A kutatók az Egyesült Államokban előforduló szalmonellás esetek 73%-át csirkére és zöldségekre vezetik vissza

A kutatók az Egyesült Államokban előforduló szalmonellás esetek 73%-át csirkére és zöldségekre vezetik vissza

Egy modern genomikai modell megmutatja, hol rejlik valójában a szalmonella kockázata – ha a csirkét és a zöldségeket fő forrásként változtatja meg, és a betegséget élelmiszerekből alakítja át.

A folyóiratban nemrég megjelent tanulmánybanFelmerülő fertőző betegségekKutatók egy csoportja genomszekvenálást és gépi tanulást használt az embert okozó elsődleges táplálékforrások meghatározásáraSalmonellaFertőzések az Egyesült Államokban (USA).

háttér

Évi,Salmonella entericaA fertőzések körülbelül 1,35 millió megbetegedést okoznak, amelyek jelentős kórházi kezelést igényelnek az Egyesült Államokban. Gyakori források a szennyezett élelmiszerek, víz, állatok, talaj és fertőzött emberek. Az olyan szerotípusok, mint az Enteritidis és a Typhimurium számos gazdaszervezetet megfertőzhetnek, míg mások, mint például a Dublin, elsősorban a szarvasmarhákat érintik. A hagyományos módszerek csak az esetek mintegy 5%-ának tulajdonítják az ismert járványkitöréseket, így a legtöbb betegség már nincs meg. A korábbi megközelítések korlátozott laboratóriumi technikákon alapultak, de a teljes genomszekvenálás (WGS) bevezetésével tisztább kép rajzolódik kiSalmonellaÁtviteli útvonalak jöhetnek létre. A továbbfejlesztett hozzárendelési modellek kulcsfontosságúak az élelmiszer-biztonsági előírások és a megelőző intézkedések finomítása szempontjából, és hangsúlyozzák a fejlett genomikai technológiákat alkalmazó fejlett kutatás szükségességét.

A tanulmányról

A kutatók 18 661 adatsort állítottak összeSalmonellaÉlelmiszer- és állatmintákból származó izolátumok, amelyek a Nemzeti Biotechnológiai Információs Központban (NCBI) elérhetők, és az Egyesült Államok kormányzati szerveitől származó metaadatokkal kiegészítve, beleértve az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóságot (FDA), az Egyesült Államok Biztonsági és Ellenőrző Szolgálatát (CDC) és a Centers for Disease Control (CDC). Az izolátumokat 15 különböző élelmiszercsoportba sorolták, kivéve a vegyes forrású mintákat. A csirkeizolátumok feleslege miatt 50%-ot véletlenszerűen választottak ki az adathalmaz kiegyensúlyozására, és fordított osztálysúlyozást alkalmaztak az egyensúlyhiány további korrigálása érdekében. Bár a modellt világszerte használtákSalmonellaizolátumok 76%-a az Egyesült Államokból származott, így általában a hazai élelmiszerforrásokat reprezentálja.

Emberi fertőzésekre 6 470SalmonellaAz ismeretlen fertőzésforrással és nemzetközi utazási előzményekkel nem rendelkező izolátumokat az aktív élelmiszer-eredetű betegségek megfigyelőhálózatából (FoodNet) gyűjtöttük, amely 2014 és 2017 között az Egyesült Államok lakosságának körülbelül 15%-át fedte le.

A kutatócsoport a genetikai adatokat Spade szoftverrel gyűjtötte össze, és teljes genom multilókusz szekvencia tipizálást (WGMLST) használt az élelmiszerből származó és az emberi izolátumok jellemzésére. A szerotípus azonosítás a SEQSERO2 eszközt használta. Ismert forrásból származó izolátumokon betanítottak egy erdei véletlenszerű gépi tanulási algoritmust, amely számos genetikai marker segítségével osztályozza az adatokat. A modell pontosságát keresztvalidáció és permutáció segítségével értékelték ki a leginkább informatív genomi markerek azonosítása érdekében. A modell maximális pontosságot ért el egy 7360 genetikai lókuszból álló részhalmaz használatával, megerősítve a nagydimenziós genomikai adatok értékét az osztályozási feladatokhoz. Az optimalizált modell 50%-nál nagyobb valószínűséggel jelezte előre a fertőzés forrását az emberi eseteknél, és a szokatlan eseteket ismeretlen forrásoknak tulajdonította.

Tanulmányi eredmények

A véletlenszerű erdőmodell 18 661 élelmiszerből és állati izolátumból, azonosított csirkéből (31%), zöldségből (13%), pulykából (12%) és sertéshúsból (11%) kapott genomi adatokat.SalmonellaForrások. LeggyakrabbanSalmonellaA szerotípusok a következők voltak: Kentucky, Typhimurium, Enteritidis és Heidelberg.

A modellt humán fertőzésekre alkalmazták, és 6470 esetet elemeztek, és a betegségek 34%-át csirkehúsnak, 30%-át zöldségnek tulajdonították, ami a fertőzések közel kétharmadát teszi ki. Ha a bizonytalanságot is figyelembe vettük (valószínűség <50%), az esetek körülbelül 44%-a maradt besorolatlan. A bizonytalan eseteket leszámítva a modell a fertőzések 46%-át csirkehúsra, 27%-át zöldségre vezette vissza, amelyek együttesen a megerősített források 73%-át teszik ki.

KülönbözőSalmonellaA szerotípusok különböző forrású asszociációkat mutattak. A csirkét különösen az Enteritidis, Typhimurium, Heidelberg és Infantis szerotípusokkal, míg a zöldségeket elsősorban a Javiana és a Newport szerotípusokkal társították. A sertéshúst a Salmonella enterica 4,[5]12:i:- (STM) szerotípus domináns forrásaként azonosították.

Az Egyesült Államokban és más országokban 2003 és 2018 között ismert, egyetlen forrásból származó élelmiszerekből gyűjtött Salmonella-izolátumok százalékos aránya (a véletlenszerű erdőmodellben képzési adatokként) élelmiszer-kategóriánként (n = 18 661, beleértve a 2003 előtti 613 izolátumot).

A modell pontossága nagy volt, különösen a csirke (97%-os pontosság), a zöldségfélék (82%), a pulyka (88%), a sertéshús (83%) és a marhahús (77%) azonosításában. Azonban megküzdött a kevésbé gyakori forrásokkal, mint például a tej és a vad. A genomikus lókuszok számának növelése a jobb pontossággal megerősítette a munkacsoportok és a gépi tanulás hatékonyságát a forrás-hozzárendelésben.

A korábbi járványkitörési tanulmányokhoz képest ez az elemzés azt mutatta, hogy a csirke sokkal kiterjedtebb forrásaSalmonellaFertőzések, amelyek a szórványos fertőzések és a járványkitörések eltérő kockázati profilját tükrözik. Fontos, hogy az előrejelzések jól egyeznek az ismert epidemiológiai adatokkal, és megerősítik a modell valós alkalmazhatóságát.

Ezek az eredmények rávilágítanak a baromfira és a friss termékekre összpontosító célzott beavatkozások és politikák szükségességére, amelyek kritikusak aSalmonellaKözegészségügyi teher. Tekintettel arra, hogy sok fertőzés érintetlen marad, az adathalmaz változatosabb, nem csirkéből származó izolátumokkal és további nem élelmiszer-forrásokkal, például környezeti és vadon élő állatok mintáival való bővítése tovább javíthatja a pontosságot. A FoodNet-adatok regionális korlátai és az egészségügyi magatartásbeli eltérések is szélesebb körű országos adatgyűjtés szükségességét sugallják.

Következtetések

Összefoglalva, ez a tanulmány bemutatta a WG-k hatékonyságát véletlenszerű gépi tanulási algoritmussal kombinálva az élelmiszer-források pontos azonosítására.SalmonellaFertőzések az USA-ban. A csirke és a zöldségek kulcsfontosságú ellátási tanácsadókká váltak, megerősítve a célzott szabályozási és közegészségügyi stratégiák fontosságát. Ez a genomikai megközelítés jelentős fejlesztéseket kínál a hagyományos módszerekhez képest, és részletes betekintést nyújt az élelmiszerbiztonsági politika, a rutin felügyelet és a járványkezelés szempontjából. A folyamatos kutatásnak ki kell terjednie a minták szélesebb sokféleségére, ki kell terjesztenie a földrajzi reprezentációt, és be kell vonnia a nem élelmiszer-forrásokat is, hogy tovább erősítse a modell pontosságát, és ezáltal az ellene irányuló közegészségügyi erőfeszítéseket.Salmonella.

Források: