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Analyse der gesamten Gensequenz zur Bestimmung der Infektionsquelle

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Ist es möglich, eine vollständige Gensequenzanalyse zu verwenden, um zwischen einer Infektion mit einer gemeinsamen Quelle und einer Übertragung einer Krankheit zwischen Menschen zu unterscheiden?


Sequenzierung des gesamten Genoms

Whole-genome-sequencing (WGS) ist eine umfassende Methode zur Analyse ganzer Genome. Genomische Informationen waren entscheidend für die Identifizierung von Erbkrankheiten, die Charakterisierung der Mutationen, die das Fortschreiten von Krebs vorantreiben, und die Verfolgung von Krankheitsausbrüchen. Schnell sinkende Sequenzierungskosten und die Möglichkeit, mit den heutigen Sequenzern große Datenmengen zu produzieren, machen die Sequenzierung des gesamten Genoms zu einem leistungsstarken Werkzeug für die Genomforschung.

Während diese Methode häufig mit der Sequenzierung menschlicher Genome in Verbindung gebracht wird, macht sie die skalierbare, flexible Natur der Next-Generation-Sequencing (NGS)-Technologie gleichermaßen für die Sequenzierung aller Arten wie landwirtschaftlich wichtige Nutztiere, Pflanzen oder krankheitsbezogene Mikroben nützlich.

Vorteile der Ganzgenomsequenzierung

  • Bietet eine hochauflösende, Base-by-Base-Ansicht des Genoms
  • Erfasst sowohl große als auch kleine Varianten, die bei gezielten Ansätzen übersehen werden könnten
  • Identifiziert potenzielle ursächliche Varianten für weitere Folgestudien der Genexpression und Regulationsmechanismen
  • Liefert große Datenmengen in kurzer Zeit, um den Aufbau neuartiger Genome zu unterstützen

Ein kompromissloser Blick auf das Genom

Im Gegensatz zu fokussierten Ansätzen wie der Exom-Sequenzierung oder der gezielten Resequenzierung, die einen begrenzten Teil des Genoms analysieren, liefert die Whole-Genom-Sequenzierung eine umfassende Sicht auf das gesamte Genom. Es ist ideal für Entdeckungsanwendungen wie die Identifizierung ursächlicher Varianten und die neuartige Genommontage.

Die Sequenzierung des gesamten Genoms kann einzelne Nukleotidvarianten, Insertionen/Deletionen, Kopienzahländerungen und große Strukturvarianten nachweisen. Aufgrund der jüngsten technologischen Innovationen können die neuesten Genomsequenzer die Sequenzierung des gesamten Genoms effizienter denn je durchführen.

Vergleichen Sie die Sequenzierung des gesamten Genoms und des Exoms

Erkunden Sie die Vorteile jedes Ansatzes, um festzustellen, welche Methode für Ihre Forschung am besten geeignet ist.

Wichtige Methoden zur Sequenzierung des gesamten Genoms

Große Ganzgenom-Sequenzierung

Die Sequenzierung großer Genome (> 5 Mb), wie menschlicher, pflanzlicher oder tierischer Genome, kann wertvolle Informationen für die Krankheitsforschung und die Populationsgenetik liefern.

Kleine Ganzgenomsequenzierung

Die Sequenzierung kleiner Genome (≤ 5 Mb) beinhaltet die Sequenzierung des gesamten Genoms eines Bakteriums, Virus oder einer anderen Mikrobe. Ohne eine Bakterienkultur zu benötigen, können Forscher mit NGS Tausende von kleinen Organismen parallel sequenzieren.

De Novo Sequenzierung

De novo Sequenzieren bezieht sich auf das Sequenzieren eines neuen Genoms, für das keine Referenzsequenz verfügbar ist. NGS ermöglicht eine schnelle und genaue Charakterisierung jeder Art.

Phasensequenzierung

Phased Sequencing oder Genom-Phasing unterscheidet zwischen Allelen auf homologen Chromosomen, was zu Haplotypen des gesamten Genoms führt. Diese Informationen sind oft für genetische Krankheitsstudien wichtig.

Sequenzierung des menschlichen Gesamtgenoms

Die Sequenzierung des gesamten menschlichen Genoms war bisher eine anspruchsvolle Anwendung und war noch nie so einfach. Es bietet den detailliertesten Einblick in unseren genetischen Code.

COVID-19-Hostrisiko und -reaktion

Das Verständnis der genetischen Unterschiede des Wirts und der individuellen Reaktionen auf das SARS-CoV-2-Virus verbessert das Verständnis der Anfälligkeit und Schwere der Krankheit. Lesen Sie mehr über die Methoden für Wirtsrisiko- und Immunreaktionsstudien.

Empfohlene Produkte

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Ein schneller, integrierter Arbeitsablauf für eine Vielzahl von Anwendungen, von der Sequenzierung des menschlichen Gesamtgenoms bis hin zu Amplikons, Plasmiden und mikrobiellen Spezies.

NovaSeq Reagenzien-Kit

Reagenzienkits für das NovaSeq 6000-System bieten gebrauchsfertige Reagenzien auf Kartuschenbasis für die Cluster-Generierung und SBS.

MiSeq-Reagenzien-Kit

Optimierte Chemie, um die Clusterdichte und Leselänge zu erhöhen und die Sequenzierungsqualitäts-Scores im Vergleich zu früheren MiSeq-Reagenzien-Kit-Versionen zu verbessern.

BaseSpace Sequence Hub und iCredits

Datenmanagement und vereinfachte Bioinformatik für den Einstieg in Labors und für die schnelle Skalierung von Sequenzierungsvorgängen der nächsten Generation.

Gesamtgenom-Sequenzierungsdatenanalyse

Die DRAGEN Bio-IT-Plattform bietet eine genaue, ultraschnelle Analyse von Sequenzierungsdaten des gesamten Genoms für ein breites Anwendungsspektrum.

Wie Wissenschaftler WGS nutzen

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Genomik komplexer Krankheiten

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Zusätzliche Tipps und Schulungsmöglichkeiten

Finden Sie Inhalte und Produkte für Ihr Fachgebiet

Die benutzerfreundliche Funktion "Empfohlene Links" ermöglicht es Ihnen, schnell detaillierte Inhalte und Produkte zu finden, die für Ihr spezielles Interessensgebiet relevant sind. Sie können auf diese Option oben auf jeder illumina.com-Seite zugreifen.

Was ist die PhiX Control v3-Bibliothek?

Diese Bibliothek stammt aus dem kleinen, gut charakterisierten Bakteriophagen-Genom PhiX. Es ist eine ideale Sequenzsteuerung für die Überwachung der Laufqualität.

Möchten Sie Newsletter, Fallstudien und Informationen zu genomischen Analysetechniken erhalten?

Zusätzliche Ressourcen

Flexibler Genomsequenzer

Skalierbarer Durchsatz und Flexibilität für praktisch jedes Genom, jede Sequenzierungsmethode und jeden Projektumfang mit dem NovaSeq 6000 System.

Sequenzierungsplattformen

Vergleichen Sie Sequenzierungsplattformen nach Anwendung und Spezifikation. Finden Sie Tools und Anleitungen, die Ihnen bei der Auswahl des richtigen Instruments helfen.

Library Prep und Array Kit Selector

Bestimmen Sie das beste Kit für Ihre Anforderungen basierend auf Ihrem Projekttyp, dem Ausgangsmaterial und der gewünschten Methode.

Sequenzierungsdienste

Finden Sie hochwertige Ganzgenom- und andere Sequenzierungsdienste, die Forschern analysierte Daten liefern.

Sequenziermethoden-Explorer

Verwenden Sie dieses interaktive Tool, um experimentelle Methoden zur Erstellung von NGS-Bibliotheken zu erkunden, die aus der wissenschaftlichen Literatur zusammengestellt wurden.

Tipps zur Sequenzierungsabdeckung anzeigen

Erfahren Sie, wie Sie die erforderliche Sequenzierungsabdeckung für Ihr Experiment schätzen und erreichen.

Innovative Technologien

Unser Ziel bei Illumina ist es, innovative Technologien auf die Analyse genetischer Variation und Funktion anzuwenden und damit Studien zu ermöglichen, die noch vor wenigen Jahren undenkbar waren. Für uns ist es geschäftskritisch, innovative, flexible und skalierbare Lösungen zu liefern, um die Bedürfnisse unserer Kunden zu erfüllen. Als globales Unternehmen, das großen Wert auf kollaborative Interaktionen, schnelle Bereitstellung von Lösungen und höchste Qualität legt, sind wir bestrebt, diese Herausforderung zu meistern. Die innovativen Sequenzierungs- und Array-Technologien von Illumina treiben bahnbrechende Fortschritte in der Life-Science-Forschung, der translationalen Genomik und Verbrauchergenomik sowie der Molekulardiagnostik voran.

Nur für Forschungszwecke. Nicht zur Verwendung in diagnostischen Verfahren (außer wie ausdrücklich angegeben).


Warum die Sanger-Sequenzierung in Ihrer SARS-CoV-2-Forschung verwenden?

  • Seit seiner Entwicklung im Jahr 1977 ist die Sanger-Sequenzierung in den letzten 40 Jahren die am weitesten verbreitete DNA-Sequenzierungsmethode und wird weltweit weit verbreitet eingesetzt
  • Die Sanger-Methode wird weiterhin häufig für kleinere Projekte und zur Bestätigung von NGS-Ergebnissen verwendet
  • Kleinere Anfragen mit spezifischeren Zielen können von fokussierteren, kostengünstigeren Laborverfahren profitieren

Die Sanger-Sequenzierung ist der Goldstandard für die Sequenzierung einzelner Gene, die Bestätigung von Genvarianten, den Nachweis von Wiederholungssequenzen, Kopienzahlvariationen und einzelne Nukleotidänderungen. Die Sanger-Sequenzierung ist perfekt für:

  • Sequenzierung einzelner Gene und einzelner Nukleotidvarianten
  • Gezielte Sequenzierung von 100 Amplikons oder weniger
  • Sequenzierung von bis zu 96 Proben gleichzeitig, ohne Barcode
  • NGS-Bestätigung
  • Sequenzen mit hohem GC-Gehalt
  • Mikrobielle Identifizierung
  • Mikrosatelliten- oder STR-Analyse
  • Plasmid-Sequenzierung


Während NGS-Technologien aufgrund ihres höheren Durchsatzes in Forschungslabors weit verbreitet sind, bietet die Sanger-Sequenzierung eine kostengünstige Lösung für Ihre Forschungsanforderungen. Es erfordert keine teure Ausrüstung und kann selbst für Proben mit niedrigem Virustiter, die für einige NGS-Technologien keine hohe Genomabdeckung liefern, qualitativ hochwertige Daten generieren.


Was sind die Herausforderungen der Metagenomic Next Generation Sequencing?

Trotz des Potenzials von mNGS gibt es viele Hindernisse zu überwinden, bevor die Technologie Teil des Mainstream-Labors werden kann, sowie Lücken in unserem Verständnis über ihren diagnostischen Nutzen. Wesentliche Vorbehalte sind die Befundinterpretation (Unterscheidung von Kontamination und Besiedelung von echten Krankheitserregern), die Auswahl und Validierung von Datenbanken, die für Analysen verwendet werden, sowie die Vorhersage (oder deren Fehlen) von antimikrobiellen Empfindlichkeiten. Eine allgemeine Auffassung ist, dass mNGS so unglaublich empfindlich ist, dass es eine Diagnose aufzeigt, wenn alle anderen Tests negativ sind. Während mNGS in einigen Fällen analytisch sensitiver sein kann als Standard-Kultivierungsmethoden, kann die notwendige Entfernung großer Mengen menschlicher Nukleinsäure während der Sequenzierungsvorbereitung und (durch Computermethoden) während des postanalytischen Prozesses die Sensitivität im Vergleich zur gezielten PCR verringern Ansätze für viele Organismen.

Die Besonderheit von mNGS bleibt der sprichwörtliche Elefant im Raum. Die Kontamination von Proben während der Probenentnahme ist angesichts der erhöhten analytischen Sensitivität von mNGS im Vergleich zu Standardkulturmethoden ein großes Problem, und es muss ein validierter Qualitätskontrollprozess für die Schritte von der Bewertung der Reagenzienreinheit bis zur Messung angemessener Genomabdeckungskontrollen vorhanden sein. Darüber hinaus können bei einigen Illumina-Plattformen falsche Barcode-Indizes angegeben werden, was zu falsch positiven Ergebnissen bei den Sequenzierungsdaten führt. Bioinformatische Qualitätskontrollen sind erforderlich, um sicherzustellen, dass qualitativ hochwertige und validierte Genome mit minimalen Datenbankfehlern zur Verfügung stehen. Die Federal Drug Administration (FDA) hat mit anderen Bundesbehörden zusammengearbeitet, um eine Datenbank mit dem Titel FDA-ARGOS (FDA-Datenbank für regulatorische mikrobielle Sequenzen) zu kuratieren, die nützlich war, um sicherzustellen, dass die aktuellen mNGS-Ergebnisse zuverlässig und genau sind, aber diese Ressourcen müssen aktualisiert und gepflegt werden.

Die größere Frage bezüglich der klinischen Spezifität von mNGS bleibt: Sind die nachgewiesenen Sequenzen von Krankheitserregern, die zur aktuellen Erkrankung des Patienten beitragen? Die analytische Spezifität des mNGS-Tests kann durch strenge Kontrollen während der Probenentnahme, der Sequenzierung der Bibliotheksvorbereitung, des Assay-Laufs und der bioinformatischen Klassifizierung berücksichtigt werden, aber die klinische Spezifität wird durch diese Ansätze nicht direkt angesprochen. Zu den Fragen, die bei der Bestimmung des klinischen Nutzens und der Anwendbarkeit helfen können, gehören: Wie können wir Organismen, die mit einer vorübergehenden Bakteriämie in Verbindung stehen, von der oralen/gastrointestinalen Flora oder Hautkolonisatoren bei Blut-/Plasma-mNGS-Tests unterscheiden? Wie sollte die Sequenzierungstiefe angegeben werden und wie zuverlässig ist das Verhältnis von Sequenztiefe zu echter Infektion? Unterscheidet sich diese Beziehung je nach Erreger/Wirt? Wie lange ist die zu erwartende nachweisbare Halbwertszeit eines Erregers durch mNGS, wenn der Patient eine geeignete kurative Therapie erhält? Studien zum klinischen Nutzen und zur Kosteneffizienz sind trotz der unbestreitbaren Leistungsfähigkeit dieser Technologie aus Sicht der Forschung und Entdeckung dringend erforderlich.

Es ist auch erwähnenswert, dass derzeit keine von der FDA zugelassenen oder zugelassenen mNGS-Tests für mikrobielle Tests gesendet werden können, obwohl es Labors gibt, die nach den Clinical Laboratory Improvement Amendments of 1988 (CLIA &rsquo88) zertifiziert sind und Tests an klinischen Proben anbieten. Bisher sind nur wenige diagnostische NGS-Systeme von der FDA für beispielsweise onkologische Tests oder den Nachweis von Mukoviszidose zugelassen. Eine kürzlich durchgeführte Überprüfung beschreibt detailliert viele der regulatorischen Hürden und Überlegungen, die angegangen werden müssen, bevor mNGS als von der FDA validierter Test in die gängigen klinischen Diagnoselabors eingeführt werden kann.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass mNGS-Tests in Zukunft wahrscheinlich eine wichtige Rolle im mikrobiologischen diagnostischen Arbeitsablauf spielen werden, insbesondere wenn sich die Sequenzierung und die bioinformatische Verarbeitungsleistung weiterentwickeln, dies bleibt jedoch eine hochkomplexe Technologie, deren klinischer Nutzen in unserer aktuellen medizinischen Praxisumgebung ungewiss bleibt . Obwohl mNGS-Tests in naher Zukunft neue und aufregende diagnostische klinische Möglichkeiten bieten könnten, wird wahrscheinlich keine davon in absehbarer Zeit einen klugen Kliniker ersetzen.


Optimierung der COVID-19-Diagnostik und Entwicklung von Therapeutika mit WGS-Daten

SARS-CoV-2-Sequenzdaten ermöglichen es Wissenschaftlern, neue Ziele für molekulare Assays zu entwickeln und die Trends von Mutationen zu verfolgen, die zu einer verringerten Sensitivität bestehender Assays führen können. GISAID führt beispielsweise routinemäßig gemeinsame diagnostische Primer-Checks gegen qualitativ hochwertige Genome in der Sammlung durch, um Mutationstrends zu überwachen, die sich auf die klinische Diagnostik auswirken können.

Darüber hinaus ermöglicht die Verfügbarkeit von SARS-CoV-2-Sequenzdaten den Forschern die Identifizierung potenzieller therapeutischer Ziele und bietet eine Grundlage für die Epitopkartierung und -modellierung sowie die Vorhersage der Immunantwort auf das Virus, die alle bei der Entwicklung von Therapeutika und Impfstoffen helfen könnten. Seit Beginn der Pandemie verwenden Wissenschaftler WGS-Daten, um Epitopkartierungen und Strukturmodellierungen durchzuführen. Ein ganz aktueller Bericht in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) analysierte 18.514 SARS-CoV-2-Sequenzen, die seit Dezember 2019 beprobt wurden. Die Autoren stellten fest, dass die seltenen Mutationen in den Genomen wahrscheinlich auf neutrale Evolution und nicht auf adaptive Selektion zurückzuführen waren. Die Autoren stellten die Hypothese auf, dass aufgrund der begrenzten genomischen Vielfalt von SARS-CoV-2 ein Impfstoff möglicherweise einen universellen Schutz gegen die meisten, wenn nicht alle SARS-CoV-2-Stämme bieten kann.


Teilweise gefälschte Nachrichten:

„In einigen neueren wissenschaftlichen Veröffentlichungen wurde gezeigt, dass die 16S-Technologie viele falsche Ergebnisse liefert. Eine von Edgar begutachtete Studie ergab, dass die 16S-Sequenzierung bekannter Bakteriengemeinschaften zu einer falsch-positiven Rate von 56 bis 88 % der vorhergesagten Gattungsnamen führte.“

Dies ist teilweise richtig, gilt jedoch nicht für uBiome-Daten. Die oben erwähnte Studie (Edgar) untersuchte eine sehr spezifische Bioinformatik-Analysepipeline (QIIME) und eine sehr spezifische 16S-rRNA-Genreferenzdatenbank (Greengenes). Eines der in dieser Studie identifizierten Probleme bestand darin, dass in der Greengenes-Datenbank bestimmte Gattungen mehreren Familien zugeordnet wurden, wodurch unzuverlässige taxonomische Abstammungslinien geschaffen wurden.

Wie wir oben geschrieben haben, verwenden wir bei uBiome eine proprietäre Bioinformatik-Pipeline und eine andere, manuell kuratierte Sequenzdatenbank, die diese taxonomischen Überschneidungen nicht aufweist. Wir haben sichergestellt, dass es keine Gattungen gibt, die unter unterschiedliche taxonomische Linien fallen. Das oben beschriebene Problem trifft also nicht auf unsere bioinformatische Analyse zu. Wenn wir eine 16S-Sequenz mit einem Namen versehen, können Sie sicher sein, dass wir die Taxonomie richtig verstanden haben.


Herausforderungen und offene Fragen

Es gibt viel Potenzial für das Konsortium, große Fortschritte in unserem Verständnis des Virus zu machen, aber es wurde einfach. Während WGS ein leistungsstarkes Werkzeug zum Verständnis der Virusübertragung ist, reichen DNA-Sequenzen allein oft nicht aus, um die Virusausbreitung ohne andere Informationen wie die Kontaktverfolgung, die die Bewegungen einer Person und insbesondere von Personen, mit denen sie während der Infektion in Kontakt gekommen sein könnte, zu verfolgen, zu verfolgen.

So schien beispielsweise im Februar das Genom des Virus, das COVID-19 bei einem in Italien infizierten deutschen Patienten gefunden hatte, ähnlich dem zu sein, das einen Monat zuvor bei einem Patienten in München entdeckt wurde. Dies implizierte, dass das Virus an der Quelle des italienischen Ausbruchs möglicherweise aus München stammte, obwohl es auch als gleich wahrscheinlich angesehen wurde, dass beide Viren aus China importiert wurden und in jedem Land separat ankamen. In diesem Fall verbreiteten sich Informationen, die darauf hindeuteten, dass der italienische Ausbruch aus Deutschland stammte, bevor sie widerlegt wurden, was zu Verwirrung führte. Diese Situation macht deutlich, dass mehr Informationen erforderlich sind, um die Ausbreitung des Virus zu bestätigen.

Das Konsortium wird sich mehreren technischen Herausforderungen in Bezug auf die Analyse viraler DNA stellen müssen &ndash, einige Probenarten wie Nasenabstriche liefern immer virale RNA von guter Qualität (virale DNA wird oft unter Verwendung von viraler RNA als Matrize gewonnen) und Mengen an genetischem Material kann zwischen den Proben stark variieren. Auch ist derzeit ungewiss, wie viele virale Genome mit den verfügbaren Mitteln sequenziert werden können.


Methoden

Proben – DNA-Extraktion – Sequenzierung

Der JYD-34-Pool von MF wurde von TRS Labs Inc. (Athen, Georgia, USA) bereitgestellt. JYD-34 D. immitis wurde ursprünglich 2010 bei einem Herzwurm-positiven Hund aus Illinois isoliert. Der ursprüngliche Hund hatte keine bekannte Behandlung mit ML-Produkten. D. immitis MF wurden aus Hundevollblut unter Verwendung eines zuvor beschriebenen Protokolls gereinigt [7]. Die DNA wurde mit dem DNeasy Extraction Kit (Qiagen) nach den Anweisungen des Herstellers isoliert. Die DNA-Integrität wurde durch Elektrophorese auf einem 0,8% Agarosegel verifiziert und ihre Reinheit wurde durch Messung der OD-Verhältnisse bei 260/280 nm und 260/230 nm bewertet. Gefrorene DNA wurde zur Sequenzierung des gesamten Genoms an das Beijing Genomics Institute (www.bgi.com) geschickt. Die DNA wurde dann zufällig fragmentiert. Nach der Elektrophorese wurden DNA-Fragmente der gewünschten Länge gelgereinigt. Adapterligation und DNA-Clusterpräparation wurden durchgeführt und einer Solexa-Sequenzierung unterzogen [8,9,10] für die Sequenzierung der nächsten Generation unter Verwendung des Illumina HiSeq™ 2000. Um die Wahrscheinlichkeit systematischer Verzerrungen bei der Probennahme zu minimieren, wurden zwei Paired-End-Bibliotheken derselben DNA-Pool-Proben mit einer Insert-Größe von 500 bp wurden hergestellt und dann einer Ganzgenom-Sequenzierung unterzogen, um 90-bp-Reads mit gepaarten Enden zu erzeugen. Die vier generierten FASTQ-Dateien wurden zur Analyse an die McGill University gesendet.

BAM-Datei für JYD-34

Die Reads wurden vom 3-Prime-Ende getrimmt, um einen Phred-Qualitätsscore [11, 12] von mindestens 30 zu erzielen. Illumina-Sequenzierungsadapter wurden aus den Reads entfernt und alle getrimmten Reads mussten eine Länge von mindestens 50 bp . aufweisen . Trimmen und Clipping wurden mit der Trimmomatic-Software (http://www.usadellab.org/cms/?page=trimmomatic) [13] durchgeführt. Jede DNA, aus der gelesen wurde Canis Familiaris wurden aus den Daten entfernt. Die gefilterten Reads wurden auf nDi.2.2 ausgerichtet.D. immitis Genom (http://www.nematodes.org/genomes/dirofilaria_immitis/). Jedes Readset wurde mithilfe von BWA (http://bio-bwa.sourceforge.net/) [14] ausgerichtet, wodurch eine Binary Alignment Map-Datei (BAM) erstellt wurde.

Vergleich der Genome zwischen verschiedenen D. immitis isoliert

PoPoolation 2, angepasst für die Analyse von gepoolten Proben [15, 16], wurde verwendet. Eine mpileup-Datei wurde mit einem minimalen Qualitätsscore von Q20 unter Verwendung von BAM-Dateien aus dem JYD-34-Genom und aus anfälligen und LOE-Isolaten von Bourguinat et al. (2015), die gepoolte Daten von vier anfälligen Isolaten (Missouri-Laborisolat, das seit 2000 bei TRS Labs gepflegt wird Feldisolat Gran Canaria Feldisolat Grenada Italien-Feldisolat) und von vier LOE-Feldisolaten (Mechanicsville [Virginia], New Orleans [Louisiana]) enthielt. , Haywood County [Tennessee] und Monroe [Louisiana]) und getrennt vom anfälligen Laborisolat von Missouri (von TRS Labs). Eine nachfolgende synchronisierte Datei wurde gemäß den Anweisungen von PoPoolation 2 generiert. FNS oder Fixativindex wurde für jeden einzelnen Nukleotidpolymorphismus (SNP) im Genom basierend auf der synchronisierten Datei berechnet. Die Kriterien für FNS Berechnung wurden mit einer minimalen Nukleotidzahl von sechs, einer minimalen und maximalen Read Coverage von 30 bzw. 10.000 festgelegt. Der Abstand zwischen zwei Populationen (anfällig gegenüber JYD-34, anfällig gegenüber LOE, Missouri gegenüber JYD-34, Missouri gegenüber LOE und JYD-34 gegenüber LOE) wurde als mittlerer F . berechnetNS Wert für alle SNPs. Das Clustering wurde basierend auf gefilterten SNPs unter Verwendung verschiedener minimaler F . bewertetNS Schwellenwerte im Bereich von 0 bis 0,9 wobei FNS = 0 bedeutet keine Divergenz zwischen zwei Populationen und FNS = 1 vollständige Divergenz. Dendrogramme wurden erstellt, um die Entfernung zwischen Populationen mit R (https://www.r-project.org/) und F . zu visualisierenNS bedeutet als Entfernungen.

Vergleich von D. immitis Populationen, die SNP verwenden, wurden zuvor gemeldet

Einundvierzig zuvor berichtete SNP [5] wurden untersucht. Das Programm BVA Tools (https://bitbucket.org/mugqic/bvatools/src) wurde verwendet, um aus der JYD-34 BAM-Datei die Nukleotidzählungen bei jedem der 41 interessierenden SNPs zu extrahieren. Der verwendete Standard-Qualitätsscore war Q10. Die Nukleotidzahlen wurden mit den Allelzahlen assimiliert und die Allelfrequenzen wurden berechnet. Allelfrequenzen für die anfälligen (SUS), LOE und resistenten (RES) Populationen wurden den veröffentlichten Genotypfrequenzen entnommen [5].


Forscher für die Sequenzierung des gesamten Genoms

Nachfolgend finden Sie Biografien der CFSAN-Forscher, die Teil des Food Whole Genom Sequencing Program der FDA sind.

Forschende Wissenschaftler

Marc Allard, Ph.D.
Forschungsbereichskoordinatorin für Genomik
[email protected]

Marc W. Allard erhielt seinen Ph.D. in Biologie im Jahr 1990 von der Harvard University, Cambridge, MA. Dr. Allard war von 1994 bis 2008 14 Jahre lang Louis Weintraub Associate Professor für Biologie (und Genetik) an der George Washington University (Washington, DC). Forensic Science Research Unit (CTFSRU) und in der Chem Bio Sciences Unit (CBSU) für 8 Jahre, wo er bei den Anthrax-Untersuchungen und der Humangenetik-Datenbank assistierte. Dr. Allard trat im November 2008 dem Office of Regulatory Science und der Abteilung für Mikrobiologie der FDA bei und verwendet DNA-Sequenzinformationen aus den Genomen von lebensmittelbedingten Krankheitserregern, um einzigartige Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs), SAAPs und ganze Proteine ​​zu identifizieren, um die verschiedenen Bakterienstämme, insbesondere Salmonellen, E coli, Shigella und Listerien. Dr. Allard ist sowohl auf phylogenetische Analyse- und Bioinformatikmethoden als auch auf Nasslabormethoden spezialisiert, die diese genetischen Informationen generieren.

Uma Babu, Ph.D.
Forschungsbiologe

[email protected]

Dr. Uma Babu erhielt ihren Ph.D. in Ernährungswissenschaften von der University of Maryland, College Park. Sie kam 1991 als Senior Staff Fellow in der Abteilung für Ernährung zu CFSAN und wurde 1993 Forschungsbiologin in der Abteilung für Wissenschaft und Angewandte Technologie, Office of Special Nutritionals. 1998 trat sie der Abteilung Immunbiologie der Abteilung für Virulenzbewertung bei im Amt für angewandte Forschung und Sicherheitsbewertung (OARSA). Sie ist Teil eines Teams, das mit der Entwicklung von Kulturmethoden zur Identifizierung von Campylobacter und Arcobacter Arten aus der landwirtschaftlichen Umgebung und verzehrfertige Nutzpflanzen. Diese Bakterienisolate werden von WGS zur Quellenzuordnung und Aufnahme in die GenomeTrakr-Datenbank sequenziert.

Kannan Balan, Ph.D.
Forschungsmikrobiologe

[email protected]

Dr. Kannan Balan erhielt seinen Ph.D. in Biologie von der Howard University. Nach seiner Postdoc-Ausbildung an der Brown University hatte er Forschungsaufenthalte an der University of Miami und der Case Western Reserve University inne. Dr. Balan kam 2009 als Commissioner's Fellow zur FDA und forschte in der Immunbiologie-Abteilung des Office of Applied Research and Safety Assessment (OARSA). Derzeit entwickelt er Kulturmethoden zum Nachweis von Campylobacter und Arcobacter Arten aus der landwirtschaftlichen Umgebung und verzehrfertige Nutzpflanzen und führt die Sequenzierung des gesamten Genoms auf Campylobacter und Arcobacter Isolate aus Überwachungsproben zur Bestimmung der Quellenzuordnung und zur Aufnahme in die GenomeTrakr-Datenbank.

Rebecca Bell, Ph.D.
Forschungsmikrobiologe
[email protected]

Dr. Rebecca Bell ist Forschungsmikrobiologin in der Abteilung für Molekulare Methoden und Subtypisierung innerhalb der Abteilung für Mikrobiologie am Zentrum für Lebensmittelsicherheit und angewandte Ernährung der Food and Drug Administration. Dr. Bell erhielt ihren Ph.D. in Mikrobiologie von der Ohio State University im Jahr 2005. Danach kam sie 2006 als Postdoktorandin bei CFSAN in die Abteilung für Analytische Chemie, wo sie an bakteriellen Proteinprofilen mittels Flüssigkeitschromatographie/Massenspektrometrie arbeitete. 2008 wechselte Dr. Bell zum MMSB. Sie arbeitet weiterhin mit dem DAC an LC/MS-Arbeiten sowie an der molekularen Subtypisierung von Salmonella enterica, die Entwicklung von schnellen Screening-Methoden für Salmonellen Kontamination von Lebensmitteln und ökologische Überwachung der Tomatenanbauumgebung für Salmonellen.

Rachel Binet, Ph.D.
Forschungsmikrobiologe

[email protected]

Dr. Rachel Binet ist seit 2009 im Center for Food Safety and Applied Nutrition (CFSAN) der FDA und arbeitet derzeit als Forschungsmikrobiologin in der Abteilung für mikrobiologische Methodenentwicklung innerhalb der Abteilung für Mikrobiologie. Dr. Binet wurde am Institut Pasteur in Frankreich zur Mikrobiologin ausgebildet und erhielt ihren M.Sc. in Mikrobiologie im Jahr 1994 und ihren Ph.D. in Mikrobiologie im Jahr 1998. Sie begann ihre Karriere mit genetischen Strategien, um die Physiologie verschiedener gramnegativer Bakterien zu erforschen, darunter Escherichia coli, Serratia marcescens, Shigella, und Chlamydien. Bei der FDA konzentriert sich ihre Forschung weiterhin auf mikrobielle Genetik und Physiologie, ergänzt durch Genomik und Metagenomik als Werkzeuge zur Differenzierung und Verbesserung der Ausbeute an Krankheitserregern E coli, Shigella, und Salmonellen aus kontaminierten Lebensmitteln. Dr. Binet ist Experte in Gremien zu Laborbiosicherheit und Arbeitssicherheit mit rekombinanten DNA-Molekülen, Pathogenen und Toxinen bei der FDA sowie zu mikrobiellen Methoden und Pathogenen für CFSAN und für die International Organization for Standardization (ISO).

Eric Brown, Ph.D.
Direktor, Abteilung Mikrobiologie
[email protected]

Dr. Eric W. Brown ist derzeit Direktor der Abteilung für Mikrobiologie im Office of Regulatory Science. Er leitet eine Gruppe von 50 Forschern und unterstützt Wissenschaftler, die an einem Multiparameter-Forschungsprogramm beteiligt sind, um mikrobiologische und molekulargenetische Strategien zum Nachweis, zur Identifizierung und zur Differenzierung bakterieller lebensmittelbedingter Krankheitserreger zu entwickeln und anzuwenden, wie z Salmonellen und Shiga-Toxin produzierend E coli. Seine frühen Arbeiten zum horizontalen Gentransfer zwischen lebensmittelbedingten Krankheitserregern haben dazu beigetragen, die Ätiologie mehrerer neu auftretender Krankheitserreger aufzuklären, darunter viele Salmonellen der Gruppe I sowie enterohämorrhagische und enteropathogene E coli. In jüngerer Zeit war sein Labor maßgeblich an der Anpassung von Sequenzierungstechnologien der nächsten Generation beteiligt, um die Untersuchungen von lebensmittelbedingten Ausbrüchen bei der FDA zu verbessern. Dr. Brown erhielt seinen Ph.D. in mikrobieller Genetik vom Genetics Program des Department of Biological Sciences der George Washington University. Als wissenschaftlicher Mitarbeiter des National Cancer Institute, des US-Landwirtschaftsministeriums und als Tenure-Track-Professor für Mikrobiologie an der Loyola University of Chicago forschte er auf dem Gebiet der mikrobiellen Evolution und der mikrobiellen Ökologie. Dr. Brown kam 1999 zur Food and Drug Administration und hat seitdem zahlreiche Experimente zum Nachweis, zur Identifizierung und Unterscheidung von lebensmittelbedingten Krankheitserregern durchgeführt. Er ist seit 1994 Mitglied der American Society for Microbiology und ist Co-Autor von mehr als 70 Publikationen und Buchkapiteln zur molekularen Differenzierung und molekularen Evolution bakterieller Pathogene. Sein Hauptforschungsinteresse besteht derzeit darin, die Rolle der Genomsequenzierung der nächsten Generation bei der Auflösung lebensmittelbedingter Ausbrüche zu untersuchen und weiterhin eine Vielzahl von Methoden einzusetzen, die eine schnelle und empfindliche Identifizierung von Darmpathogenen aus der Nahrungsversorgung ermöglichen.

Laurel Burall, Ph.D.
Forschungsmikrobiologe

[email protected]

Dr. Laurel Burall ist Forschungsmikrobiologin im Büro für angewandte Forschung und Sicherheitsbewertung von CFSAN. Sie erhielt ihren Ph.D. in Mikrobiologie und Immunologie vom Department of Microbiology and Immunology der University of Maryland im Jahr 2004 und kam 2007 zur FDA, zunächst als ORISE Fellow. Ihre Forschung konzentriert sich auf Aspekte der Listeria monocytogenes Überleben in verschiedenen Umgebungen und Lebensmittelmatrizen sowie Methodenentwicklung. Dr. Burall verwendet WGS, um die Belastungsbeständigkeit von zu bewerten L. monocytogenes in verschiedenen natürlichen Umgebungen, insbesondere was den Bauernhof und die frischen Produkte betrifft. Sie verwendet die WGS-Analyse, um phylogenetische Gruppen zu untersuchen, die mit einer erhöhten Persistenz in Verbindung gebracht oder mit vorübergehenderen Stämmen in Verbindung gebracht werden können. Sie arbeitet auch an einer Methode zur schnellen Subtypisierung L. monocytogenes in unterschiedliche, breite phylogenetische Gruppen, bevor ein Isolat sequenziert wird, was die schnelle Klassifizierung des Organismus unterstützt.

Yi Chen, Ph.D.
Mitarbeiter
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Dr. Yi Chen ist Forschungsmikrobiologin und Listeria monocytogenes Fachexperte in der Abteilung für Mikrobiologie von CFSAN. Er hat Schnellverfahren zum Screening entwickelt, verglichen und bewertet L. monocytogenes in Lebensmittel- und Umweltmatrices und leiteten und arbeiteten an Bemühungen zur Validierung qualitativer und quantitativer Testmethoden für den Organismus. Dr. Chen hat das Verhalten von L. monocytogenes in verschiedenen Lebensmittelmatrizes, um das relative Risiko von L. monocytogenes Verunreinigungen in diesen Lebensmitteln. Er ist auch Experte für die Sequenzanalyse des gesamten Genoms von L. monocytogenes, nach der Analyse von Stämmen, die während der regulären FDA-Überwachung und Ausbruchsreaktion isoliert wurden. Seine Arbeit hat das Verständnis der Epidemiologie und der ökologischen Persistenz dieses Erregers verbessert. He has provided scientific advice on various FDA assignments, outbreak investigations, and laboratory analyses. In addition, Dr. Chen has worked on the method validation and genetic characterization of Cronobacter spp. Dr. Chen received his Ph.D. in Food Science from the Department of Food Science at the Pennsylvania State University in 2007. He currently serves as a member of Microbial Method Validation Subcommittee of FDA, General Referee for AOAC International, Technical Committee member on MicroVal and Editorial Board member for Applied and Environmental Microbiology.

Hediye Nese Cinar, M.D.
Research Biologist

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Dr. Hediye Nese Cinar is a research biologist on the Parasitology Team, within the Division of Virulence Assessment, at FDA’s Center for Food Safety and Applied Nutrition. Her areas of research specialization include: the study of bacterial virulence mechanisms and immune responses using the model organism Caenorhabditis elegans heavy metal detection and genome-wide responses to heavy metals in C. elegans and developmental genetics and neurobiology of nerve regeneration. Since January 2014, Dr. Cinar has led a project investigating the use of whole genome sequencing for epidemiologic investigations of illness outbreaks involving the foodborne parasite Cyclospora cayetanensis.

Christina Ferreira
ORISE Fellow
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Christina Ferreira is molecular microbiologist in the Division of Microbiology's Molecular Methods and Subtyping Branch. She graduated in 2008 from Clarion University of Pennsylvania, with a Bachelor of Science degree in molecular biology and biotechnology. At FDA-CFSAN, her work is primarily focused on development of a mass spectrometry-based assay for rapid identification of Salmonellen species in food. She is also working on the validation of assembled genomes through comparisons with whole genome (optical) maps, analysis of the evolution of S. enterica Typhimurium over the last 70 years, and an investigation of SNP variations in clinical STEC strains.

Solomon Gebru, Ph.D.
Staff Fellow

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Dr. Solomon Gebru is a staff fellow in the Division of Molecular Biology’s Molecular Genetics Branch within, at CFSAN’s Office of Applied Research and Safety Assessment. Dr. Gebru received his Ph.D. in molecular biology from Howard University in 2006. He joined FDA in 2007 as a contractor molecular biologist, developing rapid Salmonellen und E coli subtyping methods including multi-locus variable tandem repeats (MLVA) approaches and clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR). He collaborates with FDA’s Center of Veterinary Medicine to explore the suitability of pulsed-field gel electrophoresis (PFGE), amplified fragment length polymorphism (AFLP), MLVA, and CRISPR typing approaches for resolving closely related foodborne E coli und Salmonellen outbreak strains. Currently he is working on whole genome sequencing analysis of E coli strains from Penn State University and USDA’s Food Safety and Inspection Service collections, and from fungi found in foods.

Narjol Gonzalez-Escalona, Ph.D.
Research Microbiologist
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Dr. Gonzalez-Escalona is a research microbiologist in the Molecular Methods and Subtyping Branch, within the Division of Microbiology, at FDA’s Center for Food Safety and Applied Nutrition. His research interests include the ecology and evolution of marine bacteria, especially those of the genus Vibrio. Other research interests include tracking, subtyping, evolution, comparative genomics, and the identification of novel pathogenicity targets from foodborne pathogens such as E. coli, Clostridium botulinum, und Salmonellen using whole genome sequencing approaches. He has developed new methods to detect Salmonellen in produce, S. Enteritidis and S. Heidelberg in egg products, and alternative methods for Salmonellen subtyping. He is a member of IAFP and ASM and is the curator of the MLST website for V. parahaemolyticus. Dr. Gonzalez-Escalona received his Ph.D. from the University of Chile in 2004 and completed further postdoctoral training at the Gulf Coast Seafood Laboratory (GCSL), FDA, Dauphin Island, AL.

Christopher J. Grim, Ph.D.
Research Microbiologist

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Dr. Grim received his B.S. in marine biology from the University of Miami and his Ph.D. in environmental molecular biology from the University of Maryland, College Park. Dr. Grim joined the FDA in 2016. His research is focused on advanced molecular detection strategies, such as whole genome sequencing, pathogen subtyping and comparative genomics, and metagenomic approaches to complex food safety challenges.

Julie Haendiges is a biologist with the Molecular Methods and Subtyping Branch, in the Division of Microbiology at FDA’s Center for Food Safety and Applied Nutrition (CFSAN). She received her master’s degree from UMBC in biotechnology. She previously was the leader of the core sequencing lab at the Maryland Department of Health where she focused on sequencing foodborne bacterial pathogens and viruses. At CFSAN, her research focuses on functional genomics, preventive controls of Salmonella enterica, and utilizing long-read sequencing technology for transcriptomics.

Kelli L. Hiett, Ph.D.
Director, Division of Virulence Assessment

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Dr. Kelli L. Hiett serves as Director of the Division of Virulence Assessment in the Office Applied Research and Safety Assessment (OARSA), CFSAN. Dr. Hiett received her M.S. in molecular genetics, studying operon structure in the fungal model organism, Neurospora crassa, and pathogen, Aspergillus nidulans. She received her Ph.D. in infectious disease from the School of Veterinary Medicine at the University of Georgia, where she investigated molecular mechanisms involved in the colonization of Campylobacter spp. in poultry. Dr. Hiett continued to conduct research on the zoonotic pathogen, Campylobacter spp. as a lead scientist at the U.S. Department of Agriculture’s, Agricultural Research Service. Dr. Hiett came to the FDA in 2017 and has since formed a team to develop culture and molecular methods to recover and detect Campylobacter und Arcobacter species from the farm environment and ready-to-eat produce crops. Campylobacter und Arcobacter isolates from surveillance samples are identified by whole genome sequencing for source attribution and inclusion in the GenomeTrakr database.

Maria Hoffmann, Ph.D.
Visiting Scientist
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Dr. Hoffmann's thesis research was, performed at the U.S. Food and Drug Administration in College Park, Maryland, under Dr. Eric Brown, focused on the molecular evolution and speciation of the genus Vibrio. She completed her Ph.D. work in July 2012 at the University of Hamburg. Currently she is performing analyses to acquire data for differentiation and characterization of pathogens, particularly outbreak isolates from non-outbreak isolates and closely-related antibiotic-resistant Salmonellen species using whole genome sequencing (WGS) and comparative genomic analyses. Further using the Pacific Biosciences (PacBio) RS sequencer and their hierarchical genome assembly process (HGAP) we are sequencing different pathogens to completly close reference genomes which will support the pilot studies of testing the applicability of WGS in public health surveillance activities.

Hyein Jang, Ph.D.
ORISE Fellow

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Dr. Jang is an ORISE fellow in the Virulence Mechanisms Branch within the Division of Virulence Assessment at CFSAN. She earned a Ph.D. in food science from Rutgers, the State University of New Jersey in 2017, where she studied the microbial safety of fresh produce, particularly molecular interactions and survival of pathogenic E coli on plants and leafy vegetables. Since joining FDA that same year, she has performed whole genome sequencing to investigate genotypic and phenotypic features of Cronobacter und Salmonellen to better understand their virulence traits, genomic diversity, and phylogenetic relatedness, as a part of GenomeTrakr. Dr. Jang currently performs transcriptomic analysis of Cronobacter persister cells grown under stress and developing an isolation and detection method for Cronobacter foods of plant-origin.

Karen Jarvis
Research Microbiologist

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Julie Ann Kase, Ph.D.
Research Microbiologist

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Julie Ann Kase is a research microbiologist in the Microbial Methods Development Branch within the Division of Microbiology at FDA’s Center for Food Safety and Applied Nutrition. Dr. Kase joined FDA in 2008 and quickly established herself as an agency subject matter expert for Shiga toxin-producing E coli (STEC) and Brucella spp. She has spent over 25 years at the lab bench encompassing work as a pharmaceutical chemist, public health scientist, and food microbiologist and has authored dozens of peer-reviewed publications and book chapters. Her research activities have touched upon the transmission and detection of infectious agents in the environment, the microbiocidal efficacy of chemical disinfectants, and methods to culture and identify pathogenic STEC and Brucella spp. from various matrices. Much of her current work utilizes the power of nucleic acid sequencing for either a more specific characterization of STEC or the refinement of classical bacteriological culture methods. Dr. Kase has served on numerous committees including the National Advisory Committee on Microbiological Criteria for Foods (NACMCF), the FDA Bacteriological Analytical Manual (BAM) Council, the ILSI North America Committee on Food Microbiology, and currently serves as Chair of the FDA STEC Advisory Council.

Susan R. Leonard, Ph.D.
Research Biologist

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Dr. Susan Leonard is a research biologist in the Division of Molecular Biology, at CFSAN’s Office of Applied Research and Safety Assessment. Her research interests include utilizing shotgun metagenomic sequencing for the detection and genomic characterization of Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) in food samples, the characterization of E coli populations in environmental samples, and for assessing factors that impact STEC contamination or survival during fresh produce production and storage. In addition, her projects include whole genome sequence comparative analyses of STEC isolates as well as other foodborne pathogens. She received her Ph.D. in molecular microbiology and immunology from the University of Maryland, Baltimore.

Sara Lomonaco, Ph.D.
ORISE Fellow
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Dumitru Macarisin, Ph.D.
Research Microbiologist

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Dumitru Macarisin is a research microbiologist in the Division of Microbiology at FDA’s Center for Food Safety and Applied. He is subject matter expert for Listeria monocytogenes and leads FDA’s development and implementation of research projects related to microbial safety of fresh fruits and vegetables. Dumitru earned his Ph.D. in plant physiology and biochemistry in 2003 and pursued further postdoctoral research in the Agricultural Research Organization at the Volcani Center in Israel. He followed this with an 8-year research tenure at the United States Department of Agriculture’s Agricultural Research Service, where conducted extensive research in postharvest pathology and biocontrol, plant stress response, produce safety, microbiology, parasitology and public health. Dumitru came to FDA in 2013, where his current research focuses on understanding the routes/mechanisms of fresh produce contamination and environmental reservoirs of foodborne pathogens and developing mitigation strategies to improve good agricultural practices in the prevention of produce recalls and foodborne outbreaks. He has represented FDA nationally and internationally on critical food safety issues, providing recommendations on preventive controls, environmental monitoring, and quality control improvements to government agencies and the food industry.

Andrea Ottesen, Ph.D.
Research Area Coordinator for Metagenomics
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Dr. Andrea Ottesen is the Research Area Coordinator (RAC) for Metagenomics at FDA's Center for Food Safety and Applied Nutrition (CFSAN) in the Molecular Methods and Subtyping Branch (MMSB) of the Division of Microbiology. She received her Ph.D. in 2000 from the University of Maryland. Ottesen works to provide target and non target metagenomic data to describe ecologies associated with high risk crops. Her ecological data are used to complement and improve Salmonellen detection methods and provide data to improve recommendations for Good Agricultural Practices (GAPs).

Isha Patel
Research Biologist

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Isha Patel is a research biologist in CFSAN’s Office of Applied Research and Safety Assessment. Her research focuses on the use of next-generation sequencing methods for detection and characterization of commensal bacteria as well as foodborne pathogens. She has a M.Sc. degree in microbiology from India and pursued further graduate studies at University of Maryland where she earned an M.S. degree in microbiology.

Lisa Harrison Plemons, Ph.D.
Research Microbiologist

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Dr. Lisa Plemons received her Ph.D. in medical sciences from the Medical Microbiology and Immunology Department at Texas A&M University in 2004. Following postdoctoral training at the University of Maryland, Baltimore (2004-2009), she joined the Immunobiology Branch of the Division of Virulence Assessment in the Office of Applied Research and Safety Assessment as a Staff Fellow. Currently, Dr. Plemons is a research microbiologist in the Immunobiology Branch and works with a team to develop culture methods to detect Campylobacter und Arcobacter species from the farm environment and ready-to-eat produce crops. Campylobacter und Arcobacter isolates from surveillance samples are identified by whole genome sequencing for source attribution and inclusion in the GenomeTrakr database.

Shashi Sharma, Ph.D.
Research Microbiologist
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Ben Tall, Ph.D.
Acting Branch Chief, Virulence Mechanisms Branch

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Dr. Ben Tall currently serves as Acting Branch Chief of the Virulence Mechanisms Branch, in the Office of Applied Research and Safety Assessment’s Division of Virulence Assessment. He oversees a group of researchers and support scientists engaged in a research program focused on the development of microbiological and molecular genetic approaches for detecting, identifying, and differentiating bacterial foodborne pathogens such as Salmonellen, Cronobacter, Bacillus cereus, marine Vibrios, und Listerien spp. His early work on development of vaccines for Vibrio cholerae, Salmonellen typhi, Shigella spp., and enteropathogenic E coli was performed at the Center for Vaccine Development, University of Maryland School of Medicine. More recently, his laboratory has been instrumental in adapting next-generation sequencing technologies to augment FDA foodborne illness outbreak investigations involving Cronobacter and several serovars of Salmonella enteritidis. Dr. Tall received his Ph.D. in microbiology from the Department of Microbiology, University of Maryland Dental School in 1988. Dr. Tall came to FDA in 1990 and has since carried out numerous studies relating to the detection, identification, and characterization of foodborne pathogens. He has been a member of the American Society for Microbiology since 1977 and has co-authored more than 130 publications and book chapters on the molecular detection, identification, and characterization of foodborne bacterial pathogens. His primary research interests currently are investigating the application of next-generation genome sequencing to characterization of foodborne pathogens and employing a variety of methods that allow for rapid and sensitive identification of enteric foodborne pathogens, which is a prerequisite towards development of future countermeasures against these pathogens.

Sandra M. Tallent, Ph.D.
Chief, Molecular Methods and Subtyping Branch
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Sandra Tallent serves as Chief of the Molecular Methods and Subtyping Branch, within the Division of Microbiology, at FDA’s Center for Food Safety and Applied Nutrition. Dr. Tallent began her career as a clinical microbiologist, but the continued challenges of antimicrobial resistance prompted her to alter her career focus to public health research. She earned her Ph.D. from the Medical College of Virginia in Richmond prior to selection as a CDC Emerging Infectious Disease Research Fellow with Virginia’s Division of Consolidated Laboratory Services. Dr. Tallent accepted an appointment with FDA in 2008, where her research continues to concentrate on virulence and pathogenicity of Staphylococcus aureus, but also includes numerous experiments on Bacillus cereus. As a research microbiologist, Dr. Tallent has validated new protocols in an effort to update the FDA’s Bacteriological Analytical Manual. She is currently developing new methods that are based on genomic sequence information.

Carmen Tartera, Ph.D.
Research Microbiologist

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Dr. Carmen Tartera received her Ph.D. in microbiology from the University of Barcelona, Spain. In 2009, she joined the Division of Molecular Biology at the Center of Food Safety and Applied Nutrition. Currently, she is leading a study to examine foods supplemented with live microbes. The objective of this research program is to identify adulteration in these products sold in the U.S., using WGS analysis through metagenomics.

Ruth Timme, Ph.D.
Research Microbiologist
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Ruth Timme is a research microbiologist at the FDA’s Office of Regulatory Science. She received her Ph.D. in 2006 in Plant Biology at The University of Texas at Austin. Her research background is focused mainly on utilizing comparative genomics and phylogenetics methods to answer evolutionary questions. Although her training is in botany, her published research spans a diversity of organisms, including sunflowers (Helianthus), Dinoflagellates, Charophyte green algae, and Salmonellen. At the FDA she is implementing phylogenomic methods for tracking foodborne pathogens through the US food supply.

Zhihui Yang, M.D.
Research Biologist

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Dr. Yang joined CFSAN in 2012 and is currently a research biologist on the Molecular Virology Team, within the Office of Applied Research and Safety Assessment’s Division of Molecular Biology. Her research mainly focuses on the application of genomic-scale molecular biology techniques (next-generation sequencing) for the detection and further identification/genotyping of epidemiologically important foodborne viruses, including but not limited to, norovirus hepatitis A, and newly emergent viral species. Her research interests also include: development of novel sequencing methodologies for virus detection and analysis, and application of these methodologies to issues of virus carriage in foods, clinical and environmental samples, and exploration of the virome through a metagenomics approach.

Jie Zheng, Ph.D.
Staff Fellow
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Dr. Jie Zheng currently serves as a staff microbiologist of the Molecular Methods and Subtyping Branch within the Division of Microbiology. Dr. Zheng finished her Ph.D. in Food Science from University of Maryland at College Park, MD in 2006 and her dissertation is on "Campylobacter jejni/coli – Host Intestinal Epithelial Cell Interaction". Dr. Zheng joined the laboratories at the Center for Food Safety and Applied Nutrition (CFSAN) in July of 2008 after her two-year post-doctoral training at UM. She is interested in development of SNP-based detection, identification and subtyping methods for various phyletic and pathovar divisions of pathogenic Salmonellen. She is also engaged in reducing carriage of Salmonellen Newport on tomato plants with bio-control intervention method.

Genomics Coordinators

Phillip Curry, Ph.D.
Research Microbiologist, PulseNet Team
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David Melka
Research Microbiologist, PulseNet Team
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Eric Stevens, Ph.D.
Commissioner’s Fellow
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Statistics and Bioinformatics

Joe Baugher
ORISE Fellow
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Jayanthi Gangiredla is a biologist in FDA’s Office of Applied Research and Safety Assessment and has been working its Division of Molecular Biology’s Molecular Genetics Branch since 2008. With an M.S. degree in biochemistry and an M.S. in bioinformatics, she uses bioinformatics to compare the genomics of foodborne pathogens. She is involved with several metagenomics and metatranscriptomics projects that require extensive analysis of microbial populations from both the gut and the environment and conducts functional profiling of microbes in community-wide studies. She provides key bioinformatic analyses for the beneficial microbiome project, analyzing whole genome sequences of Gram positive, commensal, food, and probiotic bacteria associated with dietary supplements.

Gopal R. Gopinath, Ph.D.
Geneticist
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Dr. Gopal Gopinath is a geneticist in CFSAN’s Office of Applied Research and Safety Assessment. His research focuses on genomics and bioinformatics of foodborne parasites like Cyclospora cayetanensis, and bacterial pathogens including Cronobacter spp., Salmonella spp., und Bacillus cereus. Dr. Gopinath was one of the earliest members of GenomeTrakr team at OARSA. As part of the Parasitology Team, Dr. Gopinath is working on consolidating parasite genomics efforts as part of CycloTrakr, a component BioProject of GenomeTrakr, dedicated for foodborne parasites. As part of this project, he has started to implement bioinformatic workflows developed for the Parasitology Team on CFSAN’s GalaxyTrakr platform. Dr. Gopinath graduated with a doctorate in biotechnology from the Center for Biotechnology, Anna University, Chennai, India in 1999. After completing postdoctoral fellowships at Brandeis University and the University of California, Berkeley (2001), he left laboratory research for a career in bioinformatics and biological databases, first at the Medical College of Wisconsin and later at the Cold Spring Harbor Laboratory in New York. His primary research interests are in comparative genomics, bioinformatics, data mining, and the use of next generation sequencing technology to obtain an “-omic” perspective of research questions in food safety.

David W. Lacher, Ph.D.
Research Microbiologist

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Dr. Lacher is a research microbiologist in the Division of Molecular Biology, within CFSAN’s Office of Applied Research and Safety Assessment. His research interests include the evolutionary genetics of virulence and the molecular subtyping of bacterial pathogens. He is currently examining the genetic diversity present within Escherichia coli und Shigella spp. through the use of whole genome sequence analyses.

Yan Luo
Staff Fellow
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Mark K. Mammel
Research Microbiologist

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Mark Mammel is a research microbiologist in CFSAN’s Office of Applied Research and Safety Assessment. With an M.S. degree in microbiology and an M.S. in computer science, he uses bioinformatics for comparative genomics of foodborne pathogens. He develops methods for analyzing whole genome shotgun sequencing of metagenomic samples to identify the microbial composition and detect pathogens in food or environmental samples.

John Miller
ORISE Fellow
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James B. Pettengill, Ph.D.
Geneticist
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Dr. Pettengill uses metagenomic approaches (i.e., the sequencing of DNA contained in an environmental sample) to investigate important agricultural and food safety questions. Specifically, he and other scientists at the FDA have employed metagenomics to describe the effects of different bacterial enrichment procedures and how they might impact our ability to detect specific pathogens. They are also evaluating how different pesticides alter microbial diversity and the prevalence of certain pathogens within the ecosystem.

Arthur Pightling
Geneticist

Hugh Rand, Ph.D.
Supervisory Mathematical Statistician
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Hugh Rand is a Team Leader in the Biostatistics Branch at the FDA’s Center for Food Safety and Applied Nutrition. He received his Ph.D. in 1995 in applied mathematics at the University of Washington. His research interests focus on the application of mathematical and statistical tools to the analysis of biological problems, primarily in the area of human health. Much of his early work involved the applications of bioinformatics in drug discovery within inflamation and oncology. Currently, a major focus of his efforts at the FDA are in the use of genomic sequencing for aiding in tracking foodborne pathogens through the U.S. food supply.

Staff Scientists

Maria Balkey
Staff Fellow
Tammy Barnaba
Mikrobiologe
George Kastanis
Mikrobiologe
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George Kastanis is part of the genomics team working under the supervision of Dr. Marc Allard. His primary function is to run the MiSeq personal sequencing of various isolates that come through the pipeline.

Sabina Lindley
Mikrobiologe
Anna I. Maounounen-Laasri
Biologist
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Anna I. Maounounen-Laasri received her M.Sc. in biology and chemistry in 1994 from State Pedagogical University, in Saint Petersburg, Russia. Mrs. Maounounen-Laasri served as a teacher and practical adviser for biology, chemistry, and ecology at the Kaskolovka School, in Kingisepp, Russia from 1994 to 2001. In 2010, she joined FDA’s Center for Biologics Evaluation and Research as a volunteer researcher in the Laboratory of Method Development, within the Office of Vaccine Research and Review, where she developed molecular methods for evaluation and identification of viral vaccine strains. In November 2010, she came to FDA’s Center for Food Safety and Applied Nutrition as an ORISE fellow, working in its Division of Microbiology. Mrs. Maounounen-Laasri is currently a biologist in the division, conducting research focused on improvement, validation, and evaluation of culture-based and molecular methods for the detection, typing, and isolation of Salmonellen, Escherichia coli O157:H7, non-O157 Shiga toxin-producing E coli (STEC), and Listeria monocytogenes in food products and environment. She also serves as a microbial strain curator and sample custodian for the division.

Tim Muruvanda
Research Microbiologist
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Tim Muruvanda collects and analyzes NGS data from the Pacific Biosciences RS II sequencers. He is primarily focused on generating closed microbial reference genomes to support the applicability of WGS in public health.

Justin Payne
Mikrobiologe
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Justin Payne is an integration and bioinformatics developer and the author of "Bootsie", a statistical tool for RFLP analysis. He graduated in 2011 from the University of Nebraska, Lincoln with a Bachelor of Science degree in biochemistry. At FDA-CFSAN, his work is primarily focused on database development, high-throughput assembly of NGS data, and transparent integration with NCBI data stores.


Day Zero Diagnostics Wins $300K NIH Grant to Refine HAI Outbreak Analysis Service

NEW YORK — Infectious disease startup Day Zero Diagnostics last week received a $300,000 grant from the National Institutes of Health to further develop its nanopore sequencing-based technology for the analysis of healthcare-associated infection (HAI) outbreaks.

Day Zero said that it will use the Phase I Small Business Innovation Research funding to integrate Oxford Nanopore Technologies' (ONT) ultra-long read genomic sequencing into its EpiXact service, in which it sequences and analyzes isolates sent from healthcare facilities to help determine the relationships between infections during a suspected outbreak.

"Precision and speed are essential for identifying and controlling HAI outbreaks," Mohamad Sater, director of computational biology at Day Zero, said in a statement. "This award from the NIH will help accelerate the integration of ONT's ultra-long read genomic sequencing into our service and allow us to provide accurate decision-making information to infection control professionals faster than ever before."

Day Zero said that EpiXact can currently provide a determination of pathogen relatedness within two days. According to the grant's abstract, the addition of ultra-long read genomic sequencing into the service is expected to result in a 24-hour turnaround time.

In mid-2019, the Boston-based company received a $224,000 NIH grant to develop an algorithm used in the service.


Schau das Video: Introduction to Next Generation Sequencing (Januar 2023).