Non tanti ma buoni: quali sono i “big data” che possono aiutare a tracciare i focolai di tossinfezione alimentare

Autore: Prof.ssa Alessandra De Cesare, Alma Mater Studiorum-Università degli Studi di Bologna (nella foto)

Il 5 e 6 Settembre l’autorità Europea per la sicurezza alimentare (EFSA) ha ospitato un incontro tra diversi attori coinvolti nella valutazione e gestione dei focolai di tossinfezione alimentare. Il confronto ha riguardato il tema della condivisione dei dati delle sequenze dell’intero genoma (whole genome sequence, WGS) dei microrganismi coinvolti nei focolai.

Dal punto di vista tecnico, l’esecuzione di analisi di sequenziamento di tali microrganismi, isolati da alimenti, ambiente e uomo è, oggi, sia alla portata delle autorità di controllo che delle aziende alimentari e degli enti di ricerca. Tuttavia, la produzione ed interpretazione di dati di WGS richiede competenze specifiche e la loro condivisione pone diversi problemi.

La Commissione Europea ha organizzato un gruppo di lavoro, denominato Inter-EURLs Working Group on NGS, per promuovere l’impiego delle tecniche di sequenziamento di nuova generazione (NGS), ed in particolare del WGS, nei laboratori di referenza Europei (EURL). Il gruppo di lavoro ha prodotto una serie di linee guida per la produzione di dati di WGS e la loro analisi. Un ulteriore guida è poi fornita dalla ISO 23418:2022 sul WGS dei batteri, che contiene anche dettagli riguardanti l’organizzazione delle informazioni da associare ad ogni isolato che si vuole sequenziare. Tali informazioni sono definite metadati.

La standardizzazione dei protocolli per produrre le sequenze di WGS è un prerequisito fondamentale per ottenere sequenze di buona qualità. Un secondo requisito è che ogni sequenza sia corredata di una serie completa di metadati, sia tecnici, relativi alle modalità di raccolta dei campioni, estrazione degli acidi nucleici e produzione delle sequenze, che epidemiologici, relativi a quando, dove e in quali circostanze i microrganismi sequenziati sono stati isolati. Il rispetto di entrambi questi requisiti permette di valorizzare i dati di WGS nelle indagini dei focolai alimentari.

La condivisione in tempo reale dei dati di sequenziamento degli isolati da alimenti e pazienti, corredati dei rispettivi metadati, aiuta a tracciare le fonti di agenti responsabili di tossinfezioni alimentari in modo rapido, permettendo di mettere in atto misure di contenimento, tra le quali il richiamo di prodotti potenzialmente contaminati e la sospensione di specifiche linee produttive. La condivisione di dati di sequenziamento tra agenzie come EFSA e ECDC è una pratica consolidata (EFSA One Heath WGS System). Il valore e l’impatto di questa condivisione di dati di WGS appaiono chiari leggendo i report dei “rapid outbreak assessment”, come ad esempio quello che ha riguardato Salmonella Virchow ST16 nel marzo scorso e che ha coinvolto diversi paesi Europei e gli Stati Uniti.

Il coinvolgimento delle aziende alimentari in questa condivisione di dati di WGS permetterebbe di migliorare la prevenzione di tossinfezioni alimentari, ma incontra molti ostacoli. Il primo ostacolo è rappresentato dal fatto che le aziende alimentari, soprattutto quelle piccole e medie, non raccolgono molti isolati di microrganismi nell’ambito delle proprie attività di autocontrollo. Inoltre, quando viene effettuato un isolamento, spesso l’isolato non viene conservato o non viene sequenziato, sia per l’elevato costo dell’analisi, sia perché, in assenza di una professionalità specifica in azienda, non è facile comprendere il significato e l’utilità delle sequenze di WGS. Il secondo ostacolo riguarda la sensibilità del dato, perché attualmente non è chiaro come, e da chi, queste sequenze potrebbero essere utilizzate.

In relazione a questo ultimo aspetto si possono considerare due scenari. Se le sequenze di WGS ottenute da aziende alimentari facessero parte dei dati utilizzati nelle indagini relative ad un focolaio e per qualche motivo trapelasse l’identificativo dell’azienda, il danno economico e di immagine sarebbe rilevante. D’altra parte, se in un sistema di prevenzione si utilizzassero migliaia di sequenze, rappresentative di tutto il sistema alimentare, dall’allevamento alla tavola, incluse quelle prodotte dalle aziende alimentari, la probabilità di intercettare segnali di allerta per prevenire i focolai aumenterebbe.

Una strategia per favorire la condivisione delle sequenze da parte delle aziende alimentari potrebbe essere rendere i loro dati di WGS, e corrispondenti metadati, anonimi, associando ad ogni sequenza un codice alfanumerico che permette solo all’azienda di risalire alla propria identità e tipologie di campioni coinvolti. Il sistema per rendere i dati anonimi, suggerito durante la riunione è il “trusted third party model”, utilizzato ad esempio dal Food Industry Intelligence Network.

La possibilità di utilizzare dati molecolari, come quelli di WGS, per tracciare e prevenire la diffusione di agenti patogeni è stata recentemente inclusa nel Regolamento (UE) 2022/2371 relativo alle gravi minacce per la salute a carattere transfrontaliero. Il Regolamento sottolinea che, poiché la salute degli esseri umani, la salute degli animali e l'ambiente sono indissolubilmente legati, è fondamentale seguire l'approccio «One Health». In questo contesto l’uso di dati, anche completamente anonimi, condivisi ed analizzati su piattaforme digitali, permetterebbe di costruire il dataset di quelli che sono chiamati big data per istruire modelli previsionali per far fronte alle crisi attuali e a quelle emergenti.

Una seconda strategia potrebbe essere fornire alle aziende dei casi studio semplificati, nei quali dimostrare, concretamente ed in modo trasparente, come devono essere prodotte e analizzate le sequenze di WGS, e come vengono utilizzate, insieme ai rispettivi metadati (sia tecnici ed epidemiologici), nei modelli per determinare quando, e in quali condizioni, un pericolo biologico può diventare un rischio per la salute dei consumatori. Durante la recente pandemia l’opinione pubblica ha compreso come la condivisione di dati di sequenziamento ha permesso di fare predizioni sulla pericolosità delle varianti di Sars-Cov2 che si sono susseguite nel tempo. È quindi questo il momento giusto per promuovere tutti insieme, ricercatori, autorità di controllo, aziende alimentari e consumatori, la condivisione di metadati e sequenze di buona qualità per costruire quel network di big data che ci può aiutare a predire, e quindi prevenire, il rischio per la salute pubblica derivante da agenti zoonotici di origine alimentare.

Link all’evento e alle presentazioni Science Meets Policy conference: Using Next Generation Sequencing to tackle foodborne threats | EFSA (europa.eu)