«Root Cause» Analyse mittels MALDI-TOF am Beispiel Listeria monocytogenes. Spezifischere Zuordnung von Kontaminationsquellen auf Gruppen-Ebene.

Die Vorteile und Anwendungsbereiche des Verfahrens MALDI-TOF sind bereits seit längerem in der Lebensmittelanalytik bekannt und werden immer mehr von verschiedenen Laboren angeboten. Hierbei liegt der Fokus auf der Identifikation und Klassi­fi­kation von Mikroorganismen, wobei insbesondere die Schnelligkeit und Genauigkeit von Interesse ist. Um das grosse Innovationspotenzial aufzuzeigen, braucht es eine kurze Erläuterung zur Funktionsweise des Verfahrens: Beim MALDI-TOF handelt es sich um ein massenspektrometrisches Verfahren, bei welchem ein Protein-Fingerabdruck eines Mikroorganismus erstellt und anhand einer Datenbank identifiziert wird. Die Genauigkeit der Identifikation hängt dabei massgeblich vom Umfang der Datenbank ab, weshalb das Schlagwort «Big data» auch in diesem Bereich immer wichtiger wird. Anhand des nachfolgenden Beispiels soll aufgezeigt werden, wie MALDI-TOF die Lebensmittelanalytik nachhaltig verändert sowie bestehende Verfahren ergänzt oder längerfristig ablöst. Kombination mit weiteren Schnellmethoden In Kombination mit einer Schnellmethode wie PCR kann ein negativer Nachweis von Listerien bereits nach 24 Stunden kommuniziert werden. Bei einem positiven PCR Befund muss aus der Erstanreicherung für die PCR Untersuchung eine keimspezifische Kultivierung eingeleitet werden, um den Nachweis von lebenden Zellen zu erbringen. Eine einzelne, gut isolierte Kolonie reicht hierbei bereits, um anschliessend auch mittels MALDI-TOF die Identifizierung durchzuführen. Im Vergleich zu vielen klassischen Verfahren wie zum Beispiel dem Verfahren nach ISO-Norm erzielt die genannte Kombination einen wertvollen Zeitgewinn bei positiven Befunden. Typisierung Listerien Listerien sind ubiquitäre Bakterien mit geringen Wachstumsansprüchen. Zur Gattung Listeria gehören zwischenzeitlich 21 verschiedene Arten, wobei insbesondere Listeria monocytogenes als Ver­ursacher der Listeriose überwacht wird. Die Listeriose ist eine Infektionskrankheit mit grippeähnlichen Symptomen, welche in schweren Fällen bis zum Tod führen kann. Vor allem ältere Menschen und Schwangere erkranken vermehrt an Listeriose, häufig aufgrund des Verzehrs von kontaminierten Lebensmitteln. Aktuellen Statistiken kann entnommen werden, dass die Anzahl der jährlich erfassten Listeriosefälle zunimmt und sich dadurch die Anzahl Produktrückrufe häufen. Eine schnelle Identifizierung ist daher notwendig und entscheidend. Über die Identifizierung hinaus wird die Technologie vermehrt auch für das sogenannte «Source-Tracking» oder eine «Root-Cause-Analysis», also der Suche nach der Kontaminationsquelle, eingesetzt. Was bisher mühsam mit «Puls-Feld-Gelelektrophorese» oder anderen arbeitsaufwendigen und kostenintensiven molekularbio­logischen Techniken durchgeführt werden musste, kann nun mittels MALDI-TOF MS vereinfacht werden. Abbildung 1 zeigt am Beispiel von Listerien, welche Möglichkeiten eine Typisierung mittels MALDI-TOF hat. Im Falle von Listeria monocytogenes können bis zu 4 Gruppen bestehend aus mehrere Serotypen unterschieden werden (Ojima-Kato et al. 2016). Dieses Überprüfungsverfahren erlaubt es eine Kontaminationsquelle schneller und zuverlässiger einzugrenzen (es gilt zu bemerken, dass ein mittels MALDI-TOF MS ermittelter Befund auch über eine Vollgenom-Analytik bestätigt werden sollte), so dass die notwendigen Massnahmen spezifisch eingeleitet werden können. Somit bietet sich dieses Verfahren als Grundlage für ein betriebliches Monitoring an. Dezentralisierte Datenbanken Um die Listerien entsprechend zu typisieren, braucht es eine vollständige Datenbank, welche die entsprechenden Massenspektren bereits beinhaltet. Um die Datenbank entsprechend zu komplementieren, müssen keimspezifische Profile erstellt und validiert werden, um die Wiederholbarkeit und Sensitivität der Ergebnisse zu prüfen. Hier kommt ein weiterer Vorteil von MALDI zum Zug. Mit dem Verfahren kann ein dezentralisierter Ansatz verfolgt werden, wobei der Fingerabdruck nicht zwingend am gleichen Standort wie der Referenzabgleich erfolgen muss. Insbesondere für Unternehmen oder Labore mit einem gut vernetzten MALDI-Netzwerk, können dadurch Kosten in Form von Validierungen und Doppelspurigkeiten eingespart werden, da diese auf die dezentralen Datenbanken verteilt werden. Je grösser das Netzwerk, desto mehr Datenpunkte können gesammelt werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer positiven Identifizierung stetig erhöht wird und somit die Kontaminationsquelle weiter eingegrenzt werden kann. Gleichzeitig führen die o.a. Synergien dazu, dass die Kosten im Rahmen bleiben. Verfasser: Dr. Dominik Ziegler, Laborleitung Mikrobiologie; Flavio Weber, Leitung Marketing/Zentrale Dienste, Eurofins Scientific AG, Schönenwerd