Advanced Precision in Food Safety

Jaarlijks worden in Nederland ongeveer 600.000 mensen ziek door het eten van besmet voedsel. De voedselverwerkende industrie heeft sterke behoefte aan meer grip op het bewaken van de hygiëne in de fabrieken om te voorkomen dat besmette producten in de winkels komen. In het afgeronde RAAK-mkb project “Precision Food Safety” is onderzocht wat de meerwaarde is van de toepassing van Whole Genome Sequencing (WGS) bij het achterhalen van de transmissieroutes van de pathogene bacterie Listeria monocytogenes bij voedselverwerkende bedrijven. Er is een biobank opgebouwd met bijna 600 L. monocytogenes stammen afkomstig van de fabrieksomgeving en producten van vis-, vlees- en groente-verwerkende bedrijven. Deze stammen zijn gesequenced met behulp van Nanopore sequencing. Vervolgens is de verwantschap tussen de stammen bepaald met een in het project ontwikkelde bioinformatica pijplijn. Het project bleek zeer succesvol.
In “Advanced Precision in Food Safety ” wordt het onderzoek naar voedselveiligheid verbreed, door L. monocytogenes al aan het begin van de voedselverwerkingsketen (in grondstoffen en ingrediënten) te monitoren. Verder zal de WGS-methodiek worden toegepast op Salmonella enterica en zal de huidige bioinformatica pijplijn worden aangepast om transmissieroutes van dit andere belangrijke voedselpathogeen te achterhalen.
Ter verdieping zal het ziekteverwekkende karakter van L. monocytogenes stammen worden bepaald op basis van het serotype en de aanwezigheid van ~60 beschreven virulentiegenen. Daarbij worden gegevens uit verschillende databases, met sequence data van zowel humane als niet humane stammen, met elkaar vergeleken.
Zowel in het laboratorium als in de fabrieksomgeving zal het effect van verschillende schoonmaakmiddelen en schoonmaaktechnieken worden onderzocht op het elimineren van L. monocytogenes van oppervlaktes.
Tevens wordt onderzocht of shotgun metagenomics analyse kan worden ingezet om voedsel snel en breed op voedselpathogenen te monitoren.
Een prototype van een webapplicatie, waarmee bedrijven verkregen resultaten kunnen inzien en aanvullen zal verder worden ontwikkeld en door voedselverwerkende bedrijven worden getest en geïmplementeerd.

bij het opsporen van bacteriële besmettingsbronnen in de fabriekslocatie. Met behulp van Whole Genome Sequencing konden ziekteverwekkende bacteriën aanwezig op eindproducten nauwkeurig gelinkt worden aan locaties in het bedrijf of aan grondstoffen. Hierdoor kon gericht worden ingegrepen, bijvoorbeeld door goed schoon te maken, een apparaat te vervangen of door in gesprek te gaan met een leverancier. Het project was vooral gericht op de ziekteverwekkende bacteriën Listeria monocytogenes en Salmonella enterica. Deze bacteriën kunnen diarree veroorzaken met ernstige complicaties waaronder ernstige uitdroging, nierontsteking, hersenvliesontsteking en abortus bij zwangere vrouwen. Door de bacteriën vroegtijdig te identificeren en gericht in te grijpen kon ziekte en verspilling van voedsel worden verminderd.
Verder hebben we een interactieve webapplicatie ontwikkeld waarmee bedrijven zelf hun data konden analyseren en extra gegevens toevoegen zodat het beter inzichtelijk werd waar besmettingsbronnen aanwezig zouden kunnen zijn. Veel van het werk is uitgevoerd door vierdejaars afstudeerstudenten van Hogeschool Leiden. Studenten van de opleidingen Biologie & Medisch Laboratoriumonderzoek, Bio-informatica en Informatica hebben, ieder op hun eigen manier, een waardevolle bijdrage geleverd aan het project.
Naast sequencing hebben we getest welke schoonmaak- en desinfectiemiddelen het meest effectief zijn tegen L. monocytogenes die in biofilm groeit. Uit tien geteste middelen konden we een middel identificeren dat 100% effectief was, milieuvriendelijke en relatief goedkoop. Hoewel aanvullend onderzoek nodig is verwachten we dat onze resultaten bedrijven kunnen ondersteunen die, ondanks goede hygiënemaatregelen, te maken hebben met hardnekkige Listeria-besmettingen door biofilm-vorming.
Daarnaast hebben we geanalyseerd welke histamine producerende bacteriën aanwezig zijn op haring van een visleverancier en hebben we een protocol geoptimaliseerd voor snelle identificatie van S. enterica in cacaoproducten. Deze identificatie duurt volgens standaardprotocollen ruim een week. Met behulp van een geoptimaliseerd DNA-isolatieprotocol en real time sequencing konden wij binnen drie dagen S.enterica op serotype niveau identificeren.