Omgevingspathogenen in kaart brengen met DNA-sequencing 

Gamechanger voor voedselveiligheid en kwaliteitscontrole

Van ruimtevaart tot voedselverwerking: DNA-sequencing is lang niet meer het exclusieve domein van de medische wetenschap. Dankzij compacte en betaalbare technologie kunnen ook voedingsbedrijven vandaag hun omgeving en producten in kaart brengen op een ongeziene manier. Paco Hulpiau, lector bio-informatica en onderzoekscoördinator life sciences aan Howest, gidst ons door de mogelijkheden van sequencingtechnologie, en maakt duidelijk waarom de sector die niet links mag laten liggen.

Niet alleen problemen opsporen, maar ze ook vóór zijn

Het is een probleem dat veel voedingsbedrijven vroeg of laat treft: omgevingspathogenen zoals listeria en salmonella die zich schuilhouden in vochtige, moeilijk bereikbare zones van de fabriek. Ze zijn hardnekkig, lastig te detecteren én gevaarlijk voor de volksgezondheid. Klassieke opsporingsmethoden botsen vaak op hun limieten. Wie een besmetting wil doorgronden en herhaling wil voorkomen, moet weten met welke stam hij te maken heeft, en hoe die zich verspreidt.

Dat het risico reëel is, blijkt ook uit inspectiecijfers. In 2024 analyseerde het FAVV zo’n 8.000 stalen op de aanwezigheid van listeria monocytogenes. Hoewel 99,4% van de resultaten conform was, toont dit aan dat permanente waakzaamheid nodig blijft. De sector voert al duizenden controles uit, maar zoals ook het Europese voedselveiligheidsagentschap EFSA benadrukt, maken geavanceerde analysemethoden zoals Whole Genome Sequencing het mogelijk om contaminaties sneller, nauwkeuriger en gerichter te detecteren.

De belangstelling voor sequencing groeit dan ook snel. Productieketens worden complexer, consumenten verwachten meer transparantie en de maatschappelijke tolerantie voor voedselincidenten is bijzonder laag. Tegelijk worden micro-organismen steeds onvoorspelbaarder: varianten, resistentie en hardnekkige contaminaties vragen om diepgaander inzicht. In die context biedt DNA-sequencing een waardevol hulpmiddel. Niet alleen om problemen op te sporen, maar ook om ze voor te zijn.

Wat is sequencing precies?
Paco Hulpiau, lector bio-informatica en onderzoekscoördinator life sciences aan Howest: "Sequencing is het in kaart brengen van de DNA-code van een organisme. Aan de hand van die unieke genetische code kan je achterhalen met welk organisme je te maken hebt. Dat kan een bacterie zijn, een schimmel, een gist, een plant of een dier. In de voedingssector is het bijvoorbeeld relevant om te weten of je met een gevaarlijke bacterie zoals listeria zit of met een onschadelijke soort. Door de genetische informatie te analyseren, kun je dat onderscheid maken."

Waarom is dat zo belangrijk in een voedingscontext?
"Omdat dat onderscheid toelaat om gerichte en onderbouwde beslissingen te nemen. Je weet niet alleen wát er aanwezig is in je fabriek of product, maar ook wáár het zit, hoe het zich verspreidt én of het een gevaar vormt voor de volksgezondheid. Dat is van cruciaal belang voor voedselveiligheid, traceerbaarheid en kwaliteitscontrole."

Welke technologieën bestaan er om sequencing uit te voeren?
"Er zijn drie generaties sequencingtechnologie. De eerste generatie is de klassieke Sanger-sequencing, die jaren nodig had om bijvoorbeeld het menselijk genoom in kaart te brengen. De tweede generatie, met spelers als Illumina, is veel sneller en relatief goedkoop, maar beperkt zich tot het lezen van korte stukjes DNA, van zo’n honderd basenparen. DNA bestaat uit vier bouwstenen of basen: A, T, C en G. Die kun je vergelijken met letters. Steeds twee letters vormen samen een 'basenpaar' zoals in een rits, waarbij A altijd met T koppelt en C met G.

Wie een besmetting wil doorgronden en herhaling wil voorkomen, moet weten met welke stam hij te maken heeft, en hoe die zich verspreidt

"De derde generatie technologie, waaronder Oxford Nanopore Technologies en Pacific Biosciences, kan lange DNA-fragmenten lezen, vaak duizenden tot tienduizenden letters DNA-code. En dat opent echt nieuwe mogelijkheden, ook voor bedrijven. Lange reads zijn niet alleen efficiënter om te analyseren, ze laten ook toe om ontbrekende regio’s in het DNA op te sporen. Daarnaast kunnen ze een organisme snel en nauwkeurig identificeren en vaststellen of het bijvoorbeeld pathogeen is of resistent tegen bepaalde antibiotica."

Wat maakt de Oxford Nanopore-technologie zo interessant?
"Die is snel, betaalbaar en mobiel inzetbaar. Je hebt toestellen ter grootte van een gsm die gewoon via USB op een laptop worden aangesloten - NASA heeft er al mee gewerkt in de ruimte - en je kan er evengoed bacteriën mee sequencen in een voedingsfabriek. Voor ongeveer 90 euro, exclusief reagentia, kun je al een kleine flowcell kopen. Dit is een dun plaatje dat je in het toestel plaatst om het DNA te lezen en zo een volledige bacterie in kaart te brengen. Met iets duurdere flowcellen – van 900 euro – kun je ook gisten en schimmels of meerdere stalen tegelijk sequencen. Het is dus ook qua prijs toegankelijk."

Hoe werkt zo’n toestel precies?
In de kern gaat het om eiwitkanaaltjes, zogenaamde nanopores. Daar worden DNA-molecules doorheen getrokken. Terwijl die molecule passeert, veroorzaakt ze kleine verstoringen in een elektrische stroom. Afhankelijk van de verstoring weet je welke base – A, C, G of T – op dat moment passeert. Het systeem leest tot 400 basen per seconde, in real time. En met verbeterde nanopores kunnen we de DNA stukjes zelfs twee keer lezen, waardoor de nauwkeurigheid stijgt tot boven de 98%.

Kan een voedingsbedrijf zo’n toestel zelf gebruiken, of hebben ze altijd begeleiding nodig?
"Het kan allebei. Je hebt wel een minimale labovaardigheid nodig om stalen correct te nemen, het DNA te extraheren en te zuiveren, en het monster te laden op het toestel. Grote bedrijven zoals Puratos hebben die kennis en vaardigheden in huis. Kleinere bedrijven kunnen stalen aanleveren aan een commercieel labo, of met ons samenwerken via dienstverlening of onderzoeksprojecten. Daarnaast bieden we opleidingen aan om te ondersteunen bij het opstarten. Hoewel de technologie mobiel genoeg is om ter plaatse te gebruiken, vinden de meeste analyses nog plaats in een laboratorium."

Welke toepassingen zie je vandaag al in de voedingsindustrie?
"Een heel concrete toepassing is omgevingsmonitoring. In een recent project onderzochten we een groentefabriek op aanwezigheid van listeria. Door op verschillende plaatsen en momenten stalen te nemen, konden we via sequencing nagaan of het om dezelfde stam ging. Zo leer je of een contaminatie zich verspreidt of al langere tijd aanwezig is. Dat geeft veel diepgaandere informatie dan klassieke cultuuranalyses."

Wat kan je nog meer met sequencing doen?
"We kunnen ook nagaan of een bacterie resistent is tegen antibiotica. Sommige resistentiegenen zitten in plasmiden, aparte DNA-structuren in de bacterie. Met sequencing kunnen we ook die plasmiden in kaart brengen. In de vleessector of bij monitoring van waterkwaliteit, denk aan hergebruik van proceswater, is dat een meerwaarde. Je kan ook de authenticiteit van ingrediënten controleren, zoals de soorten bloemen in geïmporteerde theemelanges, of de micro-organismen in een fermentatieproces van bier. De technologie kan ook helpen bij het ontdekken van nieuwe of onbekende micro-organismen, wat verder bijdraagt aan kwaliteitscontrole en innovatie."

Hoe lang duurt een analyse van staal tot resultaat?
"De staalname zelf kan vrij snel. Dan volgt het labowerk: DNA-extractie, zuivering en voorbereiding. Dat duurt een paar uur. Daarna laden we het monster op het toestel, meestal ’s avonds. Tegen de volgende ochtend hebben we al voldoende data. De bio-informatica, de data-analyse, gebeurt meestal binnen het uur, zeker als je met een gerichte referentiedatabank werkt. Dan zoek je enkel naar bekende pathogenen zoals listeria of salmonella, en niet in de volledige encyclopedie van het leven."

"Lange reads zijn niet alleen efficiënter om te analyseren, ze laten ook toe om ontbrekende regio’s in het DNA op te sporen"

Heb je een voorbeeld van een concrete case?
"Naast de groentefabriek hadden we ook een brouwerij die een nieuw biertje ontwikkelde. Daarin speelde niet alleen gist, maar ook een specifieke bacterie een rol in de geur en smaak. We hebben een flesje geanalyseerd om die bacterie genetisch te identificeren. Dat is geen voedselveiligheid, maar eerder productontwikkeling: je wil begrijpen wat het product uniek maakt."

Zijn er ook toepassingen voor wateranalyse in voedingsbedrijven?
"Zeker. Bedrijven willen steeds vaker water hergebruiken, bijvoorbeeld om groenten te spoelen. Dan is het belangrijk dat het hergebruikte water geen gevaarlijke bacteriën of micro-organismen die toxines produceren bevat. Ook daar is sequencing waardevol, want je kijkt breed: je detecteert niet enkel of er bacteriën zijn, maar ook welke."

Wordt sequencing verplicht?
"De Europese voedselveiligheidsautoriteiten raden sequencing vandaag al aan als methode. Europese lidstaten zouden vanaf midden 2026 verplicht worden om Whole Genome Sequencing (WGS) in te zetten bij uitbraakonderzoek op isolaten die bij betrokken bedrijven aanwezig zijn, zoals vastgelegd in verordening (EU) 2025/179 die in januari 2025 werd goedgekeurd. Ik verwacht dat het op termijn een verplicht onderdeel wordt van het brede monitoringbeleid. Het voordeel is dat je er veel meer informatie uithaalt dan uit klassieke technieken. En wie nu al instapt, heeft een voorsprong."

Zou je bedrijven aanraden om nu al te starten met sequencing?
"Absoluut. Je hoeft niet meteen alles zelf te doen. Start met één staal, werk samen met een partner, bekijk wat er mogelijk is. Sequencing geeft inzicht, onderbouwt beslissingen en helpt je om problemen sneller op te lossen. Dat is een voordeel voor elk bedrijf dat met voedsel werkt."

En op de lange termijn?
"Ik zie sequencing evolueren naar een standaardcomponent van het kwaliteitsbeleid. Bedrijven kunnen een biobank opbouwen van isolaten die ze over de jaren verzamelen. Je kan dan jaren later terugkijken: is dit nog steeds dezelfde stam? Is dit een nieuwe contaminatie of een oude die terugkomt? Zo werk je aan kennisopbouw én preventie."

Lees ook: 'Listeria-monitoring: innovatie voor een veiligere voedselketen'

Meer weten over sequencing?
Bedrijven die willen verkennen wat DNA-sequencing voor hun werking kan betekenen, kunnen steeds aankloppen bij het expertisecentrum van Howest via het 'Blikopener-programma'. Daarnaast kunnen met ondersteuning van VLAIO laagdrempelige projecten worden opgestart, inclusief begeleiding op maat.