Teil der Säule Labormethoden, zusammen mit PCR und Extraktion von Nukleinsäuren.
Was ist die vollständige Genomsequenzierung (WGS)?
Die vollständige Genomsequenzierung (WGS, für „whole genome sequencing“) ist eine Technik, die es erlaubt, das gesamte — oder nahezu gesamte — Erbmaterial eines Mikroorganismus zu lesen, statt nur ein spezifisches Fragment zu amplifizieren und nachzuweisen, wie es die PCR tut. Angewendet auf Lebensmittelsicherheit wird WGS hauptsächlich verwendet, um das vollständige Genom eines von einem Patienten isolierten Bakteriums mit dem von Umgebungs- oder Lebensmittelproben zu vergleichen und so zu bestätigen, ob sie aus derselben Quelle stammen.
Worin unterscheidet sie sich von der PCR?
Die PCR beantwortet eine punktuelle Frage: Ist dieser spezifische Krankheitserreger in dieser Probe vorhanden? WGS beantwortet eine andere Frage: Ist dieses bei einem Patienten gefundene Salmonella-Isolat genetisch dasselbe wie das in einer Hunderte Kilometer entfernten Verarbeitungsanlage gefundene? Deshalb konkurrieren beide Technologien nicht miteinander, sondern werden in unterschiedlichen Stufen eingesetzt: die PCR für den schnellen Routinenachweis und WGS für die feine Untersuchung eines Ausbruchs, sobald bereits eine gemeinsame Quelle vermutet wird.
Warum wurde sie zum Überwachungsstandard?
Verknüpft geografisch verstreute Fälle
Vor WGS hing die Verknüpfung von Krankheitsfällen in verschiedenen Städten oder Ländern fast ausschließlich von Übereinstimmungen im Verzehrverlauf der Patienten ab, eine langsame und fehleranfällige Methode. Mit WGS können zwei bakterielle Isolate mit praktisch identischem Genom mit einer gemeinsamen Quelle verknüpft werden, selbst wenn die Patienten nie miteinander in Kontakt standen oder keinen offensichtlichen gemeinsamen Verzehrverlauf hatten.
Beschleunigt die Reaktion
Durch die Bestätigung einer gemeinsamen Quelle mit genetischen Beweisen — statt zu warten, bis die traditionelle epidemiologische Untersuchung sie feststellt — können Gesundheitsbehörden Produktrückrufe und Warnungen früher anordnen und so das Expositionsfenster der Öffentlichkeit verkürzen.
Genomische Überwachungsnetzwerke
Programme wie PulseNet in den USA oder die Sequenzierungsnetzwerke der EFSA und des ECDC in Europa unterhalten genomische Datenbanken, die es erlauben, ein neues Isolat fast in Echtzeit mit Tausenden historischer Profile zu vergleichen — etwas, das mit älteren Typisierungsmethoden undenkbar war.
Grenzen
WGS erfordert teurere Ausrüstung und bioinformatische Infrastruktur als die PCR, und ihre Reaktionszeit — obwohl viel schneller als die traditionelle epidemiologische Untersuchung — bleibt länger als die einer Routine-PCR. Deshalb ergänzt WGS in der Praxis die PCR, statt sie zu ersetzen: Die PCR bleibt das Werkzeug erster Wahl für den schnellen Nachweis, während WGS ins Spiel kommt, sobald bereits ein Ausbruchsverdacht besteht und sein tatsächlicher Umfang bestätigt werden muss.
Fazit
Die vollständige Genomsequenzierung hat verändert, wie geografisch verstreute Ausbrüche erkannt werden, und ermöglicht die Verknüpfung von Fällen, die zuvor als isolierte, unverbundene Ereignisse erschienen wären. Sie ersetzt die PCR nicht als tägliches Nachweiswerkzeug, wurde aber zum Standard, um mit genetischen Beweisen den tatsächlichen Umfang eines Ausbruchs zu bestätigen, sobald dieser bereits vermutet wird.
Über TAAG
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Häufig gestellte Fragen
Ersetzt WGS die PCR in einem Lebensmittellabor?
Nein. Die PCR bleibt das schnellste und wirtschaftlichste Werkzeug für den Routinenachweis. WGS wird in einer späteren Stufe eingesetzt, um bereits vermutete Ausbrüche zu untersuchen und zu bestätigen, ob verschiedene Fälle eine gemeinsame Quelle teilen.
Kann jedes Labor WGS durchführen?
Sie erfordert Sequenzierungsgeräte und spezialisierte bioinformatische Analyseinfrastruktur, weshalb sie meist auf nationale oder internationale Referenzlabore konzentriert ist, nicht auf jede einzelne Anlage oder jedes Routinelabor.
Was ist PulseNet?
Ein Netzwerk öffentlicher Gesundheitslabore, ursprünglich aus den USA und in anderen Regionen repliziert, das genomische Profile lebensmittelbedingter Krankheitserreger austauscht, um Ausbrüche zu erkennen, die andernfalls wie isolierte, unverbundene Fälle erscheinen würden.