Food Safety

Whole Genome Sequencing – An Advanced Technology To Stop Foodborne Illness & Improve Food Safety

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Foodborne illness is a common occurrence. It is estimated that one in six Americans get sick from contaminated food or beverages annually and 3,000 die from it.  The USDA estimates that foodborne illnesses cost the United States more than $15.6 billion each year and the irony is that such illnesses are preventable.

PulseNet compares the DNA fingerprints of bacteria from patients to find clusters of disease that represent unrecognized outbreaks

The CDC (Center for Disease Control), a vital link between foodborne illness and the food safety systems of food producers and government agencies, helps to determine the major sources of an outbreak and provides guidance when an outbreak occurs.  Using surveillance systems like PulseNet, FoodNet (the Foodborne Diseases Active Surveillance Network), SEDRIC (the System for Enteric Disease Response, Investigation and Coordination), they can help state and local health departments improve the tracking and investigation of outbreaks.

Using WGS, scientists can generate a DNA fingerprint to determine if strains of bacteria have similar DNA fingerprints that would point to the outbreak coming from the same source or processing facility

Using Advanced Technology like WGS (Whole Genome Sequencing), scientists can generate a DNA fingerprint to determine if strains of bacteria have similar DNA fingerprints that would point to the outbreak coming from the same source or processing facility.  The CDC began using WGS to investigate foodborne illness in 2013 with Listeria – a bacteria that those of us in the food industry are very familiar with.  Today, 83 laboratories across the USA have such tools and can generate and share WGS results.  For example, WGS helped the CDC and FDA scientists link the outbreak in 2019 of E. coli to romaine lettuce from Salinas Valley, CA and there are many such successes.  Genome Trakr is a database of foodborne bacteria that is managed by the FDA and focuses on germs from food products and the environment.

Whole Genome Sequencing (WGS) Process

Whole Genome Sequencing gives detailed genetic information about the germs making people sick.  CDC’s Division of Foodborne, Waterborne and Environmental Diseases uses this info to help investigate and prevent illnesses caused by bacteria, fungi and parasites.  It’s of particular importance when looking for the source of an outbreak and determining the drug resistance (to antibiotics) of bacteria or fungi, thus enabling us to know which antibiotics to use or not use to fight infections. 

Just like humans, germs have their own DNA and WGS provides a nearly complete reading of the millions of units that make up the germs DNA.  By knowing what order these units are in, scientists can identify the type of germ and learn more about its genes, including the genes that cause antimicrobial resistance. This detailed information allows outbreak investigators to link cases of illness and find sources of infection with greater confidence than with other DNA fingerprinting methods.”

This advanced technology is a big plus in tracking, classifying and stopping outbreaks of foodborne, waterborne and environmental illnesses today.

Lily Noon

Sources:

  1. Center for Disease Control and Prevention – Whole Genome Sequencing, CDC.gov
  2. CDC and Food Safety – Center for Disease Control and Prevention, CDC.gov
  3. PulseNet, CDC.gov
  4. FoodNet – the Foodborne Diseases Active Surveillance Network, CDC.gov
  5. SEDRIC – the System for Enteric Disease Response, Investigation and Coordination, CDC.gov

食中毒は、よく起こる出来事です。米国では毎年6人に1人が汚染された食品や飲料のせいで病気になり、3,000人が死亡していると見積もられています。米国農務省の推定値によると、食中毒が米国に及ぼす経済損失は年間156億ドル以上です。皮肉なことに、これは予防可能な疾病です。

PulseNetは、患者から採取した細菌のDNAフィンガープリントを比較し、未認識の大量発生を示すクラスターを発見します。

米国の疾病予防管理センター(CDC)は、食中毒と食品生産者の食品安全性システム、および政府機関の間の重要な要として機能していて、大量発生の主な感染源の解明を支援すると同時に、大量発生に際してガイダンスを提供しています。PulseNetFoodNet(Foodborne Diseases Active Surveillance Network、食中毒の能動監視ネットワーク)、SEDRIC(System for Enteric Disease Response, Investigation and Coordination、腸疾患の対応・調査・調整のためのシステム)のようなシステムを使用して、CDCは、州や自治体の保健当局が大量発生の追跡・調査能力を向上できるようサポートしています。

全ゲノムシーケンス解析を使用すると、DNAフィンガープリントを生成して細菌の株の間に類似した特徴がないかどうかを判断することができ、食中毒が同じ食品や工場から来ていないかどうかを見極めるのに役立ちます。

WGS(Whole Genome Sequencing、全ゲノムシーケンス解析)のような先進技術を使用すると、DNAフィンガープリントを生成して細菌の株の間に類似した特徴がないかどうかを判断することができ、食中毒が同じ食品や工場から来ていないかどうかを見極めるのに役立ちます。CDCは2013年にリステリア菌の食中毒の調査でWGSを使用し始めました。リステリア菌は、食品業界に携わっている私たちにとって非常に馴染み深い細菌です。今では米国内83カ所の試験所がこの種のツールを持っていて、WGSを解析してその結果を共有することができます。例えば、2019年に大腸菌による食中毒が大量発生した際、WGSを使ったことで、CDCと食品医薬品局(FDA)は、カリフォルニア州サリナスバレーで生産されたロメインレタスが感染源だと特定することができました。同様の成功例は多数あります。Genome Trakrは、食品中の細菌を集めたデータベースで、FDAが管理していて、食品とその環境内に存在する病原菌に重点を置いています。

全ゲノムシーケンス解析(WGS)のプロセス

全ゲノムシーケンス解析では、人を病気にする病原菌についての詳細な遺伝情報が得られます。食品・水・環境を介して伝染する疾病を専門とするCDCの部署では、細菌、菌類、寄生虫によって引き起こされる疾病の調査と予防に役立てるために、これを使用しています。これは特に、大量発生の感染源を特定しようとしている場合や、細菌と菌類の(抗生物質に対する)薬剤耐性を予測しようとしている場合に重要です。これにより、感染症の治療にどの抗生物質を使用すべきか、また使用すべきでないかが分かるためです。

人間と同じように、病原体にも独自のDNAがあり、WGSにより「病原体のDNAを構成する数百万という単位をほぼ完全に読み取ることができます」と、CDCのウェブサイトは説明しています。「これらの単位の配列を知ることで、病原体の種類を特定して、抗微生物薬耐性をもたらす遺伝子も含め、その病原体の遺伝子についての詳細な情報を知ることができます。感染症の調査官は、この詳細な情報を使って個別の症例の点と点をつなぎ、他のDNAフィンガープリント法を使った場合に比べて高い信頼度で感染源を特定することができます」。

この先進技術は、食中毒だけでなく、水や環境を介して伝染する現代のさまざまな疾病を特定し、区分し、流行を食い止めるうえで大きな武器となります。

Lily Noon

出典:

  1. Whole Genome Sequencing(全ゲノムシーケンス解析)、gov
  2. CDC and Food Safety(CDCと食品安全性)、
  3. PulseNet、gov
  4. FoodNet – the Foodborne Diseases Active Surveillance Network、gov
  5. SEDRIC – the System for Enteric Disease Response, Investigation and Coordination、gov

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