Owady odgrywają ważną rolę w przenoszeniu chorób związanych z żywnością, ponieważ mogą przenosić patogeny na żywność lub powierzchnie i naczynia mające kontakt z żywnością1. Wśród owadów muchy, karaluchy i mrówki wykazują zachowania sprzyjające rozprzestrzenianiu się patogenów przenoszonych przez żywność. Zachowania te obejmują związek z rozkładającą się materią, odpadkami i kałem, endofilię (wchodzenie do budynków) i synantropię (współżycie z ludźmi)2. Patogeny przenoszone przez żywność, takie jak Salmonella spp., Listeria monocytogenes, Campylobacter spp., Escherichia coli O157:H7 i członkowie rodzaju Cronobacter (dawniej Enterobacter sakazakii) są przenoszone przez owady3-5. Synantropijne muchy brudu mechanicznie rozprzestrzeniają bakterie przenoszone przez żywność, przenosząc patogeny z ich skażonej powierzchni ciała. Jednak obecność patogenów przenoszonych przez żywność w przewodzie pokarmowym much może być do trzech razy większa niż obserwowana na powierzchni ich ciała (tułów, głowy, nóg i skrzydeł)5. Patogeny przenoszone przez żywność mogą również pozostawać w przewodzie pokarmowym muchy przez dłuższy czas niż na powierzchni ciała6,7, a w niektórych przypadkach są w stanie się namnażać, kolonizując przewód pokarmowy muchy4,8,9. Zwiększa to potencjał wektorowy much, ponieważ mogą one dalej rozprzestrzeniać patogeny przenoszone przez żywność poprzez defekację i niedomykalność10,11.
Obecnie istnieją ulepszone systemy nadzoru, które są w stanie szybciej wykrywać epidemie chorób przenoszonych drogą pokarmową. Przeprowadzając dochodzenia w sprawie epidemii przenoszonych przez żywność, urzędnicy ds. zdrowia publicznego szukają żywności, która może być źródłem (źródłem) lub nośnikiem (nośnikami) infekcji. Śledczy mogą również przeprowadzić ocenę oddziaływania na środowisko zakładu (lub obiektów), którego dotyczy sprawa, aby dowiedzieć się, w jaki sposób doszło do zanieczyszczenia żywności, i mogą pobrać próbki w ramach dochodzenia12. Pomimo ogromnej ilości literatury naukowej dotyczącej owadów jako nosicieli patogenów przenoszonych przez żywność, powiązanie owadów jako wektorów patogenu powodującego konkretną epidemię chorób przenoszonych drogą pokarmową było wyzwaniem. Dzieje się tak głównie dlatego, że owady nie są zbierane w sposób aseptyczny w ramach programów pobierania próbek środowiskowych podczas dochodzeń w sprawie epidemii przenoszonych przez żywność. Aby włączyć owady, szczególnie te, które wykazują zachowania sprzyjające rozprzestrzenianiu się patogenów przenoszonych przez żywność, jako część procedury pobierania próbek środowiskowych, musi istnieć znormalizowany, szybki, czuły i niezawodny protokół wykrywania patogenów przenoszonych przez żywność od pojedynczego owada.
Tradycyjne techniki powlekania do wykrywania patogenów przenoszonych przez żywność od owadów są pracochłonne i polegają na konkurencyjnym wzroście docelowych bakterii w różnych podłożach hodowlanych, aby przezwyciężyć szybki wzrost wrodzonej mikroflory komensalnej owada. Większość badań, w których powiązano owady z patogenami bakteryjnymi, zwiększyła czułość metody poprzez łączenie kilku owadów, a nie identyfikowanie obecności patogenów dla każdego osobnika. W związku z tym badania te nie różnicowały części ciała owada, w której stwierdzono patogeny13-18. Zdolność do określenia, czy patogeny przenoszone przez żywność znajdują się na powierzchni ciała, czy w przewodzie pokarmowym pojedynczego owada, jest ważna, ponieważ może to mieć implikacje epidemiologiczne i może prowadzić do różnych strategii łagodzących. Jako wektory mechaniczne, muchy, które lądują na pożywieniu przez krótki czas, mogą przenosić tylko niewielkie poziomy bakterii z powierzchni ciała, podczas gdy muchy, które zwracają i wypróżniają się na pokarm, zwiększają prawdopodobieństwo przeniesienia patogenów na potencjalnie wyższych poziomach infekcji. W związku z tym ważne jest, aby oszacować częstość występowania patogenu przenoszonego przez żywność u pojedynczego owada i zróżnicować część ciała tego owada, w której znajduje się patogen bakteryjny.
Mimo że coraz częściej wdrażane są metody wykrywania patogenów przenoszonych przez żywność, nie były one komercyjnie wykorzystywane do wykrywania patogenów przenoszonych przez żywność od pojedynczego owada. Obecnie istnieją zwalidowane protokoły molekularne, które są dostępne na rynku do szybkiego wykrywania patogenów przenoszonych przez żywność w żywności, które są używane przez przemysł i agencje regulacyjne. Metody te obejmują systemy oparte na DNA do wykrywania patogenów w różnych próbkach żywności. Chociaż protokoły molekularne są szybsze niż tradycyjne metody posiewu, nadal wymagane jest wzbogacenie próbki w celu uzyskania poziomu czułości 102 jednostek tworzących kolonie (CFU) patogenu bakteryjnego potrzebnego w metodach opartych na reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR)19. Dodatkowo konieczna jest izolacja czystych kolonii bakteryjnych z próbek dodatnich PCR, aby potwierdzić patogen przy użyciu odpowiednich metod.
Celem tego protokołu jest standaryzacja dostępnego na rynku systemu opartego na PCR, używanego do wykrywania patogenów z próbek żywności i środowiska do wykrywania bakterii przenoszonych przez żywność z powierzchni ciała i przewodu pokarmowego pojedynczej muchy oraz do dalszego izolowania tych patogenów od próbek. Czułość opisanego tutaj protokołu została po raz pierwszy skalibrowana na hodowanych w laboratorium dorosłych muszkach domowych (Musca domestica), które były eksperymentalnie karmione seryjnymi rozcieńczeniami każdego patogenu bakteryjnego. Ustandaryzowany protokół został następnie wykorzystany do zbadania 100 dziko żyjących much pod kątem obecności patogenów przenoszonych przez żywność z powierzchni ich ciała i/lub przewodów pokarmowych. Ten ustandaryzowany protokół pozwoli laboratoriom zdrowia publicznego na wykrywanie zagrożeń dla zdrowia stwarzanych przez owady, co pozwoli na ich gromadzenie w ramach programu pobierania próbek środowiskowych podczas przeprowadzania dochodzeń w sprawie epidemii przenoszonych przez żywność.