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細菌全基因組

基因組學研究在食品/藥品微生物安全中的應用

本文關鍵詞:細菌全基因組、細菌鑒定、菌種鑒定、細菌基因鑒定、分子鑒定、細菌16S鑒定、微生物檢測、微生物鑒定


通過檢測微生物特定區(qū)域的序列(如16S rDNA/ITS等),來進行微生物物種鑒定,已經逐漸被大家所接收。但是這些被選取的區(qū)域只是微生物全部遺傳信息的一部分,對一些特定的種屬(在選取區(qū)域相似度較高的種屬),并不能很好的區(qū)分。尤其是在進行菌株級別的區(qū)分時,這些特定區(qū)域所提供的信息就略顯不足了。

隨著高通量測序技術的發(fā)展,對微生物的全基因組進行測序能夠很好的解決這一問題,它結合系統(tǒng)發(fā)育學和每個分離株的元數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)更準確、更全面的比對鑒定。得到的全基因組序列信息還可以被用于分析和預測關鍵表型:如致病性、耐藥性、極端環(huán)境耐受能力(耐鹽、耐酸、耐高溫等)。

目前,全基因組測序技術已經廣泛應用于食源性致病菌的特征檢測,比如沙門氏菌屬、埃希氏菌屬、李斯特菌屬、彎曲桿菌屬和弧菌屬等食源性致病菌,為了解這些病原菌的遺傳組成提供了新的視角。

1、從全基因組來研究致病菌的獨特適應性

目前,病原菌對季銨鹽氯化物,農藥,氯氣,重金屬,抗生素,高溫,高鹽,強酸等越來越具有抗性。細菌16SrDNA鑒定由于只是對微生物的一部分遺傳信息測序,所獲得的信息很少,不足以用來研究一些致病菌的適應性。全基因組通過了解致病菌中某些基因的排列順序和性質,能夠更多的得到關于這些基因的存在和缺失信息。如:從最近爆發(fā)的金槍魚沙門氏菌污染事件中分離到一株沙門氏菌,從中發(fā)現(xiàn)一個新的基因島,含有一個獨特的砷抗性操縱子,這個基因島增加了該菌的生存和進化能力。除此之外,其他對重金屬和化學物質具有抗性的基因也可能存在食物病原菌中。

2、結合環(huán)境和臨床數(shù)據(jù)的全基因組數(shù)據(jù)庫提高食品和藥品安全性

基因測序的數(shù)據(jù)具有數(shù)字化和客觀性,可以通過收集世界各地致病菌的基因組信息來構建一個全基因組數(shù)據(jù)庫。一個綜合了食品、藥品元數(shù)據(jù)(如位置、收集時間、食品/藥品生產商等)的數(shù)據(jù)庫,可以讓我們確切找出受到污染的地點,從而提高對污染食品和藥品的溯源跟蹤,并了解疾病暴發(fā)或污染事件的根源。如:2012年發(fā)生的雞蛋殼含有致病菌的事件中,通過全基因組測序和系統(tǒng)發(fā)生學分析能夠清晰的區(qū)分致病菌是來源于哪幾個農場,進而準確地區(qū)分出超過400種腸道沙門氏菌血清型的來源。

另外,還可通過全基因組測序數(shù)據(jù)來判斷疫情是“自然爆發(fā)”,還是“人為造成”。通過檢測致病菌特性,如:是否有基因操作跡象,突變偏差,地理模式偏差,耐藥性或毒力模式,以及產生這些不尋常毒素的基因來判斷發(fā)生原因。通過對基因組數(shù)據(jù)分析可以大大提高自然發(fā)生,還是操作不當,或是恐怖行動的辨別能力。建立一個全球性微生物基因組數(shù)據(jù)庫,可以提高應對和預防食源性疾病、了解藥物敏感性、解決耐藥性、病原菌的鑒別和響應的能力。這些數(shù)據(jù)庫在全面了解微生物本身和微生物怎么影響周圍環(huán)境方面都是至關重要工具。