食力/這款病毒竟能揪出食品中毒事件元兇!

▲(圖/食力 foodnext提供)
▲這款病毒竟能揪出食品中毒事件元兇!(圖/食力 foodnext提供)

圖文/食力 foodnext
撰文/蔡幸儒

說到「病毒」,多數人聯想到的就是疾病、死亡等負面字眼。但其實病毒不完全是站在人類的對立面,巧妙的運用下它也能成為人類揪出食品中毒事件元兇的好助手。美國普渡大學研究團隊便從「噬菌體(Phage)」這種病毒找到檢測出「O157:H7型大腸桿菌(E. Coli O157:H7)」、可用以預防食品中毒的新契機!

「O157:H7型大腸桿菌」每年造成全美9萬多人食品中毒!

根據美國疾病管制與預防中心(Centers for Disease Control and Prevention,簡稱CDC)統計,每年全美境內約有4800萬起食品中毒案例,導致近12.8萬人住院、3000人死亡。其中「O157:H7型大腸桿菌」不僅名列最易導致民眾住院的前5名食品中毒病原菌,每年估計更導致9萬6534位民眾食品中毒。早在1993年,美國知名漢堡連鎖店Jack in the Box便曾因為漢堡的碎牛肉排遭「O157:H7型大腸桿菌」污染且未完全煮熟,造成732萬人爆發感染,4名孩童不幸喪生。

O157:H7型大腸桿菌(E. Coli O157:H7)為一種人畜共通菌,主要存在於牛、羊的腸道與排泄物內。感染途徑多是因食入牲畜排泄物污染的食品,例如烹煮不當的牛肉(特別是絞肉)、生牛肉、生牛奶及受污染之水源(如未經消毒之飲用水)。其主要症狀為腹痛、嘔吐、腹瀉及拉血便等,嚴重甚至會引起溶血性尿毒綜合症(一種腎功能衰竭),或導致死亡。

儘管美國食品藥品監督管理局一直以來與各州聯防監管,但每年「O157:H7型大腸桿菌」所造成的食品中毒事件仍頻傳。光是2019年11月加州發生的一起O157:H7型大腸桿菌污染蘿蔓生菜的食品安全事件,最終造成27個州、共167人感染,其中85例住院治療,15人更發展為溶血性尿毒綜合症。

專門感染細菌的病毒「噬菌體」,為檢測找到新契機!

然而,要預防O157:H7型大腸桿菌所造成的食品中毒事件,如何快速、靈敏的得到檢測結果至關重要。但過去傳統微生物檢驗,除了分析耗費時間,一連串的試驗流程也相對繁雜。難道就沒有更簡單快速,又能精確抓出O157:H7型大腸桿菌的方式嗎?

在自然界中,除了容易引起人畜共通傳染疾病的「冠狀病毒」外,有一類的病毒卻是專門衝著「細菌」而來,那便是「噬菌體」。而每一種噬菌體,除了對特定細菌具有專一性的感染能力外,更可將自身基因片段注入細菌體內,讓細菌按照基因片段,替噬菌體產生所需的酵素及組成結構,並進而擴增繁殖。

噬菌體(Phage):屬於病毒的一種,通常在充滿細菌群落的泥土、動物的內臟裡,都可以找到噬菌體的蹤影。其最特別之處在於,專以細菌為宿主,且只能寄生於活菌中。在許多國家都曾被作為抗生素的替代品。

就抓著噬菌體與細菌的這層關係,普渡大學研究團隊在對O157:H7型大腸桿菌具有專一性感染能力的噬菌體「ΦV10」上,找到快速鑑測的新方法。

利用「噬菌體」特性,普渡大學揪出食品中毒害菌!

普渡大學研究團隊將「ΦV10噬菌體」進行修飾,在其原先帶有的基因片段中植入一段「NanoLuc螢光素酶」的基因片段。

讓修飾過後的ΦV10噬菌體透過其感染的專一特性,先找上檢體中的O157:H7型大腸桿菌,並注入這段帶有NanoLuc螢光素酶的基因片段,讓O157:H7型大腸桿菌進一步生成NanoLuc螢光素酶。後續,再透過加入會與NanoLuc螢光素酶反應產生發光信號的物質「螢光素Nano-Glo®」,藉以檢測食品受污染與否。

研究團隊提到,在該檢測方式下,很少產生「假陽性(即實際未受細菌感染,但卻呈現有感染的假性結果)」反應。參與此一研究的普渡大學食品科學副教授Bruce Applegate提及,因為大腸桿菌O157:H7是ΦV10噬菌體唯一能夠感染的細菌,對其他菌種無法反應、產生NanoLuc螢光素酶,即使在加入螢光素Nano-Glo®後也不會有發光反應,因此是檢測O157:H7型大腸桿菌的絕佳方式。

準確度和效率都大大提昇!商業化應用效果可期

整體來說,普渡大學這種新方法,除了檢測準確度極高外,相較傳統檢驗方法檢測速度也較快,在將細菌增殖培養後,約9個小時左右便可以得知檢測結果,大大加速了食品安全衛生檢驗工作的進行。而Bruce Applegate也將此技術進行後續商業化應用,而憑藉著這套技術原理,未來除了檢測O157:H7型大腸桿菌外,也可能為其他致病菌所引起的細菌性食品中毒類型,找到更具效率的檢測方式!

延伸閱讀
食物中毒最常見的兇手:微生物汙染
【羅揚銘專欄】微生物無處不在,如何自保避免中毒?
菌菌你好壞!微生物食物中毒是怎麼發生的?

參考資料
The Use of a Novel NanoLuc -Based Reporter Phage for the Detection of Escherichia coli O157:H7-Nature
Purdue scientists have bright idea for detecting harmful bacteria in food products-Purdue University
The use of a novel nanoLuc-based reporter phage for the detection of Escherichia coli O157:H7-USDA
Phicrobe
E. coli (Escherichia coli)-CDC

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