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.
이들은 식품 또는 식품 접촉 표면 및 식기 한 병원균 확산 할 수 있기 때문에 곤충 식품 관련 질환의 전송에서 중요한 역할을한다. 곤충 중에서, 파리 바퀴벌레, 개미는 식품 매개 병원균의 확산을 선호 행동을 나타낸다. 이러한 행동은 거부 대변, endophily (입력 건물) 및 synanthropy (인간과 동거), 부패 문제와 연관을 포함 2. .. 살모넬라 종으로서 인성 병원균, 리스테리아 균, 캄 필로 박터 아종은 대장균 O157 : H7, 및 Cronobacter 속 (구 엔테로 sakazakii의)의 멤버는 곤충 3-5에 의해 송신되는 것으로보고되었다. Synanthropic 오물 기계적으로 자신의 오염 된 신체 표면으로부터 병원균을 전송하여 식중독 세균을 확산 파리. 그러나, 파리의 소화관에서의 인성 병원균의 존재는 최대 3 회까지 가능자신의 신체 표면 (몸, 머리, 다리, 날개) 5에 관찰 된 것보다 더 큰. 인성 병원체는 또한 신체 표면 -6,7-보다 어떤 경우 시간에 더 큰 길이 플라이 소화관에 남아있을 수 있으며, 이들은 플라이 소화관 4,8,9 식민지화, 승산 할 수있다. 그들은 더 깨끗하게하고 역류 (10, 11)을 통해 인성 병원균을 전파 할 수 있기 때문 파리의 벡터 가능성을 증가시킨다.
요즘, 더 빠르게 식중독의 발생을 감지 할 수있는 감시 시스템이 개선된다. 식중독 발생 조사를 수행하는 동안, 공중 보건 당국은 감염의 원인 (들) 또는 차량 (들) 일 수있다 음식을 찾습니다. 연구자들은 또한 음식이 오염 된 방법을 찾아 관련 시설 (또는 시설)의 환경 영향 평가를 수행 할 수 있으며, 조사 (12)의 일부로서 샘플을 수집 할 수 있습니다. Desp과학 문헌, 인성 병원균의 캐리어와 같은 곤충에 관한 특정 식중독 발생이 도전하고있다 일으키는 병원체의 벡터로 곤충을 연결의 광대 한 양을 ITE. 곤충 무균 인성 발병 조사 환경 중에 샘플링 프로그램의 일부로서 수집되고 있지 않기 때문이다 주로. 곤충, 환경 샘플링 절차, 단일 곤충 제자리에 있어야에서 인성 병원체를 검출하는 표준화 빠르고 민감하고 신뢰성있는 프로토콜의 일부로서, 인성 병원균의 확산을 선호 행동을 나타낼 것이 특히 것들을 포함한다.
곤충에서 인성 병원균의 검출을위한 기존의 도금 기술은 번잡하고, 곤충의 선천성 공생 미생물의 빠른 성장을 극복하기 위해 다양한 배지에서 표적 균의 성장 경쟁력 의존한다. BA와 곤충을 연결 한 대부분의 연구cterial 병원균 여러 함께 풀링 곤충보다는 개별적으로 당에 병원균의 존재를 식별함으로써 상기 방법의 민감도를 증가했다. 따라서, 이들 연구는 병원균 13-18 발견 곤충의 본문 부분을 구별하지 않았다. 이것은 역학적 의미를 가질 수 있으며, 상이한 완화 전략 등의 원인이 인성 병원균 체 표면 또는 개별 곤충의 소화관에 위치인지를 식별하는 능력은 중요하다. 기계 벡터로, 만 감염의 가능성이 더 높은 수준의 전송 병원균의 가능성을 증가 역류 그 파리 반면, 자신의 신체 표면에서 박테리아의 낮은 수준을 전송하고 음식에 똥 수있는 짧은 시간 동안 음식에 그 땅을 날아. 결과적으로, 개별 곤충 당 인성 병원체의 빈도를 추정하고, 곤충, 박테리아 (P)의 신체 부위를 구별하는 것이 중요 athogen가 있습니다.
인성 병원체를 검출하는 독립 배양 방법의 사용이 점차 구현되고 있더라도, 이들은 상업적 단일 곤충에서 인성 병원체를 검출하는데 사용되지 않았다. 현재 상업적으로 산업 및 규제 기관에서 사용중인 식품에서 식품 매개 병원균의 신속한 검출에 사용할 수있는 분자 프로토콜이 확인됩니다. 이들 방법은 음식 샘플의 다양한 병원체 검출을위한 DNA 기반 시스템을 포함한다. 분자 프로토콜 전통적인 도금법보다 빠르게하지만, 시료의 농축 여전히 중합 효소 연쇄 반응 (PCR)에 필요한 세균성 병원체의 10 2 콜로니 형성 단위 (CFU) 기반의 방법 (19)의 감도 수준을 얻기 위해 필요하다. 또한, PCR에서 양성 샘플 순수한 박테리아 콜로니를 단리는 적절한 방법을 이용하여 병원체를 확인하는데 필요하다.
콘텐츠 ">이 프로토콜의 목적은 신체 표면에서 인성 박테리아의 검출 및 단일 플라이의 소화관에서 음식과 환경 시료에서 병원균을 검출하고, 추가로 이들을 분리하는 데 시판 PCR 기반 시스템을 표준화하는 여기에 설명 된 프로토콜의 samples.The 감도 병원균 먼저 실험적으로 각각의 세균 병원체의 연속 희석이 공급 된 실험실 사육 성인 하우스 파리 (파리 자리의 domestica에)으로 교정되었다. 표준화 된 프로토콜은 이후 조사하는 데 사용 된 100 야생 적발 신체 표면 및 / 또는 영양 운하에서 인성 병원균의 존재를 파리. 표준화 된 프로토콜은 공중 보건 실험실 인성을 수행 할 때 환경 샘플링 프로그램의 일부로서 수집의 가능성을 허용하는, 해충으로 인한 건강 위협을 검출하도록 허용 할 것이다 발생 조사.정확하게 식품 또는 식품 관련 환경 (13, 15)의 단일 플라이의 존재의 식품 관련 위험을 평가하는 데 필요한 정보를 포함하지 않을 수 있습니다 프로토콜의 큰 다양성을 사용한 야생 곤충에서 인성 병원균을 검출 한 이전의 연구, (23, 24). 여기서, 우리는 표준 프로토콜을 사용하여,이를 감지하고 Cronobacter 종을 분리하는 것이 가능하다는 것을 보여 주었다., S. 엔테 및 L. 신체 표면과 야생에서 잡은 단일 파리의 소화관에서 모노 사이토 겐. 곤충 대상 인성 병원체의 낮은 숫자 및 다른 토착 미생물 25,26 높은 번호를 운반 할 수 있기 때문에,이 프로토콜은 표적 인성 병원체의 검출 감도를 높이기 위해 특정 배지에서 샘플의 주 (때때로 보조) 농축을 필요 . PCR 기반 탐지 시스템의 결과는 dete 위해 (약 30 시간 내에서 얻어졌다Cronobacter 종의 ction의. 그리고 S. 엔테) 및 초기 샘플을 처리 한 후 L. 모노 사이토 겐)의 검출을 위해 48 시간 (. 따라서,이 프로토콜은 신뢰성뿐만 아니라 신속하고 인성 병원균의 존재에 대해 하나의 비행을 화면에 충분히 민감하다.
가능한 박테리아의 PCR 양성 결과의 확인 및 분리는 많은 실험실 표준 운영 절차의 일부입니다. 또한, 역학을 위해 PCR 양성 샘플에서 세균 배양 물을 순수한 추가의 확인 및 생화학 적, 면역 학적, 또는 유전 적 방법을 이용하여 인성 병원체 혈청 요구된다. 더 잘못된 반응이 관찰되지 않았다하더라도 S.을 검출 할 때 엔테와 L. 단일 자연산 파리의 신체 부위에서 모노 사이토는,이 프로토콜을 사용하여, 우리는 Cronobacter 종에 대한 오탐 (false positive)의 50 % 속도까지 발견했다. 이 제안 그 속 Cronobact에 대한 PCR 기반 탐지 시스템어 파리에 의해 실시하는 매우 복잡한 미생물 사이에 존재하는 다른 장내 세균과 교차 반응 할 수있다. 따라서, 분리 및 PCR 양성 샘플에서 속 Cronobacter의 순수한 식민지의 정화는 평가 다른 병원균보다 더 선택적 도금을 필요로한다.
이 프로토콜은 주로 Cronobacter 종의 존재에 대한 개별 자연산 파리 화면 표준화되었습니다., S. 엔테 및 L. 상용 PCR 기반 탐지 시스템을 사용하는 모노 사이토. H7 (어느 대장균 O157 사용 : H7 MP 표준 분석 키트 또는 대장균 그러나이 프로토콜은 또한 쉽게 출혈성 대장균 O157 다른 인성 병원균의 존재를 단일 파리의 신체 부위를 선별 적응시켰다 O157 : 실시간 분석 키트 H7)과 시가 독소 E. 게시 취소 대장균 (STEC) 그룹 (실시간 STEC 제품군을 사용), 취득 감도> 80 % (에드 데이터). 또한,이 프로토콜은 잠재적 질환 (바퀴벌레, 개미)의 공지 된 다른 벡터를 곤충에서 인성 병원균을 검출하도록 적응 될 수 있지만,이 영역에서 더 많은 연구가 필요하다.
인성 질병 발병 조사는 매우 동적이며 특정 상황 인 로컬 환경 12,27 조사에 따라 달라질 수있다 다단계 과정을 포함한다. 그들은 미래의 질병을 방지하여 즉시 공중 보건 보호 기능을 제공하기 때문에 이러한 조사는 중요하다. 또한 이러한 조사는 인성 미생물이 분산되어있는 새로운 메커니즘을 규명, 연구 (28)에 대한 새로운 영역으로 이어질 중요한 질문을 제기 할 수 있습니다. 조사 기술뿐만 아니라, 표준화 된 신속하고 민감한 프로토콜은 각각의 곤충에서 인성 병원균을 검출하기위한 필요하다. 이 표준화 된 프로토콜은 와트, 무균 파리 같은 곤충을 수집 할 수있는 기회를 엽니 다HICH는 환경 샘플링 프로그램의 일환으로, 식중독 세균 병원체를 벡터로 할 수 있습니다. 이에서 얻을 수있다 역학적 정보는 곤충에 의해 인성 병원균의 전송 메커니즘의 정확한 사진을 작성하는데 사용 될 것이다 (즉, 노출 시간의 길이, 방문 파리 대 방문 대변을 봤 거든 및 역류에 의한 비행).
어떤 유일한 적절한 시스템을 의미하여 마지막으로, 여기에 설명 된 상용 PCR 기반 탐지 시스템을 사용하는 것이 실용적이며, PCR 증폭과 속 레벨 앰플 리콘의 시각화를 간단하게하더라도, 그것은 없다. 농축 된 시료에서 해물 대안 공개적 가능한 종 특이 프라이머 쌍을 사용하여 인성 병원균의 존재를 스크리닝하는데 사용될 수있다. 그러나, 검출 감도는 사용하기 전에 입증해야한다.
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. |