Evaluation of immunomagnetic separation coupled with culture and molecular methods for the detection and recovery of Shigella spp. in ready-to-eat salads

Jeden Tag essen Millionen von Menschen Salate, die kein Kochen, kein Waschen und keine weitere Zubereitung erfordern. Diese verzehrfertigen Mahlzeiten sind praktisch, aber ihre Sicherheit hängt vollständig von der unsichtbaren Welt der Bakterien ab, die sich in den Blättern verbergen könnten. Unter diesen mikroskopischen Eindringlingen ist eine Gruppe von Bakterien namens Shigella, die schweren Durchfall verursachen und sich schnell über kontaminierte Lebensmittel verbreiten können. Da diese Salate roh gegessen werden, werden vorhandene Bakterien durch Hitze nicht abgetötet, was die Detektion solcher Krankheitserreger zu einer kritischen Aufgabe für die Lebensmittelsicherheit macht. Die Herausforderung für Wissenschaftler besteht darin, dass diese Gemüse komplexe Umgebungen sind, die oft von harmlosen Bakterien bevölkert sind, die die gefährlichen verstecken können – ganz so, als versuche man, eine einzige spezifische Nadel in einem Heuhaufen voller anderer Nadeln zu finden. Um dies zu lösen, haben Forscher Werkzeuge entwickelt, um die Zielbakterien aus dem Gemisch herauszuziehen, aber es bleibt unklar, welche Methoden am besten funktionieren, wenn das Lebensmittel bereits voll von anderem Leben ist.

Ein Team von Wissenschaftlern in Venezuela unternahm den Versuch, eine spezifische Kombination von Techniken zu testen, die darauf ausgelegt sind, Shigella in diesen schwierigen Salatumgebungen zu finden. Sie konzentrierten sich auf eine Methode namens immunmagnetische Separation, bei der winzige magnetische Kügelchen verwendet werden, die mit Antikörpern beschichtet sind – Proteinen, die wie spezialisierte Haken wirken, um gezielt nur die Shigella-Bakterien zu greifen. Sobald die Bakterien an diesen magnetischen Kügelchen hängen bleiben, kann ein Magnet sie aus dem restlichen Salatgemisch herausziehen und so die Konzentration erhöhen, damit sie leichter nachweisbar sind. Die Forscher wollten sehen, ob dieser magnetische Haken besser funktionierte, wenn er mit zwei verschiedenen Arten von Flüssigbädern kombiniert wurde, die dazu dienen, die Bakterien vor dem magnetischen Schritt wachsen zu lassen, und ob er effektiver war, wenn sie die Bakterien durch das Züchten auf einer Platte oder durch einen molekularen Test, der ihren genetischen Code liest, nachwiesen.

Um diesen Test durchzuführen, kaufte das Team fünfundvierzig Packungen kommerzieller verzehrfertiger Salate aus lokalen Supermärkten. Sie gestalteten ein kontrolliertes Experiment, indem sie Portionen dieser Salate nahmen und absichtlich eine bekannte Anzahl an Shigella-Bakterien hinzufügten, wodurch sie zwei Gruppen erzeugten: eine mit einer sehr geringen Menge an Bakterien und eine mit einer höheren Menge. Sie behielten auch einige Salatportionen völlig frei von hinzugefügten Bakterien, um zu sehen, ob die Methode eine natürliche Kontamination finden könnte. Die Wissenschaftler teilten diese Proben in zwei Gruppen für den ersten Schritt des Prozesses auf. Die Hälfte wurde in eine milde, nicht-selektive Flüssigbrühe gegeben, die dazu dient, alle Bakterien wachsen zu lassen, während die andere Hälfte in eine andere Brühe kam, die härter ist und darauf abzielt, viele Nicht-Ziel-Bakterien am Wachstum zu hindern. Nachdem sie die Bakterien in diesen Flüssigkeiten wachsen ließen, wandten die Forscher die magnetischen Kügelchen an, um die Shigella einzufangen.

Nachdem die magnetischen Kügelchen ihre Arbeit verrichtet hatten, teilte das Team die Ergebnisse auf, um zwei verschiedene Wege zur Bestätigung der Anwesenheit der Bakterien zu testen. Beim ersten Ansatz nahmen sie die eingefangenen Bakterien und verteilten sie auf speziellen Agarplatten, um zu sehen, ob sie zu sichtbaren Kolonien heranwachsen würden, die identifiziert werden können. Beim zweiten Ansatz nahmen sie das eingefangene Material und führten einen molekularen Test durch, der nach der spezifischen genetischen Signatur von Shigella sucht, ohne die Bakterien vorher züchten zu müssen. Dies ermöglichte es ihnen, die traditionelle Kulturmethode gegenüber der schnelleren, modernen molekularen Methode zu vergleichen und zu sehen, ob die Art der zu Beginn verwendeten Flüssigbrühe einen Unterschied machte.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Art der zu Beginn verwendeten Flüssigbrühe das Ergebnis nicht signifikant veränderte. Unabhängig davon, ob die Wissenschaftler die milde oder die härtere Brühe verwendeten, war die Fähigkeit, die Bakterien zu finden, statistisch ähnlich. Die Menge der Bakterien, mit der sie begannen, machte jedoch einen riesigen Unterschied. Wenn die Salatproben eine höhere Konzentration an Bakterien enthielten, war die magnetische Methode viel erfolgreicher darin, sie zu finden, unabhängig davon, ob sie die Kulturplatten oder den molekularen Test verwendeten. Wenn die Ausgangsmenge sehr gering war, hatte die Methode Schwierigkeiten, die Bakterien in vielen Fällen nachzuweisen. Dies deutet darauf hin, dass die magnetischen Kügelchen zwar ein leistungsstarkes Werkzeug sind, aber dennoch darauf angewiesen sind, dass genügend Zielbakterien vorhanden sind, um sie effektiv zu fangen.

In einem Test der realen Anwendung wandten die Forscher ihre leistungsstärkste Methode auf die fünfundvierzig ursprünglichen Salatpackungen an, die nicht künstlich kontaminiert worden waren. Der Test identifizierte erfolgreich Shigella in einer der fünfundvierzig Packungen, eine Erkenntnis, die bestätigt, dass diese Bakterien tatsächlich in kommerziellen verzehrfertigen Salaten vorhanden sein können. Diese einzelne Detektion, die einen kleinen, aber realen Prozentsatz der Proben darstellt, unterstreicht die Bedeutung sensitiver Werkzeuge, um diese Krankheitserreger zu erfassen, bevor sie die Verbraucher erreichen. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die Kombination von magnetischer Separation mit molekularer Testung einen schnelleren Weg bietet, um diese gefährlichen Bakterien zu screenen, als herkömmliche Methoden, obwohl die Technik noch verfeinert werden muss, um zuverlässig zu werden, wenn die Bakterien in sehr geringen Zahlen vorhanden sind. Die Arbeit zeigt auf, dass der magnetische Haken zwar ein vielversprechendes Werkzeug ist, um das komplexe Durcheinander eines Salats zu bereinigen, sein Erfolg jedoch stark davon abhängt, wie viele Bakterien tatsächlich da sind, um gefangen zu werden.