Development of a multiplex real-time PCR to differentiate the four major Listeria monocytogenes serotypes in isolates from meat processing plants

Abstract

Listeria monocytogenes is an important foodborne pathogen, causative agent of listeriosis. The epidemiology and persistence of this bacterium in meat processing plants may be related to its serotype, so it is of utmost importance to carry out a correct differentiation of L. monocytogenes serotypes. The objective of this study was to develop a unique quadruplex real-time quantitative PCR (qPCR) method able to differentiate the four most predominant and worrying L. monocytogenes serotypes (1/2a, 1/2b, 1/2c and 4b) in isolates from meat processing plants and ready-to-eat (RTE) dry-cured meat products. The design of specific primers and probes was based on the lmo0737, lmo0308, ORFC (locus genomically equivalent to gltA-gltB) and ORF2110 genes. A qPCR based on a fragment of the 16S rRNA gene was used to ensure the amplification of Listeria spp. genomic DNA. The standard curves showed efficiency values ranging between 92.3% and 105.8% and, R2 values > 0.98. The specificity of the method was also confirmed by the comparison of the results with those obtained by a previously reported conventional multiplex PCR. In addition, none of the strains which were not ascribed to L. monocytogenes amplified any of the target genes related to the four major serotypes of this pathogenic species. The qPCR, therefore, provides a sensitive, specific and rapid tool for identifying the L. monocytogenes serotypes 1/2a, 1/2b, 1/2c and 4b. This method could be very useful for identifying sources of L. monocytogenes contamination in the meat industry or for epidemiological monitoring of persistent strains throughout the processing of RTE meat products.

Listeria monocytogenes es un importante patógeno de transmisión alimentaria, agente causal de la listeriosis. La epidemiología y persistencia de esta bacteria en las plantas de procesado de carne puede estar relacionada con su serotipo, por lo que es de suma importancia llevar a cabo una correcta diferenciación de los serotipos de L. monocytogenes. El objetivo de este estudio era desarrollar un método único de PCR cuantitativa cuádruplex en tiempo real (qPCR) capaz de diferenciar los cuatro serotipos de L. monocytogenes más predominantes y preocupantes (1/2a, 1/2b, 1/2c y 4b) en cepas aisladas de plantas de procesado de carne y productos cárnicos curados listos para el consumo. El diseño de cebadores y sondas específicos se basó en los genes lmo0737, lmo0308, ORFC (locus genómicamente equivalente a gltA-gltB) y ORF2110. Se utilizó una qPCR basada en un fragmento del gen 16S rRNA para garantizar la amplificación del ADN genómico de Listeria spp. Las curvas estándar mostraron valores de eficacia comprendidos entre el 92,3% y el 105,8% y, valores R2 > 0,98. La especificidad del método también quedó confirmada por la comparación de los resultados con los obtenidos mediante una PCR multiplex convencional descrita anteriormente. Además, ninguna de las cepas no adscritas a L. monocytogenes amplificó ninguno de los genes diana relacionados con los cuatro serotipos principales de esta especie patógena. La qPCR, por lo tanto, proporciona una herramienta sensible, específica y rápida para identificar los serotipos de L. monocytogenes 1/2a, 1/2b, 1/2c y 4b. Este método podría ser muy útil para identificar fuentes de contaminación por L. monocytogenes en la industria cárnica o para el seguimiento epidemiológico de cepas persistentes a lo largo del procesado de productos cárnicos RTE.