החוקרים מראים כיצד רצף מתקדם ותרכובות טבעיות מעצבות את המאבק המתמשך נגד מחלות קטלניות המובילות במזון, החל מליסטריה המסתתרת בביופילמים ועד עשן לבונה והרג מיקרובים מזיקים.
לימוד: פתוגנים זונוטיים באוכל: התקדמות חדשה ותובנות עריכה. קרדיט תמונה: Corona Borealis Studio/Shutterstock.com
גיליון מיוחד בעריכה שפורסם לאחרונה בפורסם אוכלים מדגיש את האתגרים הנוכחיים וההתקדמות האחרונה בגילוי ובקרה של פתוגנים זונוטיים בסביבות מזון וסביבות מזון.
מחלה הנישאת במזון ותוצאותיה
כ- 600 מיליון איש מפתחים מחלה הנישאת במזון לאחר שצרכו מזון מזוהם, ביניהם כ -420,000 מתים. ילדים מתחת לגיל חמש מהווים כמעט 30% מכלל ההרוגים. לפיכך, זיהום מזון נחשב לאיום משמעותי בבריאות הציבור.
אנשים ממדינות בעלות הכנסה נמוכה ובינונית מפתחים מחלות הנישאות במזון כתוצאה מאחסון מזון לא תקין, נוהלי היגיינה לקויים, ליקויים תשתיתיים ואכיפה רגולטורית לא עקבית. ההופעה ההולכת וגוברת של פתוגנים הנישאים במזון רב-תרופתיים עוררה את הצורך במעקב, חינוך צרכני והערכות אנטי-מיקרוביאליות.
פתוגנים, כולל Escherichia coli– סלמונלה spp., ליסטריה מונוציטוגנים, וכן קמפילובקטר spp., לִגרוֹם נישא אוכל מחלה עם תסמינים רחבים ממצוקה קלה במערכת העיכול ועד מצבים חמורים יותר מסכני חיים. חומרים נגיפיים, כולל נורובירוס ונגיף הפטיטיס A, הם גם איומים משמעותיים על בטיחות המזון. חלק מהפתוגנים הזואנוטיים משפיעים באופן משמעותי על אוכלוסיות פגיעות, כולל תינוקות, פעוטות, מבוגרים מבוגרים ואנשים חסרי פשרות. מלבד חיידקים, טפילים (ג'יארדיה למבליה וכן Entamoeba histolytica, וכן טאניה sppו) ופטריות (למשל, פניציליום– Claviceps– אספרגילוס, וכן Fusarium) הם פתוגניים לבני אדם ויכולים לגרום למחלות הקשורות למזון.
התאמה פיזיולוגית ומולקולרית של פתוגנים הנישאים במזון
העריכה מסכמת מחקרים בהם החוקרים בדקו את ההסתגלות הפיזיולוגית והמולקולרית של הפתוגנים המובילים במזון בתנאי לחץ סביבתי. במחקר אחד שצוטט, החוקרים השתמשו באלקטרופורזה 1D, דו-עמוד וספקטרומטריה המונית טנדם כדי לזהות אפנון פרוטאום ב L. monocytogenes ST7 בתגובה לתנאים חומציים ומינים מאוד וטמפרטורות נמוכות במיוחד. מחקר זה הדגיש ביטוי ספציפי למצב של גורמי נגיף, כמו Internalin A ו- Listeriolysin O.
תגובות מתח ודפוסי ביטוי חלבון משתנים בהתאם לגורמים סביבתיים הקשורים לאחסון וייצור מזון. מחקר עתידי צריך לשלב כלים ביו -אינפורמטיים, כמו Virentedpred ו- Vaxijen V.2.0, כדי לאפיין חלבונים מבחינת הנגיף והפוטנציאל החיסוני שלהם. ניתן להשתמש בכלי עריכת גנים, כולל מערכות רקומבינציה בסיוע CRISPR-CAS, למניפולציה ממוקדת של גנים.
מחקרים אחרונים הצביעו על ההסתגלות הספציפית למתח ואת הפוטנציאל הפתוגני הייחודי, ובכך מדגישים את החשיבות של שילוב נתונים פרוטאומיים וטרנסקריפטיים כדי לזהות סמני נגיף מעבר לתחזיות גנומיות.
ההופעה הגבוהה יותר של לא טיפוסית L.ו מונוציטוגנים ניתן לייחס זנים (ALM) מאשר הערכות קודמות לגורמי הסביבה והעיבוד הן ברשתות המזון המבוססות על בעלי חיים וצמחים. זן זה מציג פרופיל פנוטיפי וגנוטיפי מובהק, כולל חוסר המוליזה, המתואמת עם גנים נגיפים (למשל, PRFA– inlbו mpl). בעתיד, החוקרים יוכלו להשתמש בטביעות אצבעות פנוטיפיות כדי להבדיל בין ALM לשניהם קלאסיים L.ו מונוציטוגנים ואחרים ליסטריה מִין. זני ה- ALM הראו עמידות אנטיביוטיקה גבוהה יותר, מה שהעלה חששות מכך שהם מאגרים לא ידועים של התנגדות ופתוגניות.
העריכה מציינת גם כי היווצרות ביופילם על משטחים כמו נירוסטה, זכוכית ופלסטיקה ממלאת תפקיד מכריע בהתמדה של L. monocytogenes בסביבות עיבוד מזון, סיבוך מאמצי ניקוי וחיטוי.
טכנולוגיות גילוי
מכיוון ששיטות גילוי ISO סטנדרטיות עשויות להיות לא יעילות בקביעת זני ALM, החוקרים מציעים בחום להשתמש בכלים מתקדמים, כמו MALDI-TOF ורצף גנומי. טכניקות אלה יאפשרו גילוי של העברת גנים אופקיים ליותר נגיפים L.ו מונוציטוגנים אוכלוסיות.
רצף גנום שלם (WGS) שימש לאחרונה לבידוד L.ו מונוציטוגנים זנים ממזונות בקירור מוכנים לאכילה. מחקר זה הדגים את הפוטנציאל של טכניקת ה- WGS לזיהוי מדויק של אלמנטים פלסמיד, קובעי התנגדות, כגון BRCBC וכן QACJ גנים, ואלמנטים גנטיים ניידים הקשורים להתמדה סביבתית. לפיכך, WGS יכול לשפר את הערכת המעקב ואת הערכת הסיכון לבטיחות המזון.
רצף לקריאה ארוכה באמצעות אוקספורד ננופור מיניון הוחל לאחרונה כדי לאתר את E. coli המייצר רעלן של שיגה (STEC) ישירות מדגימות בקר טחון. שיטה זו מאפשרת זיהוי של גנים ארסיים תוך מספר שעות בתרבויות טהורות ובדגימות מזון מועשרות. השימוש בשיטת הרצף הקריאה ארוכת הקריאה לא יכול רק להפחית את עבודת כפיים אלא גם להפחית משמעותית את זמן האבחון בבדיקת בטיחות מזון שגרתית.
Foodomics הוא תחום רב -תחומי המשלב גנומיקה, פרוטאומיקה, ליפידומיקה, מטבוליומיקה וביואינפורמטיקה כדי להעריך את איכות המזון ואת הבטיחות המיקרוביולוגית בכל שרשרת האספקה. העריכה מדגישה כי Genomics תומכת גם בתוכניות גידול ואימות מזון, פרוטאומיקה ומטבוליומיקה עוזרים לייעל את פרופילי התזונה והבטיחות במוצרים הנגזרים מבעלי חיים, וליפידומיקה מסייעת להתפתחות מזון פונקציונלי. שיטות חישוביות מתקדמות כמו למידת מכונה נדרשות יותר ויותר כדי לשלב מערכי נתונים אלה של OMICS.
ספקטרומטריה של כרומטוגרפיה של גז (GC-MS) נמצאת בשימוש נרחב לגילוי קלקול מזון מיקרוביאלי ולזהות תרכובות רעילות שנוצרו במוצרי מזון שונים, כולל דגים, דבש, מוצרי חלב ויין. עם זאת, עלויות יישום גבוהות והצורך בתשתיות מיוחדות מעכבות את האימוץ הנרחב של שיטות מתקדמות אלה לגילוי מוקדם של פתוגנים הנישאים במזון.
בחינת התכונות האנטי -מיקרוביאליות של תרכובות טבעיות
החוקרים זיהו פעילויות אנטי -מיקרוביאליות בתרכובות טבעיות, כמו שמנים אתרים. לדוגמה, GC-MS משמש לזיהוי מונוטרפנים וססקוויטרפנים עם פעילות אנטי-מיקרוביאלית כנגד חיידקים, שמרים ותבניות חיוביים לגרם וגרם.
Saccharomyces cerevisiae וכן Fusarium Solani הוכיח רגישות גבוהה לשמנים אתרים. באופן דומה, Staphylococcus aureus– הו coli, תבניות מוטסות ושמרים בוטלו למעשה על ידי עשן לבונה, סוכן תברואה טבעי. עם זאת, לשאיפה של חומר חלקיקי עדין יכולה להיות השפעות בריאותיות שליליות. חלבון מי גבינה מכוסה עם קינמאלדהיד הציג יעילות אנטי -מיקרוביאלית משמעותית נגד ליסטריה תמימות– הו קוליו S. cerevisiae אוכלוסיות.
לעומת זאת, ונילין הראה שיפור מוגבל עם אנקפסולציה. המחקר השתמש עוד יותר במודלים מתמטיים של Gompertz ו- Weibull כדי לנתח הפעלה מיקרוביאלית, תוך הדגשת חשיבות הדוגמנות החזויה במחקר לשימור מזון.
השלב הבא
המחקר בגיליון המיוחד הדגיש את האתגרים הנוכחיים ואת הפתרונות המתעוררים בבקרת פתוגנים זונוטיים בתחום המזון. היא גם בחנה את הפוטנציאל של טכניקות מתקדמות לזיהוי פתוגנים מיקרוביאליים הקשורים למחלות הנישאות במזון וסוכנים אנטי -מיקרוביאליים חדשים הנגזרים ממקורות טבעיים.
העריכה מדגישה את הצורך בסטנדרטיזציה של פרוטוקולים, שיפור הגילוי בסביבות מורכבות ושילוב אומיקים עם אסטרטגיות אנטי -מיקרוביאליות. שיתוף פעולה בין תחומי בין טכנולוגי המזון, מיקרוביולוגים, ביו -אינפורמטיקאים ואנשי מקצוע בתחום בריאות הציבור הוא חיוני לפיתוח התערבויות יעילות לטיפול במחלות הנישאות במזון.
הורד את עותק ה- PDF שלך עכשיו!
