Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Sebastian Hahne

Entwicklung und Validierung eines Protein-Microarrays zur simultanen serologischen Untersuchung von Fleischsaftproben auf Erreger von Zoonosen und Produktionskrankheiten beim Schwein

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95- 105519

title (engl.)

Development and validation of a protein-microarray for simultaneous serological analysis of meat juice samples for zoonotic pathogens and animal health relevant pathogens for pigs 

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2014

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/hahnes_ws14.pdf

abstract (deutsch)

Ziel der vorliegenden Studie war es, ein Testsystem zu entwickeln, mit dem simultan serologische Untersuchungen sowohl gegen verschiedene schweinespezifische als auch Zoonoseerreger in Blutserum und Fleischsaft durchgeführt werden können.

Im Hinblick auf Lebensmittelsicherheit und öffentliche Gesundheit schreibt die VO (EG) Nr. 853/2004 ein Monitoring von Zoonosen vor. Außer verschiedener Salmonellenmonitoringprogamme einiger Länder gibt es derzeit kein serologisches Monitoring auf Bestandsebene für andere schweinespezifische Erreger.

Das Konzept dieser Studie war es, die Untersuchung der Proben aus dem Salmonellenmonitoring auf andere Zoonosen und tiergesundheitsrelevanten Erreger zu erweitern.

Eine zusätzliche Herausforderung war der Nachweis von Antikörpern aus Fleischsaft als Untersuchungsmedium.

Die Technologie des Microarrays diente als Grundlage für die Entwicklung.

 

Rekombinante oder native Antigene folgender Erreger wurden auf den Arraychip gespottet: Lebensmittelsicherheitsrelevante Erreger: Salmonella spp., Yersinia enterocolitica, Toxoplasma gondii, Trichinella spp. und Hepatitis E-Virus.

Tiergesundheitsrelevante Erreger: Mycoplasma hyopneumoniae, PRRSV, Influenza A und Actinobacillus pleuropneumoniae.

 

Nach der Entwicklung und Optimierung eines geeigneten Testablaufs war die Dauer der Durchführung des Microarraytests vergleichbar mit der eines ELISAs.

 

Durch den Vergleich von Ergebnissen der Microarrayuntersuchung mit Ergebnissen des ELISAs wurde das neue Testsystem validiert.

Innerhalb dieses Validierungschrittes wurde ein antigenspezifischer „Cut-off“ für eine optimale Testsicherheit, Sensitivität und Spezifität mit Hilfe der ROC-Analyse festgelegt.

 

Für die neun serologisch untersuchten Erreger wurde jeweils die Antigenkonzentration ermittelt, welche zu den besten Testsicherheiten führte. Die Untersuchungen der Erreger Salmonella spp., Yersinia enterocolitica, Toxoplasma gondii, Trichinella spp., Hepatitis E-Virus und PRRSV ergaben jeweils eine Testsicherheit von über 90% im Vergleich zu dem jeweiligen ELISA-Test. Bei Auswertung der untersuchten Proben für Actinobacillus pleuropneumoniae ergab sich eine Testsicherheit von 60%, für Influenza A eine Testsicherheit von 74% und für Mycoplasma hyopneumoniae von 53%. Hierbei wurde deutlich, dass die Qualität des Ergebnisses stark von der Wahl geeigneter Antigene abhängt.

Die Ergebnisse machen deutlich, dass Fleischsaft als Probe für den entwickelten Test geeignet ist. Die Logistik jedes serologischen Salmonellenmonitorings kann verwendet werden.

Die „Multiserologie“ mit Fleischsaft oder Blutserum könnte ein leistungsfähiges Diagnostikum zur Verbesserung der Lebensmittelsicherheit und Tiergesundheit werden.

 

abstract (englisch)

The objective of this study was to develop a test system for simultaneous serological analysis of different pig diseases and zoonoses in blood serum and meat juice samples.

With regard to food safety and public health, the Regulation (EU) No. 853/2004 demands for monitoring programmes for zoonotic diseases. In the EU some countries developed salmonella monitoring programmes on herd level, but other porcine pathogens are not serologically monitored, yet.

The concept of this study was to use the meat juice samples from the salmonella monitoring and to extend the serological analysis to other zoonotic and animal health relevant pathogens.

The microarray technology was used as the technical basis.

 

Recombinant or native antigens of the following pathogens were selected and spotted on serochips: Zoonotic agents: Salmonella spp., Yersinia enterocolitica, Toxoplasma gondii, Trichinella spp. and Hepatitis E–virus.

Animal health relevant pathogens: Mycoplasma hyopneumoniae, PRRSV, Influenza A Virus and Actinobacillus pleuropneumoniae.

 

After development and optimization of a useful test procedure the duration of the microarray test was comparable to the test duration of the ELISA tests.         

 

The test validation was carried out by comparing the results gained by microarray testing to the results gained by ELISA system of the same samples.

For achieving optimal test accuracy, test sensitivity and test specificity for each antigen specific cut-off values were determined by means of the ROC analysis.

 

For six out of nine pathogens the test accuracy values for the serological detections was more than 90%. These pathogens were Salmonella spp., Yersinia enterocolitica, Toxoplasma gondii, Trichinella spp., Hepatitis E-virus and PRRSV. For the serological detection of Actinobacillus pleuropneumoniae the test accuracy was 60%, for Influenza A virus 74% and for Mycoplasma hyopneumoniae the test accuracy was 53%.

The quality of results depended on choosing appropriate antigens.

 

In conclusion, meat juice samples are as suitable as specimen as blood serum samples. The logistics of any meat juice based salmonella monitoring programme can be used. Meat juice multi-serology could become a powerful diagnostic tool for improving animal health and food safety.

 

 

keywords

Schwein, Serologie, Zoonose, monitoring, pig, protein-microarray 

kb

3.350