Znaczenie protokołu
C. jejuni i C. coli były dwoma głównymi gatunkami Campylobacter, które okazały się powszechne w wątrobach drobiu22 i zwierząt23,24. W tym badaniu próbki mięsa części kurczaka (nogi, skrzydełka i uda), wątróbek drobiowych i wątróbek wołowych zostały losowo pobrane w różnych okresach czasu, z różnych sklepów detalicznych i producentów w celu izolacji Campylobacter spp. Spośród 49 wszystkich wyizolowanych szczepów Campylobacter, 36 zidentyfikowano jako C. jejuni, a 13 jako C. coli, przy czym nie znaleziono żadnego innego gatunku Campylobacter, co jest zgodne z innymi doniesieniami25.
Test opiera się na morfologii komórek w kształcie spirali i charakterystycznej ruchliwości przypominającej korkociąg Campylobacter spp. Do oddzielenia Campylobacter od mieszaniny organizmów tła zastosowano prostą, ale skuteczną, pasywną technikę filtracji 26,27, która wykorzystywała morfologię komórek w kształcie spirali (długie, smukłe, 0,2-0,9 na 0,5-5 μm) i silną ruchliwość korkociągu. Wysoka ruchliwość Campylobacter pozwoliła komórkom przejść przez filtry membranowe i przemieścić się w kierunku sprzyjających warunków występujących w pożywce agarowej, podczas gdy inne mikroorganizmy tła z produktów mięsnych nie były w stanie przez nie przejść. Ta metoda jest stosunkowo niedroga, szybka i selektywna, dzięki czemu nadaje się do stosowania w różnych warunkach, w tym w zakładach przetwórstwa spożywczego, laboratoriach klinicznych i laboratoriach badawczych.
Często cytowany pionierski artykuł stwierdza, że filtr 0,45 μm działał tak dobrze, że 0,65 μm nie było oceniane28. Wyniki niniejszego badania wskazują, że filtr o wielkości porów 0,65 μm działał znacznie lepiej niż filtr o wielkości porów 0,45 μm, co spowodowało 29-krotny wzrost liczby komórek odzyskanych po wzbogaceniu. Jest to ważne, ponieważ wybrane filtry nie wykazują zmniejszonej selektywności, jak wcześniej zgłaszano29. Ponadto, jak wiadomo, filtrowanie znacznie zmniejszy ilość odzyskiwanego Campylobacter w porównaniu z bezpośrednim posiewem30, dlatego zwiększenie wielkości porów poprawia regenerację mikroorganizmu, co jest zgodne z wcześniej zgłoszonymi odkryciami21. Jest to istotne, ponieważ wszystkie komórki, które przeszły przez filtry, utworzyły jednolite kolonie Campylobacter , co wskazuje, że oba filtry były wystarczające w zapobieganiu przedostawaniu się innych mikroflory i cząstek żywności. Dodatkowo, schemat blokowy FSIS7 zwraca uwagę na możliwość wydłużenia produkcji wyników dzięki ponownemu rozwarstwianiu izolatów na płytkach Campy-Cefex zawierających antybiotyki. W przeciwieństwie do tego, protokół opisany w tym manuskrypcie, który łączy w sobie stosowanie filtracji i selektywnego wzbogacania cefoperazonem, cykloheksymidem, trimetoprimem i wankomycyną, nie wymagał ponownego smugowania.
Obecnie stosowana metoda jest zgodna z obecnymi programami kontroli wyrywkowej i weryfikacji FSIS17. Ponieważ poziom zanieczyszczenia Campylobacter może być niski (153 jtk/450 g kurczaka), płukanie jest odwirowywane w celu czterokrotnego zagęszczenia próbki, co zwiększa czułość testu. Po 4-krotnym zagęszczeniu płukania, próbki są wzbogacane przez 48 godzin i poddawane badaniom przesiewowym za pomocą systemu detekcji molekularnej (MDS) w celu odtworzenia metody stosowanej przez laboratoria FSIS (dane nie pokazane). Warto zauważyć, że opisana metoda nie zdołała jeszcze zidentyfikować dodatnich szczepów w ciągu 24 godzin, które zostały wykryte przez system detekcji molekularnej przy użyciu 48 godzin wzbogacania (dane nie pokazane). Wreszcie, dodatkową zaletą tego protokołu jest to, że może on dostarczyć informacji związanych z gatunkami bakterii i zidentyfikować, czy Campylobacter to C.coli, C. jejuni czy C. lari, podczas gdy MDS przyjęty w MLG 41.07 może zapewnić tylko binarną odpowiedź pozytywną/negatywną dla Campylobacter.
Kroki krytyczne
Protokół izolacji i identyfikacji Campylobacter wymaga precyzji podczas wirowania, filtracji i analizy molekularnej. Dokładne rozcieńczenia, odpowiednie warunki inkubacji i skrupulatne przestrzeganie warunków testu qPCR mają kluczowe znaczenie dla wiarygodnej identyfikacji gatunków.
Jako bakteria mikroaerofilna Campylobacter jest bardzo delikatna i wrażliwa na różne stresy środowiskowe i wymaga wyjątkowo wybrednych warunków do wzrostu 31,32,33. W próbkach żywności zwykle poddawanych długim okresom transportu i przechowywania, wiele komórek Campylobacter jest być może w stanie uśpienia lub subletalnego/śmiertelnego uszkodzenia34,35. Dlatego ważne jest, aby odzyskać zestresowane komórki z ich matryc pokarmowych i wyhodować je do wyższego stężenia. W pierwszym etapie zabiegu zastosowaliśmy bulion Bolton Bulion uzupełniony krwią końskiej laki i antybiotykami w celu selektywnego wzbogacenia Campylobacter z pożywienia. Dodatkowa krew służyła jako środek gaszący tlen w celu przezwyciężenia niekorzystnych skutków wolnych rodników tlenowych36. Antybiotyki stosowano w celu zahamowania wzrostu mikroflory tła37.
Aby zminimalizować czas ekspozycji Campylobacter na tlen atmosferyczny w otoczeniu, wybrano 15-minutowy okres inkubacji, aby umożliwić komórkom przejście przez filtr. Również wilgotność płytki agarowej Brucella pod filtrem odgrywała ważną rolę w szybkości przejścia. W szczególności wyniki testów płytek agarowych suszonych przez 0 godzin, 1 godzinę, 2 godziny i 3 godziny sugerowały, że wysoka zawartość wilgoci w filtrze uniemożliwia przejście komórek. Równie ważne jest precyzyjne rozmieszczenie filtrów i kropli na płytkach i filtrach, co wpływa na powodzenie izolacji komórek.
Potencjalne pułapki i ograniczenia
Przedstawiając ustrukturyzowane podejście do izolowania i identyfikacji gatunków Campylobacter z surowych próbek kurczaków, na uwagę zasługuje kilka ograniczeń tego protokołu. Zanieczyszczenia zewnętrzne, niedostatecznie wysuszone płytki, zatkanie filtrów utrudniających ruch mikroorganizmów, uwięzienie mikroorganizmów w granulce, niepełne uszczelnienie komory atmosferycznej i krople rozprzestrzeniające się poza granice filtra to tylko niektóre z głównych pułapek.
Nieodpowiednie oddzielenie mikroorganizmów od powierzchni żywności lub ich zamknięcie w większej ilości próbki może utrudnić ich izolację przy użyciu tej metody. Ponadto poleganie na ruchliwości drobnoustrojów podczas przechodzenia przez filtry pasywne stanowi znaczące ograniczenie; Możliwe, że membrany filtracyjne zachowały niektóre mniej ruchliwe szczepy Campylobacter , ponieważ wykazano, że filtry mogą zmniejszać skuteczność wychwytywania patogenów mikrobiologicznych w żywności38. Dalsze ograniczenia obejmują wsadowy charakter procesów wirowania i filtracji, podatność na zapychanie filtra oraz nieefektywność dyspergowania powstałych granulek, co będzie miało wpływ na dokładność ładunków mikrobiologicznych. Ograniczenia te łącznie podkreślają potrzebę ostrożności i dodatkowych metodologii w celu zapewnienia kompleksowej analizy, zwłaszcza w przypadku różnych typów próbek lub poszukiwania możliwości wysokiej przepustowości.
Sugestie dotyczące rozwiązywania problemów
Aby zapobiec potencjalnym problemom, najpierw upewnij się, że wszystkie materiały są zgodne z niezbędnymi normami jakości i nie straciły ważności. Rozwiąż problemy z zatkanymi filtrami, potencjalnie stosując dodatkową filtrację w celu usunięcia wszelkich dużych zanieczyszczeń, które mogą ograniczać przejście Campylobacter przez membranę nitrocelulozową. W przypadku zaobserwowania zanieczyszczenia należy sprawdzić, czy krople nie zostały umieszczone zbyt blisko krawędzi filtra i czy ciecz nie mogła dotrzeć do agaru, przechodząc wokół filtra, a nie przez pory. Jeśli wzrost po wzbogaceniu jest niewystarczający, sprawdź, czy uszczelki pojemników atmosferycznych są szczelne i nie przeciekają.
Potencjalne udoskonalenie i rozbudowa
Badanie alternatywnych materiałów filtracyjnych może usprawnić przenikanie mikroorganizmów i umożliwić rozszerzenie tego protokołu do stosowania w izolowaniu innych ruchliwych mikroorganizmów z niejednorodnych mieszanin, takich jak żywność. Wskazane jest zidentyfikowanie kontroli w celu zachowania mniej ruchliwych wariantów Campylobacter bez negatywnego wpływu na swoistość. Ponadto, chociaż wykazano, że multipleksowany test qPCR zastosowany w tym badaniu ma zdolność do wykrywania C.lari18 innych gatunków Campylobacter , które są przedmiotem zainteresowania, można włączyć do tego testu.
Podsumowując, poprzez ocenę różnych parametrów i ustawień, ustalono odpowiednie warunki do izolacji opartej na filtrach i identyfikacji C. jejuni i C. coli z pożywienia na poziomie gatunkowym. Wykazano, że metoda jest czuła, specyficzna, solidna i opłacalna. Stosując go do prawdziwych próbek żywności, protokół był w stanie wyizolować 36 szczepów C. jejuni i 13 C. coli z 79 opakowań mięsa.
Protokół jest zgodny z dyrektywą FSIS 10,250.117, która określa procedurę pobierania próbek z surowych części kurczaka, oraz MLG 41.076 dotyczącą izolacji i identyfikacji Campylobacter. Dane sugerują, że 4-krotne zagęszczenie próbki i wzbogacenie jej przez 24 godziny, w połączeniu z filtracją i posiewem, daje izolowane, potwierdzone kolonie w ciągu 48 godzin, a nie 96 godzin. Protokół jest zgodny z metodami opartymi na DNA, takimi jak sekwencjonowanie genomu, w celu zapewnienia kompleksowej charakterystyki szczepów Campylobacter , w tym ich profili oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe, przewidywań wirulencji i powiązań filogenetycznych. Protokół stanowi obiecującą alternatywę dla skutecznego odzyskiwania i izolowania Campylobacter spp. z surowego drobiu, co może ułatwić badania epidemiologiczne i interwencje w zakresie zdrowia publicznego.