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Entwicklung einer auf Next Generation Sequencing (NGS) basierenden Methode zur Identifizierung von Insektenarten in Futtermitteln
Projekt
Förderkennzeichen: BFR-LMS-08-1322-785
Laufzeit: 01.01.2021
- 31.12.2021
Forschungszweck: Experimentelle Forschung
Die jüngste EU-Verordnung 2017/893, die am 1. Juli 2017 in Kraft trat, ermöglichte die Verwendung einer Auswahlliste von sieben Insektenarten (Hermetia illucens, Musca domestica, Tenebrio molitor, Alphitobius diaperinus, Acheta domesticus, Gryllodes sigillatus und Gryllus assimilis) für die Formulierung von Futtermitteln für die Aquakultur. Bisher war das Hinzufügen von Insekten zu Futtermitteln für Nutztiere aufgrund des Risikos prionenverursachter Krankheiten nicht zulässig. Die Einführung dieser neuen Verordnung wirft das Problem auf, von einer klassischen mikroskopischen Nachweismethode zu einer komplexeren und speziesspezifischeren Methode überzugehen. Um die neue Verordnung einzuhalten, muss eine artspezifische Methode entwickelt werden, um das Vorhandensein von Insekten in diesen Futtermitteln festzustellen und zwischen zulässigen und nicht zulässigen Arten zu unterscheiden. Angesichts der Tatsache, dass Tausende von Insektenarten existieren, aber nur sieben für die Verwendung in Futtermittel zugelassen sind, muss die Methode in der Lage sein, zwischen genetisch entfernten, aber auch sehr nahen Arten zu unterscheiden (zum Beispiel zwischen zwei Arten von Gryllus, eine erlaubte und eine nicht erlaubte). Am wichtigsten ist, dass die Methode offen ist, da in Zukunft möglicherweise mehr Insekten zur aktuellen Liste hinzugefügt werden. Diese Auswahlliste wurde von der EG auf der Grundlage der vorhandenen wissenschaftlichen Erkenntnisse zu den derzeit in der EU aufgezogenen Insekten erstellt, und es ist sehr wahrscheinlich, dass in naher Zukunft weitere Arten hinzugefügt werden. Molekulare Untersuchungen unter Verwendung von DNA garantieren eine ausreichende Spezifität für die Identifizierung von Arten. Klassische Endpunkt- oder Echtzeit-PCR haben jedoch die Einschränkung, dass es sich um geschlossene Protokolle handelt, die jedes Mal neu erstellt und validiert werden müssen, wenn eine neue Art zur vorhandenen Liste hinzugefügt wird. Die Next Generation Sequencing (NGS)-Technologie ist bereits seit mehreren Jahren etabliert, und die Anwendungen bei der Prüfung der Echtheit von Lebensmitteln und Futtermitteln nehmen zu. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie genetische Informationen über jeden in der analysierten Probe vorhandenen Organismus liefern kann, ohne dass ein vordefiniertes Ziel erforderlich ist (nicht zielgerichtete Analyse), wodurch theoretisch jede unerwartete Kontamination erkannt werden kann. PCR-freie Verfahren wie die Sequenzierung des gesamten Genoms (WGS) erfordern jedoch eine große Menge an hochwertigem Material, das in den meisten Fällen schwer aus verarbeiteten Lebensmitteln oder Futtermitteln zu erhalten ist. Umgekehrt ist die DNA-Metabarkodierung, die unter Ausnutzung der Hochdurchsatzkapazität von NGS-Plattformen durchgeführt wird, ein leistungsfähiges Instrument zur Charakterisierung der Biodiversität und beruht auf der Herstellung von Bibliotheken von Amplikons, die auf bestimmte konservierte Regionen abzielen, in denen DNA- oder RNA-Fragmente an Adapter gekoppelt sind, um dies zu ermöglichen PCR-Amplifikation und Sequenzierung. Die Identifizierung der erhaltenen Sequenz hängt von der Existenz einer großen aktualisierten Datenbank ab, über die Sequenzen verglichen werden können. Das in diesem Projekt vorgeschlagene Protokoll basiert auf dem NGS einer kleinen Region, die im COI-Gen enthalten ist, einem mitochondrialen Gen, von dem bekannt ist, dass es Tiere auf Artenebene unterscheiden kann und das bereits erfolgreich an Insekten getestet wurde. Im Rahmen des Projekts soll eine NGS-Methode zur Speziesunterscheidung von Insekten in Futtermitteln etabliert werden.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Verfahrenstechnik
- Toxikologie
- Kreislaufanlagen
- Marikultur
