppliers. |
Heating block | N/A | N/A | Multiple suppliers. |
Cooling block | N/A | N/A | Multiple suppliers. |
Recirculating water bath | N/A | N/A | Multiple suppliers. |
Stereo microscope | N/A | N/A | Multiple suppliers. |
Centrifuge | N/A | N/A | Multiple suppliers. |
Incubator | N/A | N/A | Multiple suppliers. |