Полногеномное секвенирование в современном пищевом секторе

Полногеномное секвенирование (ПГС) – один из самых надёжных методов идентификации патогенов на пищевых предприятиях. Поговорим о том, почему его используют не во всех компаниях.

Для чего нужно ПГС?

ПГС считается самым точным методом идентификации и характеризации любого живого организма. Эту технологию уже давно применяют селекционеры и ветеринары. Что касается пищевой промышленности, ПГС в ней используют, чтобы отследить путь проникновения в продукт патогена или другого вредного микроорганизма. Как правило, этот метод применяют тогда, когда другие методы (например, серотипирование) не позволяют точно установить штамм патогена.

ПГС применяется при выполнении следующих задач:

Расследование пищевых отравлений – ретроспективный анализ проникновения патогена, вызвавшего отравление, с целью проверить эпидемиологические гипотезы о его источнике. Он позволяет исключить конкретные предприятия, с которых патоген точно не мог проникнуть.
Обнаружение пищевых отравлений – мониторинг случаев сальмонеллёза, листериоза и тому подобных болезней позволяет идентифицировать патогены с похожим геномом в ограниченной географической зоне и понять, возможна ли связь между ними.
Анализ причин при нарушениях в СМБПП позволяет выяснить, как проходит загрязнение продукта и связаны ли инциденты на одном предприятии друг с другом.
Прогнозирование свойств путём сравнения генома с базой данных позволяет предсказать такие свойства микроорганизма, как АМР, термоустойчивость, вирулентность, способность образовывать биоплёнки.
Мониторинг аллергенов – с помощью ПГС можно определить наличие или отсутствие в продукте частиц растений или животных, которые не должны были туда попасть.

Кто использует ПГС?

В это трудно поверить, но сейчас ПГС внедрено в меньшем количестве компаний, чем несколько лет назад. Это показывают результаты опросов, проведённых среди 18 крупнейших пищевых компаний всего мира за 2019 и 2024 год. В 2019 году ПГС использовали 16 из них, а в 2024 – только 14. Среди целей его применения опрошенные назвали отслеживание источников патогенов, идентификацию и характеризацию штаммов.

ПГС считается крайней мерой, когда другие методы мониторинга не дают достаточно подробных результатов. В большинстве случаев компании полагаются на более простые и дешёвые методы, такие, как серотипирование и масс-спектрометрия (МС). МС – это валидированный метод, признанный большинством лабораторий. Он даёт быстрые результаты и позволяет определить род микроорганизма (например, сальмонелла), но с его помощью нельзя установить конкретный вид и штамм.

Кроме вопроса об использовании ПГС, были заданы и другие. Один из них был о том, где проводятся тесты – внутри компании или во внешних лабораториях. Только 2 из 14 компаний занимаются анализом сами, остальные 12 пользуются внешними услугами. На вопрос о методе биоинформатического анализа 9 опрошенных назвали однонуклеотидный полиморфизм (SNP) и/или мультилокусное секвенирование (MLST), ещё 5 затруднились ответить.

Преимущества ПГС

Разумеется, был задан вопрос и о том, насколько эффективным методом компании считают ПГС. В компаниях выделили три главных преимущества:

Способность отследить генетическую связь между штаммами
Подробность генетических данных, необходимая для идентификации случаев перекрёстного заражения
Возможность отличить патоген от индикаторного организма (например, листерию моноцитогенезную от безвредных штаммов листерии)

Недостатки ПГС

Что касается недостатков и причин, по которым ПГС могут не использовать, компании назвали примерно те же, что и в прошлый раз:

Отсутствие международных стандартов по секвенированию, связанное с тем, что методы всё время меняются
Отсутствие пороговых значений, затрудняющее интерпретацию данных
Необходимость профессиональных знаний и навыков для проведения ПГС образцов и оценки результатов
Высокие расходы
Низкая скорость работы (результаты могут прийти только через несколько дней)
Отсутствие надёжных лабораторий в регионе или стране, где находится предприятие

Отсутствие международных стандартов остаётся главной причиной, затрудняющей использование ПГС. В 8 компаниях считают, что «нормативные органы вообще не занимаются этим вопросом»; в остальных 10 ответили, что «органы выступают за внедрение ПГС, но не издают конкретных законов».

В Европе такие ответы уже послужили «толчком снизу». Напомним, что опрос был проведён в 2024 году, а уже в феврале 2025 года в Евросоюзе приняли новый закон о применении ПГС во время массовых отравлений. Он требует передачи всех изолятов, потенциально связанных с отравлением, в государственные лаборатории для проведения ПГС.

Есть ли у ПГС будущее?

ПГС – идеальный метод идентификации патогенов с точки зрения лабораторий, но не с точки зрения пищевых компаний. Внедрение ПГС в пищевых компаниях в целом выгодно, потому что облегчает контроль бактерий на основе риска и оценку эффективности санитарных программ. Но технология требует дальнейших улучшений, которые помогут компаниям сократить расходы и время, необходимое для получения результатов. К таким улучшениям относятся: