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9 April 2024 In silico and PCR Screening for a Live Attenuated Salmonella Typhimurium Vaccine Strain
Maurice Raccoursier, Amy T. Siceloff, Nikki W. Shariat
Author Affiliations +
Abstract

The application of live attenuated Salmonella Typhimurium vaccines has significantly helped control Salmonella in poultry products. Because the U.S. Department of Agriculture–Food Safety Inspection Service (USDA-FSIS) scores all Salmonella as positive, regardless of serovar, attenuated vaccine strains that are identified at processing contribute negatively toward Salmonella performance standards. This study was designed to determine the incidence of a live attenuated Salmonella serovar Typhimurium vaccine identified in broiler products by FSIS and to develop a PCR assay for screening of isolates. Salmonella Typhimurium short-read sequences from broiler samples uploaded to the National Center for Biotechnology Information (NCBI) Pathogen Detection database by the USDA-FSIS from 2016 to 2022 were downloaded and assembled. These were analyzed using the Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) with a sequence unique to field strains, followed by a sequence unique to the vaccine strain. The PCR assays were developed against field and vaccine strains by targeting transposition events in the crp and cya genes and validated by screening Salmonella serovar Typhimurium isolates. Between 2016 and 2022, 1708 Salmonella Typhimurium isolates of chicken origin were found in the NCBI Pathogen Detection database, corresponding to 7.99% of all Salmonella identified. Of these, 104 (5.97%) were identified as the vaccine strain. The PCR assay differentiated field strains from the vaccine strain when applied to isolates and was also able to detect the vaccine strain from DNA isolated from mixed serovar overnight Salmonella enrichment cultures. Live attenuated Salmonella vaccines are a critical preharvest tool for Salmonella control and are widely used in industry. With forthcoming regulations that will likely focus on Salmonella Typhimurium, along with other serovars, there is a need to distinguish between isolates belonging to the vaccine strain and those that are responsible for causing human illness.

Detección in silico y por PCR de una cepa vacunal viva atenuada de Salmonella Typhimurium.

La aplicación de vacunas vivas atenuadas contra Salmonella Typhimurium ha ayudado significativamente a controlar Salmonella en productos avícolas. Debido a que el Servicio de Inspección de Seguridad Alimentaria del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. (USDA-FSIS) califica todas las Salmonella como positivas, independientemente del serovar. Las cepas atenuadas de la vacuna que se identifican en el procesamiento contribuyen negativamente a los estándares de desempeño de Salmonella. Este estudio fue diseñado para determinar la incidencia de una vacuna viva atenuada de Salmonella serovar Typhimurium identificada en productos de pollo de engorde por el FSIS y para desarrollar un ensayo de PCR para la detección de aislados. Se recolectaron y ensamblaron secuencias de lectura corta de Salmonella Typhimurium de muestras de pollos de engorde introducidas en la plataforma de detección de patógenos del Centro Nacional de Información Biotecnológica (NCBI) por el USDA-FSIS entre los años 2016 al 2022. Estos se analizaron utilizando la herramienta de búsqueda de alineación local básica con una secuencia exclusiva para las cepas de campo, seguida de una secuencia exclusiva para la cepa vacunal. Los ensayos de PCR se desarrollaron contra cepas de campo y vacunales centrándose en eventos de transposición en los genes crp y cya y se validaron mediante la detección de aislados de Salmonella serovar Typhimurium. Entre 2016 y 2022, se encontraron 1708 aislados de Salmonella Typhimurium de origen avícola en el sistema de detección de patógenos del NCBI, lo que corresponde al 7.99 % de todas las Salmonellas identificadas. De ellas, 104 (5.97%) fueron identificadas como cepa vacunal. El ensayo de PCR diferenció las cepas de campo de la cepa de la vacuna cuando se aplicó a los aislados y también fue capaz de detectar la cepa de la vacuna a partir del ADN aislado de cultivos de enriquecimiento por toda la noche de Salmonella con serovares mixtos. Las vacunas vivas atenuadas contra Salmonella son una herramienta fundamental para el control de Salmonella y se utilizan ampliamente en la industria. Con las próximas regulaciones que probablemente se centrarán en Salmonella Typhimurium, junto con otros serovares, es necesario distinguir entre los aislados que pertenecen a la cepa vacunal y los que son responsables de causar enfermedades humanas.

Maurice Raccoursier, Amy T. Siceloff, and Nikki W. Shariat "In silico and PCR Screening for a Live Attenuated Salmonella Typhimurium Vaccine Strain," Avian Diseases 68(1), 18-24, (9 April 2024). https://doi.org/10.1637/aviandiseases-D-23-00051
Received: 13 July 2023; Accepted: 10 December 2023; Published: 9 April 2024
KEYWORDS
broilers
Salmonella
Salmonella serovar Typhimurium
vaccine
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