Integrierte genombasierte Surveillance von Salmonellen (GenoSalmSurv)

Die Salmonellose ist eine Erkrankung, die durch Enterobakterien der Gattung Salmonella hervorgerufen wird. Sie ist nach der Campylobakteriose die zweithäufigste gemeldete bakterielle Durchfallerkrankung beim Menschen in Deutschland, jedoch ist die Hospitalisierungsrate bei Salmonellosen deutlich höher als bei Campylobacter-Enteritidien. Von besonderer gesundheitspolitischer und sozioökonomischer Bedeutung ist zudem, dass dieser Zoonoseerreger viele lebensmittelbedingte Krankheitsausbrüche verursacht. Im Projekt wurde ein Modell für eine integrierte genombasierte Surveillance von Salmonellen aufgebaut und evaluiert, das auf dem Einsatz von modernen hochauflösenden Genomsequenzierverfahren basiert. Durch die WGS und anschließende harmonisierte Genomdatenanalyse und Datenaustauschprozesse können Clustererkennung, Erregerüberwachung und Infektionsquellenanalyse sektorenübergreifend schnell durchgeführt werden (One Health Konzept). Hierbei arbeiteten die Salmonella Referenzlaboratorien der Humanmedizin (Nationales Referenzzentrum (NRZ) Salmonella am Robert Koch-Institut (RKI)) und der Lebensmittelüberwachung (Nationales Referenzlabor (NRL) Salmonella am Bundesinstitut für Risikobewertung (BfRkurz fürBundesinstitut für Risikobewertung)) des Bundes in Zusammenarbeit mit Institutionen des öffentlichen Gesundheitsdienstes bzw. der Behörden für Lebensmittelsicherheit und Tiergesundheit der Länder (Bayerischen Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit (LGL)) zusammen. Im Projekt wurden 1) Typisierungsmethoden incl. Genomsequenzanalyseverfahren für Salmonellen erhoben, harmonisiert und Bottlenecks erkannt, 2) lizenzfreie (open-source) Sequenzanalyse-Programme für die Clustererkennung und Typisierung von Salmonellen evaluiert und den Überwachungsbehörden sektorenübergreifend unterbreitet, 3) prospektive Genomsequenzierungen durchgeführt und die Sequenzdatenergebnisse zusammengeführt sowie 4) Überwachungsbehörden der Länder das Konzept vorgestellt.

Ausgangslage zu Beginn des geförderten Projekts GenoSalmSurv war, dass die Auswertung und Interpretation von Salmonella Sequenzdaten in Deutschland bisher auf Basis von unterschiedlichen Analyseplattformen bei den jeweiligen Partnerinstituten realisiert wurde.  Für die Aufarbeitung von sektorübergreifenden Ausbruchsgeschehen und eine entsprechende Surveillance stellte dies eine entsprechende Hürde dar.  Diese Hindernisse wurden identifiziert, Arbeitsabläufe optimiert und ein Model für eine integrierte genombasierte Surveillance von Salmonellen entwickelt und getestet. Die Evaluierung der verfügbaren Typisiermethoden und Genomsequenzanalyseverfahren zeigte, dass die Technologie der WGS zum Teil schon in den Landesbehörden angekommen ist und eingesetzt wird. Weitere Einrichtungen auf Landesebene planen außerdem den Einsatz dieser Technologie zur Typisierung und Surveillance von Lebensmittel-assoziierten Krankheitserregern [Bundesgesundheitsblatt, Pietsch et al.kurz füret alii (lat. "und andere"), 2023]. Ein Kernaspekt war die Erstellung von lizenzfreien Sequenzanalyse-Programmen für die Genomanalysen, Clustererkennung und Typisierung von Salmonellen [Frontiers in Microbiology, Uelze et al.kurz füret alii (lat. "und andere"), 2021; Genes, Deneke et al.kurz füret alii (lat. "und andere"), 2021; Frontiers in Microbiology, Deneke et al.kurz füret alii (lat. "und andere"), 2021] und die Evaluierung dieser Tools. In der Evaluierungsphase konnte gezeigt werden, dass alle Projektteilnehmenden in der Lage waren, die entwickelten Tools erfolgreich und vergleichbar einzusetzen, der Datenaustausch durchführbar ist und sektorübergreifende Cluster identifiziert werden konnten. Durch die vorliegenden Analysetools konnten aus den ca. 4.500 Salmonella Genomen fast 500 cgMLST-basierte Cluster identifiziert werden, von den 48 sektorübergreifende Cluster durch Priorisierungsalgorithmen vorausgewählt und anschließend in der sektorübergreifenden Ausbruchsaufklärung detailliert untersucht werden konnten. Entscheidend war dabei die Verknüpfung der WGS-basierten Daten mit einem minimalen Satz an epidemiologischen Daten und die darauffolgende automatisierte Priorisierung.Erfahrungen aus der Erhebung und dem durchgeführten Laborleistungsvergleichstest sind in die Schulungsmaterialien (Präsentationen, Screencasts, Workshops) für die Landesbehörden eingeflossen (https://www.lgl.bayern.de/forschung/forschung_gesundheit/fp_genosalmsurf_geno mbasierte_surveillance_von_salmonellen.htm). Die in diesem Projekt gewonnen Erkenntnisse über die integrierte genombasierte Surveillance von Salmonellen bilden eine wertvolle Grundlage für die Weiterentwicklung der molekularen Surveillance von Lebensmittel-assoziierten Erregern in Deutschland. Die Untersuchungen geben Einsichten in die Dynamik von Salmonella Clustern, und heben die Notwendigkeit hervor, Ganzgenombasierte Daten mit epidemiologischen Daten zu verknüpfen, was zum Einen eine erleichterte Priorisierung ermöglicht, als auch für die effiziente Erkennung von Infektionsvehikeln und Quellen eine wichtige Rolle spielt.