Precision Food Safety

Sleuteltechnologieën stellen ons in staat om steeds doelgerichter te handelen. Voedselveiligheid is een belangrijk gebied waar deze technologieën een rol kunnen spelen. Een voorbeeld is de inzet van nieuwe DNA‐technieken om de bron van een voedselinfectie op te sporen. Dat dit geen science fiction meer is bleek onlangs uit het achterhalen van de bron van een reeks ernstige besmettingen met de bacterie Listeria monocytogenes; met behulp van Whole Genome Sequencing (WGS) kon de bron, een vleeswarenfabriek, worden achterhaald. Op dit moment wordt deze analysetechniek vooral ingezet door overheidsinstanties, maar het biedt ook perspectief voor de beheersing van de voedselveiligheid door de bedrijven zelf.

Het doel van het Precision Food Safety project is om de voedselverwerkende industrie voor te bereiden op de uitdagingen en mogelijkheden van het gebruik van moderne DNA‐sequencing technologieën voor de monitoring en controle van de productiefaciliteiten op pathogene bacteriën. In het project zal de mogelijkheid van toepassing van WGS voor de detectie van pathogene bacteriën in de productieketen worden onderzocht. Hiervoor zal de MinION een mini DNA‐sequencer worden ingezet.

Tijdige detectie en identificatie van pathogene bacteriën stelt bedrijven in staat tot sneller ingrijpen, waarmee kan worden voorkomen dat besmette producten in de winkelschappen terecht komen. Daarnaast zullen de effecten van hygiënische maatregelen worden onderzocht en een visualisatietool worden ontwikkeld waarmee de resultaten van het onderzoek van een productielocatie kunnen worden weergegeven. De focus zal liggen op Listeria monocytogenes, omdat deze bacterie momenteel gezien wordt als de grootste voedselveiligheidsuitdaging in deze tijd. De in het project ontwikkelde methoden moeten de voedingsindustrie tools in handen geven voor “precision food safety”. In het project participeren bedrijven uit verschillende sectoren van de voedselverwerkende industrie en bedrijven die diensten verlenen op het gebied van voedselveiligheid.

Resultaten

In het project is Whole Genome Sequencing (WGS), m.b.v. van Nanopore Sequencing, ingezet om Listeria monocytogenes op stamniveau te typeren en daarmee de bron en de transmissieroute van deze bacterie in kaart te brengen. Bijna 600 L. monocytogenes stammen, afkomstig van vis-, vlees- en groente-verwerkende bedrijven, zijn verzameld en bevestigd met de Vitek-MS. Het DNA van deze stammen werd gesequenced mbv WGS en vervolgens fylogenetisch geanalyseerd mbv een pijplijn, ontwikkeld op het LCAB. Dit leverde inzichten op in tot nu toe onbekende transmissieroutes en bronnen van besmetting bij de voedselverwerkende bedrijven. M.b.v. deze pijplijn konden ook de virulentie en resistentie factoren van L. monocytogenes -stammen worden bepaald. Diverse clusters van identieke stammen werden geïdentificeerd wat o.a. leidde naar besmettingsbronnen afkomstig uit grondstoffen en aanwezigheid van persisterende stammen binnen een fabriek.  

Daarnaast werd met dit project de metagenomics- techniek verder ontwikkeld en toegepast in pilot onderzoeken naar omgevingsmonsters, afkomstig uit productieruimten. Zo werd gekeken naar het effect van verschillende schoonmaak-technieken en werd het microbioom van verschillende fabrieksruimten geanalyseerd.  Voor de weergave van de resultaten van het onderzoek zijn visualisatietools in ontwikkeling. Zo is er een digitale plattegrond van een productielocatie waarop locaties van sampleafnames kunnen worden weergegeven. Er is ook een app ontwikkeld waarin de resultaten zijn weergegeven en waarin de bedrijven zelf aanvullende sample-informatie kunnen toevoegen die de interpretatie van de resultaten kan verbeteren.

Technieken

• Whole Genome Sequencing
• Multilocus sequence typing
• Metagenomics
• Biochemische test zoals API‐Listeria
• MALDI‐TOF massa spectrometrie (BioTyper of VitekMS)
• Ribotyping, REP‐PCR, Pulsed‐field gelelektroforese en andere fingerprint‐genererende DNA technieken
• DNA extractie

Projectinformatie

Type project	RAAK-mkb
Status	Afgerond
Onderzoeksgroep(en)	Toegepaste Genomische Microbiologie, Bio-informatica
Projectleiding	Walter Zuijderduin, Marijke Mostert
Onderzoeker(s)	Floyd Wittink (BI), Koen Bossers (BI)
Analist(en)	Nikola Petrusevski (BI), Angela Hoogenboom (BM), Mara Kroner (BM)
Student(en)	4 studenten BM 4e jaars, 3 studenten BI 4e jaars, 1 student MLO 4e jaars
Partner(s)	WFC, BaseClear, Van Wijnen, Kennemer Visgroep, Heemskerk B.V., Zwanenberg, Vleesbedrijf Huls B.V., Eco2Clean B.V., Groentenenfruit Huis, Stichting Food Compass, Visfederatie.