Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung

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Titel: Entwicklung eines 'schweinespezifischen Microarrays' als Kontrollistrument zum Aufbau eines multiserologischen Monitoringsystems mit Fleischsaft als Probenmaterial zur Minimierung pathogener/ zoonotischer Erreger in der Lebensmittelkette
Beschreibung (dt.): Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung und Validierung eines kosteneffizienten 'schweinespezifischen Microarrays' zur simultanen Untersuchung von Fleischsaftproben und ggf. Serumproben von Mastschweinen auf Antikörper gegen Zoonoseerreger wie Salmonellen, Toxoplasmen, Trichinellen und Yersinien sowie auf Antikörper gegen Schweinekrankheitserreger wie Mycoplasma hyopneumoniae, Influenza A und Actinobacillus pleuropneumoniae. Die Kosteneffizienz einer Fleischsaftmultiserologie wird einerseits durch das Verwenden von bereits vorhandenen Fleischsaftproben für das gesetzlich vorgeschriebene Salmonellenmonitoring sowie durch das simultane Untersuchen auf Antikörper gegen unterschiedliche Erreger erreicht. Bei der Microarray-Validierung handelt es sich um ein vierstufiges Verfahren: 1) Testungen an 50 'Kontrollfleischsäften' und Seren mit bekannten Antikörperkonzentrationen aus Referenzlaboren = 5 Testreihen x 50 Chips, 2) 2 Testreihen an 100 Fleischsaftproben aus dem 'Multiserologie-NRW-Projekt'= 2 Testreihen x 100 Chips = 200 Chips; 3) Testung von 100 Fleischsäften (NRW) mit dem entwicklten Microarray-Prototyp = 1 Testreihe x 100 Chips= 100 Chips; 4) Vergleich der indirekten mit direkten Testergebnissen an 100 aktuell geschlachteten Tierkörpern=100 Chips. In den Testreihen werden unterschiedliche Antigenstrukturen und Antigenkonzentrationen getestet und mit Hilfe der bereits vorliegenden ELISA-Ergebnisse aus den Refernzlaboren und aus dem Projekt 'Multiserologie-NRW' angepasst.
Ergebnis (dt.): Das Projekt „Entwicklung eines "schweinespezifischen Microarrays" hatte das Ziel, ein Testsystem zu entwickeln, mit dem verschiedene Krankheitserreger über Antikörpererkennung in Fleischsaftproben simultan detektiert werden können.
Fleischsaft als Testmedium zu nutzen, war aufgrund seiner spezifischen biochemischen Eigenschaften eine Herausforderung, welche aber gemeistert werden konnte. Durch Optimierung des Ablaufs konnte die Microarray-Testdauer an die eines single-ELISAs angepasst werden. Die gewonnenen Validierungsergebnisse führten zu guter bis sehr guter Vergleichbarkeit zwischen Microarray und ELISA. Bei den Validierungsergebnissen, die die höchsten Übereinstimmung mit den ELISA-Ergebnissen aufwiesen, wurden die selben Antigenstrukturen zum Spotten der Microarrays verwendet, wie sie in kommerziellen ELISA-Tests eingesetzt werden.
Bei den im letzten Projektabschnitt durchgeführten Vergleichen zwischen direktem und indirektem Erregernachweis, konnten nur bedingt Zusammenhänge festgestellt werden. Dies war biologisch zu erwarten, denn Antikörper sind auch dann noch nachweisbar, wenn der eigentliche Erreger schon nicht mehr im Organismus vorhanden ist.
Insgesamt ist ein multiserologisches Nachweisverfahren für Fleischsaftproben vom Schwein entwickelt worden, welches bereits in dieser Form Bedeutung in der Nahrungsmittelwirtschaft gewinnen könnte. Mehr und mehr wird die serologische Untersuchung in die Begutachtung des Herkunftstierbestandes mit einbezogen. Dabei liegt der Focus vor allem auf der Einbeziehung von Zoonoseerregern. Anhand der guten bis sehr guten Testspezifität und -sensitivität für den Nachweis von Antikörpern gegen Salmonellen, Toxoplasmen, Yersinien, Trichinellen, Hepatitis E-Viren, Influenza A-Viren und PRRSV könnte der innerhalb dieses Projektes entwickelte und validierte „schweinespezifische Microarray“ schon jetzt flächendeckend im Sinne einer Risikoeinschätzung von Schweinemastbeständen verwendet werden.
Ergebnis (engl.): With regard to food safety and public health, the EU-Regulations No. 854/2004 and 1244/2007 demand for monitoring programs for identifying zoonotic pathogens in pig herds. There has been practically no serological herd monitoring for any other porcine pathogen, than salmonella, so far. The concept of multi-serology is to use meat juice samples from the salmonella monitoring programs and to extent the analysis to other zoonotic and animal health relevant pathogens. Assisted by LDL (Qiagen Company Leipzig, Germany) and Alere Technologies, Jena, Germany a “swine-specific microarray” was developed. Recombinant or native antigens of the following pathogens were spotted on the microarrays. Zoonotic agents: Salmonella spp., Toxoplasma gondii, Trichinella spiralis, Yersinia enterocolitica and hepatitis E virus. Swine production affecting agents: Influenza A virus, Mycoplasma hyopneumoniae, PRRSV and Actinobacillus pleuropneumoniae. The “swine-specific microarrays” (produced by Alere Technologies) were analyzed for the technical feasibility of using meat juice samples. After validation a cut-off for each spotted antigen was determined for optimal sensitivity and specificity of the new test.
The results, time-consumption and procedure for the detection of several antibodies are comparable to those of a single-ELISA test. By a computer-based analysis of the coloration intensity of microarray spots, results can be interpreted for every patho-gen. The validation of six pathogens (Salmonella, Yersinia, Toxoplasma, Trichinella, hepatitis E virus, PRRSV) was finished successfully, so that the test’s accuracy was higher than 90%. By using information gathered during the project the results of other tested pathogens surely can be optimized in further validation steps.
As an extra, test results of the developed indirect diagnostic test system microarray were compared with test results of direct tests. As expected, the comparability of indi-rect and direct test results from the same animals was poor. The reason for this is, that antibodies stay detectable for a long period of time although the pathogen itself is not present in the animal anymore. In contrast to that, it it possible that a pathogen is present and detectable in the animal, but antibodies are not yet present.
In summary, the developed “swine-specific microarray” is a valuable tool to analyze antibodies indicating the contact of the animals in question to different porcine pathogens in one meat juice sample simultaneously. The logistics of any meat-juice based salmonella monitoring system can be used. Meat juice multi-serology could become a powerful diagnostic tool for improving animal health and food safety.
Laufzeit: Beginn: 01.03.2012 / Ende: 31.03.2013
Ausf. Einrichtung: Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover - Außenstelle für Epidemiologie, Bakum
Themenfelder: Lebensmittelsicherheit, food safety
Förderprogramme: Entscheidungshilfebedarf
Schlagworte: Monitoring, Lebensmittelanalytik, food analysis, Gesundheitlicher Verbraucherschutz, health-related consumer protection, Diagnostik, diagnostics, Hygiene, hygiene, Produktsicherheit, product safety, Mikroorganismen, microorganisms, Schweine, pigs, Zoonosen, zoonosis
Förderkennzeichen: 2811HS013
Dokument zum Download: 11HS013_AB.pdf (541,7 KB)

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Weizen*

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"Kleegras und Grünland"

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