敵を知る - ゲノムシークエンシングが安全な食品の確保に役立つ方法
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敵を知る - ゲノムシークエンシングが安全な食品の確保に役立つ方法
ゼリーで満たされた円形の皿。ゼリーの左半分は赤く、濃い斑点がある。右半分は透明で、上部4分の1に紫色のサルモネラ菌が筋状に増殖している。
BSA/XLD寒天培地で増殖するサルモネラ菌
クアドラム研究所の科学者たちは、食中毒の原因、発生源、食中毒菌がもたらすリスクをよりよく理解するためにゲノム配列決定をどのように利用できるかを示した。これはゲノム監視が食品の安全を確保するための貴重なツールになり得ることを示唆している。
食品に付着し、疾病、長期にわたる合併症、収益の損失、企業へのコストを引き起こす微生物は、英国に毎年推定90億ポンドの負担を強いている。サルモネラ菌はこれに大きく寄与しており、その数は約3万件である。すべての症例が報告されているわけではないので、この数字は過小評価かもしれない。サルモネラ菌には様々な種類があり、様々な食品に関連して感染し、胃腸疾患を引き起こす可能性がある。そのため、サルモネラ感染症の原因を突き止めたり、食品供給システムの脆弱性を突き止めたり、食生活の変化や食品生産量の変動に伴ってそれらがどのように変化する可能性があるのかを突き止めたりすることは困難である。
この問題に対処するため、ノリッジ・リサーチ・パークにあるクアドラム研究所とイースト・アングリア大学の研究者たちは、次世代シーケンサー技術を導入し、食品に含まれるサルモネラ菌の個体群をより深く理解することに成功した。
この研究は、UKRIの一部であるバイオテクノロジー・生物科学研究評議会（BBSRC）と食品基準庁の資金援助を受けて行われ、学術誌『Microbial Genomics』に掲載された。
研究チームは18ヶ月間にわたり、ノーフォーク州の様々な小売店から様々な食品を集め、サルモネラ菌の存在を確認した。その後、各サンプルのゲノム全塩基配列を決定した。このような全ゲノム配列決定は、サルモネラ菌の種類を特定するだけでなく、2つのサンプルの関連性を示す指標にもなる。もし2つのサンプルのゲノムが非常に類似していれば、同じ由来である可能性が高くなる。また、感染症を引き起こしたり、抗菌剤に抵抗する能力を高めるなど、細菌に特異的な性質を与える遺伝子を特定することもできる。
この研究では、感染者から分離されたサルモネラ菌のゲノムも組み込まれた。これらのゲノムは、英国保健安全保障局（UKHSA）によって定期的に収集され、配列が決定され、一般に公開されている。これにより、サルモネラ感染アウトブレイクを食品と関連付ける道が開かれた。
調査の結果、販売されている食品のサルモネラ感染率は全体的に低く、生の鶏肉の9.6％、生のエビの3.7％、生の豚肉の1.3％が汚染されていた。エビのサンプルはいずれもヒト由来の分離株と密接に関連しておらず、エビが英国でのサルモネラ感染に寄与する可能性は低いことが示唆された。
鶏肉は違った。輸入鶏肉サンプルの17％がヒト由来分離株と近縁のサルモネラを含んでいたが、国産鶏肉ではわずか2.3％であった。しかし、輸入鶏肉サンプルのほとんどが冷凍であったのに対し、国産鶏肉はほとんどがチルドであったため、この違いは冷凍鶏肉に関連した安全でない調理方法によるものかもしれない。
感染した食品の4分の1が多様なサルモネラ菌株を保有していた。これはアウトブレイク追跡の妨げになる可能性があり、密接に関連しているが異なる菌株を区別する全ゲノム配列決定の威力を示している。
全ゲノム配列決定のもう1つの利点は、より高解像度の遺伝子解析が可能なことである。この研究で研究者たちは、抗生物質に対する耐性を与えることが知られている遺伝子の各配列を調べた。鶏肉では5.1％、豚肉では0.64％であったが、エビは含まれていなかった。ほとんどの症例は自然治癒するが、傷つきやすい患者や免疫不全の患者には抗生物質が必要な場合があるため、スクリーニングによって最も効果的な治療法を選択することができる。
「全ゲノム配列決定により、臨床的に重要なサルモネラ菌に関連する食品と遺伝的に多様なサルモネラ菌を含む食品が同定されましたが、これはアウトブレイク調査や発生源の特定に支障をきたす可能性があります」とQuadram InstituteのSamuel Bloomfield博士は研究の主執筆者である。
「食品供給源、農業・生産慣行、消費者行動は常に変化しており、食中毒に関連する食品の種類も変化している。将来のサルモネラ症アウトブレイクを予防するためには、全ゲノム配列の高解像度解析による食品とヒト分離株の関連付けを行い、小売食品に付着したサルモネラのサーベイランスを継続することが重要です」。
参考文献 参考文献：ノーフォーク州で採取された小売食品から検出された非チフス性サルモネラのゲノム多様性と疫学的意義 Samuel J. Bloomfield, Nicol Janecko, Raphaёlle Palau, Nabil-Fareed Alikhan, Alison E. Mather. 微生物ゲノミクス DOI: 10.1099/mgen.0.001075
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