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Analyse complète de la séquence génétique pour déterminer la source de l'infection


Est-il possible d'utiliser l'analyse de séquences génétiques entières pour faire la distinction entre une infection de source commune et une transmission de maladie de personne à personne ?


Séquençage du génome entier

Le séquençage du génome entier (WGS) est une méthode complète d'analyse de génomes entiers. Les informations génomiques ont joué un rôle déterminant dans l'identification des troubles héréditaires, la caractérisation des mutations qui entraînent la progression du cancer et le suivi des épidémies. La baisse rapide des coûts de séquençage et la capacité de produire de gros volumes de données avec les séquenceurs d'aujourd'hui font du séquençage du génome entier un outil puissant pour la recherche en génomique.

Bien que cette méthode soit couramment associée au séquençage des génomes humains, la nature évolutive et flexible de la technologie de séquençage de nouvelle génération (NGS) la rend tout aussi utile pour le séquençage de toute espèce, comme le bétail, les plantes ou les microbes liés aux maladies d'importance agricole.

Avantages du séquençage du génome entier

  • Fournit une vue haute résolution, base par base, du génome
  • Capture à la fois les grandes et les petites variantes qui pourraient être manquées avec des approches ciblées
  • Identifie les variantes causales potentielles pour d'autres études de suivi sur l'expression des gènes et les mécanismes de régulation
  • Fournit de grands volumes de données dans un court laps de temps pour prendre en charge l'assemblage de nouveaux génomes

Une vision sans compromis du génome

Contrairement aux approches ciblées telles que le séquençage de l'exome ou le reséquençage ciblé, qui analysent une partie limitée du génome, le séquençage du génome entier offre une vue complète de l'ensemble du génome. Il est idéal pour les applications de découverte, telles que l'identification de variantes causales et l'assemblage de nouveaux génomes.

Le séquençage du génome entier peut détecter des variantes nucléotidiques uniques, des insertions/suppressions, des changements de nombre de copies et de grandes variantes structurelles. Grâce aux récentes innovations technologiques, les derniers séquenceurs du génome peuvent effectuer le séquençage du génome entier plus efficacement que jamais.

Comparez le séquençage du génome entier et de l'exome

Explorez les avantages de chaque approche pour déterminer quelle méthode est la meilleure pour votre recherche.

Principales méthodes de séquençage du génome entier

Grand séquençage du génome entier

Le séquençage de grands génomes (> 5 Mb), tels que les génomes humains, végétaux ou animaux, peut fournir des informations précieuses pour la recherche sur les maladies et la génétique des populations.

Petit séquençage du génome entier

Le séquençage du petit génome (≤ 5 Mb) consiste à séquencer le génome entier d'une bactérie, d'un virus ou d'un autre microbe. Sans nécessiter de culture bactérienne, les chercheurs peuvent séquencer des milliers de petits organismes en parallèle à l'aide de NGS.

De Novo Séquençage

De novo le séquençage fait référence au séquençage d'un nouveau génome lorsqu'il n'y a pas de séquence de référence disponible. Le NGS permet une caractérisation rapide et précise de toutes les espèces.

Séquençage par phases

Le séquençage par phases, ou phasage du génome, fait la distinction entre les allèles sur les chromosomes homologues, ce qui donne des haplotypes du génome entier. Cette information est souvent importante pour les études sur les maladies génétiques.

Séquençage du génome entier humain

Auparavant une application difficile, le séquençage du génome humain n'a jamais été aussi simple. Il offre la vue la plus détaillée de notre code génétique.

Risque et réponse de l'hôte COVID-19

Comprendre les différences génétiques de l'hôte et les réponses individuelles au virus SARS-CoV-2 augmente la compréhension de la susceptibilité et de la gravité de la maladie. En savoir plus sur les méthodes d'études sur le risque et la réponse immunitaire de l'hôte.

Produits populaires

Préparation ADN Illumina

Un flux de travail rapide et intégré pour une large gamme d'applications, du séquençage du génome entier humain aux amplicons, plasmides et espèces microbiennes.

Kit de réactifs NovaSeq

Les kits de réactifs pour le système NovaSeq 6000 fournissent des réactifs à base de cartouches prêts à l'emploi pour la génération de grappes et le SBS.

Kit de réactifs MiSeq

Chimie optimisée pour augmenter la densité des grappes et la longueur de lecture, et améliorer les scores de qualité de séquençage, par rapport aux versions antérieures du kit de réactifs MiSeq.

BaseSpace Sequence Hub et iCredits

Gestion des données et bioinformatique simplifiée pour le démarrage des laboratoires et pour la mise à l'échelle rapide des opérations de séquençage de nouvelle génération.

Analyse des données de séquençage du génome entier

La plate-forme DRAGEN Bio-IT fournit une analyse précise et ultra-rapide des données de séquençage du génome entier dans une large gamme d'applications.

Comment les scientifiques utilisent WGS

Enquêter sur la génétique de la susceptibilité au COVID-19

Illumina fournit le séquençage du génome entier pour une étude à l'échelle du Royaume-Uni dirigée par Genomics England, conçue pour comparer les génomes de patients COVID-19 gravement et légèrement malades.

Le temps est venu pour les études sur le microbiome

Le séquençage et la transcriptomique du génome entier fournissent aux chercheurs et aux sociétés pharmaceutiques des données pour affiner la découverte et le développement de médicaments.

NGS révèle le monde mystérieux des microbes

Les chercheurs utilisent la métagénomique pour améliorer notre compréhension de la santé humaine, des maladies et de l'évolution microbienne.

Raccourcir le chemin vers le diagnostic

Le séquençage du génome entier peut être la clé pour aider les parents à éviter des mois ou des années de tests non concluants. Écoutez les experts du Réseau des maladies non diagnostiquées pour en savoir plus.

Préparation Illumina DNA sans PCR

Un flux de travail hautement performant, rapide et intégré pour les applications sensibles telles que le séquençage du génome entier humain.

Solutions associées

Séquençage du génome entier du cancer

Le séquençage du génome entier d'échantillons de tumeurs fournit une vue complète des mutations uniques dans les tissus cancéreux, informant l'analyse des oncogènes, des suppresseurs de tumeurs et d'autres facteurs de risque.

Séquençage microbien du génome entier

Cette méthode peut être utilisée pour générer des génomes de référence microbiens précis, identifier de nouvelles bactéries et virus, effectuer des études génomiques comparatives, etc.

Métagénomique du fusil de chasse

Cette méthode permet aux chercheurs d'identifier les organismes présents dans un échantillon complexe donné, d'analyser la diversité bactérienne et de détecter l'abondance microbienne dans divers environnements.

Dépistage prénatal non invasif

Le WGS basé sur le NGS implique l'analyse de fragments d'ADN acellulaires sur l'ensemble du génome, ce qui présente des avantages avérés par rapport aux autres méthodologies de test prénatal.

Séquençage du génome entier de maladies rares

Cette méthode peut détecter plusieurs types de variantes dans un seul test et aider les chercheurs cliniques à identifier les variantes génétiques causales liées à des troubles rares.

Génomique des maladies complexes

Les chercheurs peuvent utiliser le WGS et d'autres méthodes pour identifier les variantes génétiques associées à des maladies complexes et caractériser les mécanismes de la maladie.

Conseils supplémentaires et opportunités de formation

Trouvez du contenu et des produits pour votre domaine

La fonction conviviale "Liens recommandés" vous permet de trouver rapidement du contenu détaillé et des produits pertinents pour votre domaine d'intérêt spécifique. Vous pouvez accéder à cette option depuis le haut de n'importe quelle page illumina.com.

Qu'est-ce que la bibliothèque PhiX Control v3 ?

Cette bibliothèque est dérivée du petit génome du bactériophage bien caractérisé, PhiX. C'est un contrôle de séquençage idéal pour la surveillance de la qualité des analyses.

Vous souhaitez recevoir des newsletters, des études de cas et des informations sur les techniques d'analyse génomique ?

Ressources additionnelles

Séquenceur de génome flexible

Débit évolutif et flexibilité pour pratiquement n'importe quel génome, méthode de séquençage et échelle de projet avec le système NovaSeq 6000.

Plateformes de séquençage

Comparez les plates-formes de séquençage par application et spécification. Trouvez des outils et des guides pour vous aider à choisir le bon instrument.

Sélecteur de kit de préparation de bibliothèque et de matrice

Déterminez le meilleur kit pour vos besoins en fonction de votre type de projet, du matériel de départ et de la méthode d'intérêt.

Services de séquençage

Trouvez des services de séquençage du génome entier et d'autres services de haute qualité qui fournissent des données analysées aux chercheurs.

Explorateur de méthodes de séquençage

Utilisez cet outil interactif pour explorer les méthodes expérimentales de préparation de bibliothèques NGS compilées à partir de la littérature scientifique.

Voir les conseils de couverture de séquençage

Découvrez comment estimer et atteindre la couverture de séquençage nécessaire pour votre expérience.

Technologies innovantes

Chez Illumina, notre objectif est d'appliquer des technologies innovantes à l'analyse de la variation et de la fonction génétiques, rendant possibles des études qui n'étaient même pas imaginables il y a quelques années à peine. Il est essentiel pour nous de fournir des solutions innovantes, flexibles et évolutives pour répondre aux besoins de nos clients. En tant qu'entreprise mondiale qui accorde une grande valeur aux interactions collaboratives, à la livraison rapide de solutions et au plus haut niveau de qualité, nous nous efforçons de relever ce défi. Les technologies innovantes de séquençage et de matrice d'Illumina alimentent des avancées révolutionnaires dans la recherche en sciences de la vie, la génomique translationnelle et grand public et le diagnostic moléculaire.

Pour la recherche uniquement. Ne pas utiliser dans les procédures de diagnostic (sauf indication contraire).


Pourquoi utiliser le séquençage Sanger dans votre recherche sur le SARS-CoV-2 ?

  • Depuis son développement en 1977, le séquençage de Sanger a été la méthode de séquençage d'ADN la plus largement utilisée au cours des 40 dernières années et reste largement utilisé dans le monde.
  • La méthode Sanger reste largement utilisée pour les projets à plus petite échelle et pour la confirmation des résultats NGS
  • Les petites demandes avec des objectifs plus spécifiques peuvent bénéficier de procédures de laboratoire plus ciblées et moins coûteuses

Le séquençage Sanger est l'étalon-or pour le séquençage de gènes uniques, la confirmation de variantes génétiques, la détection de séquences répétées, la variation du nombre de copies et les changements de nucléotide unique. Le séquençage Sanger est parfait pour :

  • Séquençage de gènes uniques et de variantes de nucléotides uniques
  • Séquençage ciblé de 100 amplicons ou moins
  • Séquençage jusqu'à 96 échantillons à la fois, sans code-barres
  • Confirmation NGS
  • Séquences riches en GC
  • Identification microbienne
  • Analyse microsatellite ou STR
  • Séquençage plasmidique


Alors que les technologies NGS sont courantes dans les laboratoires de recherche en raison de capacités de débit plus élevées, le séquençage Sanger offre une solution rentable pour vos besoins de recherche. Il ne nécessite pas d'équipement coûteux et peut générer des données de haute qualité même pour des échantillons à faible titre viral qui ne donnent pas une couverture génomique élevée pour certaines technologies NGS.


Quels sont les défis du séquençage métagénomique de nouvelle génération ?

Malgré le potentiel du mNGS, il existe de nombreux obstacles à franchir avant que la technologie ne puisse faire partie du laboratoire traditionnel, ainsi que des lacunes dans notre compréhension de son utilité diagnostique. Les principales réserves concernent l'interprétation des résultats (distinguer la contamination et la colonisation des véritables agents pathogènes), la sélection et la validation des bases de données utilisées pour les analyses et la prédiction (ou l'absence de celle-ci) des sensibilités antimicrobiennes. Une perception commune est que le mNGS est si incroyablement sensible qu'il révélera un diagnostic lorsque tous les autres tests sont négatifs. Bien que mNGS puisse être analytiquement plus sensible que les méthodes de culture standard dans certains cas, l'élimination nécessaire de grandes quantités d'acide nucléique humain pendant la préparation du séquençage et (par des méthodes de calcul) pendant le processus post-analytique, peut diminuer la sensibilité par rapport à la PCR ciblée. approches pour de nombreux organismes.

La spécificité de mNGS reste l'éléphant proverbial dans la salle. La contamination des échantillons pendant la collecte des échantillons est une préoccupation importante étant donné la sensibilité analytique accrue du mNGS par rapport aux méthodes de culture standard, et il doit y avoir un processus de contrôle de qualité validé en place pour les étapes allant de l'évaluation de la pureté du réactif à la mesure des contrôles de couverture génomique adéquats. De plus, avec certaines plates-formes Illumina, les mauvais indices de codes-barres peuvent être désignés, ce qui entraîne des faux positifs sur les données de séquençage. Des contrôles de qualité bioinformatique sont nécessaires pour garantir que des génomes de haute qualité et validés sont disponibles avec un minimum d'erreurs de base de données et qu'il y aurait idéalement du personnel bioinformatique disponible pour interpréter les résultats de séquençage pour chaque test, ce qui n'est pas disponible dans la plupart des laboratoires de microbiologie clinique. La Federal Drug Administration (FDA) a collaboré avec d'autres agences fédérales pour organiser une base de données intitulée FDA-ARGOS (FDA-database for Regulatory-grade microbial sequences), qui a été utile pour garantir que les résultats mNGS actuels sont fiables et précis, mais ces les ressources doivent être mises à jour et maintenues.

La plus grande question demeure concernant la spécificité clinique de la mNGS : les séquences détectées proviennent-elles d'agents pathogènes qui contribuent à la maladie actuelle du patient ? La spécificité analytique des tests mNGS peut être traitée avec des contrôles rigoureux tout au long de la collecte des échantillons, de la préparation de la bibliothèque de séquençage, de l'analyse et de la classification bioinformatique, mais la spécificité clinique n'est pas directement prise en compte par ces approches. Les questions qui peuvent aider à déterminer l'utilité clinique et l'applicabilité comprennent : Comment pouvons-nous distinguer les organismes liés à la bactériémie transitoire de la flore buccale/gastro-intestinale ou des colonisateurs cutanés dans les tests mNGS sanguins/plasmiques ? Comment la profondeur de séquençage doit-elle être signalée et quelle est la fiabilité de la relation entre la profondeur de séquence et la véritable infection ? Cette relation diffère-t-elle selon l'agent pathogène/l'hôte ? Quelle est la demi-vie détectable attendue d'un agent pathogène par mNGS une fois que le patient reçoit un traitement curatif approprié ? Des études sur l'utilité clinique et la rentabilité sont grandement nécessaires malgré la puissance incontestable de cette technologie du point de vue de la recherche et de la découverte.

Il convient également de souligner qu'il n'y a actuellement aucun test mNGS autorisé ou approuvé par la FDA qui peut être envoyé pour des tests microbiens, bien qu'il existe des laboratoires certifiés en vertu des amendements d'amélioration des laboratoires cliniques de 1988 (CLIA & rsquo88) qui proposent des tests sur des échantillons cliniques. À ce jour, seuls quelques systèmes de diagnostic NGS ont été autorisés par la FDA pour les tests oncologiques ou la détection de la mucoviscidose, par exemple. Un examen récent décrit en détail de nombreux obstacles et considérations réglementaires qui devront être résolus avant que le mNGS puisse entrer dans les laboratoires de diagnostic clinique traditionnels en tant que test validé par la FDA.

En résumé, bien que les tests mNGS puissent probablement jouer un rôle majeur dans le flux de travail de diagnostic microbiologique à l'avenir, en particulier à mesure que le séquençage et la puissance de traitement bioinformatique évoluent, cela reste une technologie de haute complexité pour laquelle l'utilité clinique dans notre environnement de pratique médicale actuelle reste incertaine. . Bien que les tests mNGS puissent offrir des opportunités cliniques diagnostiques nouvelles et passionnantes dans un proche avenir, rien de tout cela ne remplacera probablement un clinicien astucieux de sitôt.


Ajuster les diagnostics COVID-19 et développer des thérapies avec les données WGS

Les données de séquence du SRAS-CoV-2 permettent aux scientifiques de développer de nouvelles cibles pour les tests moléculaires et de suivre les tendances des mutations qui peuvent conduire à une sensibilité réduite des tests existants. Par exemple, GISAID effectue régulièrement des vérifications d'amorces diagnostiques courantes par rapport aux génomes de haute qualité de la collection pour surveiller les tendances des mutations susceptibles d'affecter les tests de diagnostic clinique.

De plus, la disponibilité des données de séquence du SRAS-CoV-2 permet aux chercheurs d'identifier des cibles thérapeutiques potentielles et fournit une base pour la cartographie et la modélisation des épitopes ainsi que la prédiction de la réponse immunitaire au virus, qui pourraient tous aider à guider la thérapeutique et le développement de vaccins. Depuis le début de la pandémie, les scientifiques utilisent les données WGS pour effectuer une cartographie des épitopes et une modélisation structurelle. Un rapport très récent en Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS) a analysé 18 514 séquences du SRAS-CoV-2 échantillonnées depuis décembre 2019. Les auteurs ont noté que les rares mutations à travers les génomes étaient probablement dues à une évolution neutre et non à une sélection adaptative. Les auteurs ont émis l'hypothèse qu'en raison de la diversité génomique limitée observée dans le SRAS-CoV-2, un vaccin pourrait être en mesure de fournir une protection universelle contre la plupart, sinon toutes les souches du SRAS-CoV-2.


Partiellement fausses nouvelles :

« Dans certaines publications scientifiques récentes, il a été démontré que la technologie 16S produisait beaucoup de faux résultats. Une étude évaluée par des pairs d'Edgar a déterminé que le séquençage 16S de communautés bactériennes connues entraînait un taux de faux positifs de 56 % à 88 % des noms de genre prédits.

C'est partiellement correct, mais cela ne s'applique pas aux données uBiome. L'étude mentionnée ci-dessus (Edgar) enquêtait sur un pipeline d'analyses bioinformatiques très spécifiques (QIIME) et une base de données de référence de gènes d'ARNr 16S très spécifiques (Greengenes). L'un des problèmes identifiés dans cette étude était que, dans la base de données Greengenes, certains genres étaient placés sous plusieurs familles, créant ainsi des lignées taxonomiques peu fiables.

Comme nous l'avons écrit ci-dessus, chez uBiome, nous utilisons un pipeline bioinformatique propriétaire et une base de données de séquences différente et organisée manuellement qui n'a pas ces chevauchements taxonomiques. Nous nous sommes assurés qu'il n'y a pas de genres qui relèvent de différentes lignées taxonomiques. Le problème décrit ci-dessus ne s'applique donc pas à notre analyse bioinformatique. Si nous étiquetons une séquence 16S avec un nom, vous pouvez être assuré que nous avons la bonne taxonomie.


Défis et questions en suspens

Le consortium a beaucoup de potentiel pour faire d'énormes progrès dans notre compréhension du virus, mais cela ne sera pas facile. Alors que le WGS est un outil puissant pour comprendre la transmission du virus, les séquences d'ADN à elles seules ne suffisent souvent pas à suivre la propagation virale sans d'autres informations telles que la recherche des contacts, qui suit les mouvements d'une personne et en particulier des personnes avec lesquelles elle a pu être en contact alors qu'elle était infectieuse.

Par exemple, en février, le génome du virus à l'origine du COVID-19 trouvé chez un patient allemand infecté en Italie semblait similaire à celui détecté chez un patient à Munich un mois plus tôt. Cela impliquait que le virus à l'origine de l'épidémie italienne pouvait provenir de Munich, bien qu'il ait également été considéré comme tout aussi probable que les deux virus aient été importés de Chine, arrivant séparément dans chaque pays. Dans ce cas, des informations suggérant que l'épidémie italienne est originaire d'Allemagne se sont propagées avant d'être réfutées, semant la confusion. Cette situation met en évidence que davantage d'informations sont nécessaires pour confirmer la propagation du virus.

Le consortium sera confronté à plusieurs défis techniques en termes d'analyse de l'ADN viral - par exemple, certains types d'échantillons tels que les écouvillons nasaux ne fournissent toujours pas d'ARN viral de bonne qualité (l'ADN viral est souvent obtenu en utilisant l'ARN viral comme modèle) et des quantités de matériel génétique. peut varier considérablement entre les échantillons. On ne sait pas non plus actuellement combien de génomes viraux il sera possible de séquencer avec les fonds disponibles.


Méthodes

Prélèvements – Extraction ADN – Séquençage

Le pool JYD-34 de MF a été fourni par TRS Labs Inc. (Athènes, Géorgie, États-Unis). JYD-34 D. immitis a été isolé à l'origine en 2010 chez un chien positif au ver du cœur de l'Illinois. Le chien d'origine n'avait aucun antécédent connu de traitement avec des produits ML. D. immitis Les MF ont été purifiés à partir de sang total canin en utilisant un protocole précédemment décrit [7]. L'ADN a été isolé à l'aide du kit d'extraction DNeasy (Qiagen) en suivant les instructions du fabricant. L'intégrité de l'ADN a été vérifiée par électrophorèse sur gel d'agarose à 0,8 %, et sa pureté a été évaluée en mesurant les rapports de DO à 260/280 nm et 260/230 nm. L'ADN congelé a été expédié au Beijing Genomics Institute (www.bgi.com) pour le séquençage du génome entier. L'ADN a ensuite été fragmenté de manière aléatoire. Après électrophorèse, des fragments d'ADN de longueur souhaitée ont été purifiés sur gel. La ligature de l'adaptateur et la préparation des grappes d'ADN ont été réalisées et soumises au séquençage Solexa [8,9,10] pour le séquençage de nouvelle génération à l'aide de l'Illumina HiSeq™ 2000. Pour minimiser la probabilité de biais systématique dans l'échantillonnage, deux bibliothèques appariées du même Des échantillons de pool d'ADN avec une taille d'insert de 500 pb ont été préparés et ont ensuite été soumis à un séquençage du génome entier pour générer des lectures appariées de 90 pb. Les quatre fichiers FASTQ générés ont été envoyés à l'Université McGill pour analyse.

Fichier BAM pour JYD-34

Les lectures ont été coupées à partir de l'extrémité 3-prime pour générer un score de qualité Phred [11, 12] d'au moins 30. Les adaptateurs de séquençage Illumina ont été retirés des lectures, et toutes les lectures coupées devaient avoir une longueur d'au moins 50 pb . Le rognage et le détourage ont été effectués à l'aide du logiciel Trimmomatic (http://www.usadellab.org/cms/?page=trimmomatic) [13]. Tout ADN lu à partir de Canis familiaris ont été supprimés des données. Les lectures filtrées ont été alignées sur le nDi.2.2.D. immitis génome (http://www.nematodes.org/genomes/dirofilaria_immitis/). Chaque readset a été aligné à l'aide de BWA (http://bio-bwa.sourceforge.net/) [14], qui a créé un fichier de carte d'alignement binaire (BAM).

Comparaison des génomes entre différents D. immitis isole

PoPoolation 2, adapté pour l'analyse d'échantillons groupés [15, 16], a été utilisé. Un fichier mpileup a été généré avec un score de qualité minimum de Q20 en utilisant des fichiers BAM du génome JYD-34, et des isolats sensibles et LOE de Bourguinat et al. (2015) qui incluaient des données regroupées à partir de quatre isolats sensibles (isolat de laboratoire du Missouri, conservé au TRS Labs depuis 2000 isolat de terrain de Gran Canaria isolat de terrain de Grenade, isolat de terrain Italie) et de quatre isolats de terrain LOE (Mechanicsville [Virginie], Nouvelle-Orléans [Louisiane] , Haywood County [Tennessee] et Monroe [Louisiane]) et séparément de l'isolat de laboratoire sensible du Missouri (provenant de TRS Labs). Un fichier synchronisé ultérieur a été généré conformément aux directives PoPoolation 2. FST ou l'indice fixateur a été calculé sur chaque polymorphisme nucléotidique unique (SNP) dans le génome, sur la base du fichier synchronisé. Les critères pour FST calcul ont été définis avec un nombre minimum de nucléotides de six, une couverture de lecture minimale et maximale de 30 et 10 000, respectivement. La distance entre deux populations (Susceptible versus JYD-34, Susceptible versus LOE, Missouri versus JYD-34, Missouri versus LOE et JYD-34 versus LOE) a été calculée comme la moyenne FST valeur pour tous les SNP. Le regroupement a été évalué sur la base de SNP filtrés à l'aide de divers F minimauxST seuils allant de 0 à 0,9 où FST = 0 signifie pas de divergence entre deux populations et FST = 1 divergence complète. Des dendrogrammes ont été construits pour visualiser la distance entre les populations en utilisant R (https://www.r-project.org/) et FST signifie que les distances.

Comparaison de D. immitis populations utilisant le SNP précédemment signalées

Quarante et un SNP précédemment rapportés [5] ont été étudiés. Le programme BVA Tools (https://bitbucket.org/mugqic/bvatools/src) a été utilisé pour extraire, à partir du fichier JYD-34 BAM, le nombre de nucléotides à chacun des 41 SNP d'intérêt. Le score de qualité par défaut utilisé était Q10. Les comptes de nucléotides ont été assimilés aux comptes d'allèles et les fréquences d'allèles ont été calculées. Les fréquences alléliques des populations sensibles (SUS), LOE et résistantes (RES) ont été extraites des fréquences de génotype publiées [5].


Chercheurs en séquençage du génome entier

Vous trouverez ci-dessous les biographies des chercheurs du CFSAN qui font partie du programme de séquençage du génome entier des aliments de la FDA.

Chercheurs scientifiques

Marc Allard, Ph.D.
Coordonnateur du domaine de recherche en génomique
[email protected]

Marc W. Allard a obtenu son doctorat. en biologie en 1990 de l'Université Harvard, Cambridge, MA. Le Dr Allard a été professeur agrégé Louis Weintraub de biologie (et de génétique) à l'Université George Washington (Washington, DC) pendant 14 ans de 1994 à 2008. Il a été nommé au programme des scientifiques invités à la fois au Federal Bureau of Investigation's Counterterrorism et Forensic Science Research Unit (CTFSRU) et dans l'Unité de Chimie Bio Sciences (CBSU) pendant 8 ans, où il a participé aux investigations sur l'anthrax et à la base de données de génétique humaine. Le Dr Allard a rejoint le Bureau des sciences réglementaires et la Division de microbiologie de la FDA en novembre 2008 et il utilise les informations sur les séquences d'ADN des génomes d'agents pathogènes d'origine alimentaire pour identifier des polymorphismes nucléotidiques uniques (SNP), des SAAP et des protéines entières afin d'identifier rapidement les différents souches de bactéries, en particulier Salmonelle, E. coli, Shigella et Listeria. Le Dr Allard se spécialise à la fois dans les méthodes d'analyse phylogénétique et bioinformatique, ainsi que dans les méthodes de laboratoire humide qui génèrent cette information génétique.

Uma Babu, Ph.D.
Biologiste de recherche

[email protected]

Le Dr Uma Babu a obtenu son doctorat. en sciences de la nutrition de l'Université du Maryland, College Park. Elle s'est jointe au CFSAN en 1991 en tant que membre du personnel principal de la Division de la nutrition et est devenue biologiste de recherche à la Division des sciences et de la technologie appliquée, Office of Special Nutritionals en 1993. En 1998, elle s'est jointe à la Direction de l'immunobiologie de la Division de l'évaluation de la virulence. au Bureau de la recherche appliquée et de l'évaluation de la sécurité (OARSA). Elle fait partie d'une équipe chargée de développer des méthodes de culture pour l'identification des Campylobacter et Arcobacter les espèces du milieu agricole et les cultures maraîchères prêtes à consommer. Ces isolats bactériens sont séquencés par WGS pour l'attribution de la source et l'inclusion dans la base de données GenomeTrakr.

Kannan Balan, Ph.D.
Microbiologiste de recherche

[email protected]

Le Dr Kannan Balan a obtenu son doctorat. en biologie de l'Université Howard. Après une formation postdoctorale à l'Université Brown, il a occupé des postes de recherche à l'Université de Miami et à l'Université Case Western Reserve. Le Dr Balan a rejoint la FDA en 2009 en tant que membre du commissaire, menant des recherches à la Direction de l'immunobiologie du Bureau de la recherche appliquée et de l'évaluation de la sécurité (OARSA). Il développe actuellement des méthodes de culture pour la détection de Campylobacter et Arcobacter espèces de l'environnement de la ferme et des cultures de produits prêts-à-manger, et effectue le séquençage du génome entier sur Campylobacter et Arcobacter isolats provenant d'échantillons de surveillance pour déterminer l'attribution de la source et pour inclusion dans la base de données GenomeTrakr.

Rebecca Bell, Ph.D.
Microbiologiste de recherche
[email protected]

La Dre Rebecca Bell est une microbiologiste de recherche à la Direction des méthodes moléculaires et du sous-typage, au sein de la Division de microbiologie, au Centre de sécurité alimentaire et de nutrition appliquée de la Food and Drug Administration. La Dre Bell a obtenu son doctorat. en microbiologie de l'Ohio State University en 2005. Par la suite, elle a rejoint le CFSAN en 2006 en tant que boursière postdoctorale dans la division de chimie analytique où elle a travaillé sur le profilage des protéines bactériennes à l'aide de la chromatographie liquide/spectrométrie de masse. En 2008, le Dr Bell a déménagé à la MMSB. Elle continue de collaborer avec le DAC sur les travaux de LC/MS ainsi que sur le sous-typage moléculaire de Salmonella enterica, le développement de méthodes de dépistage rapide pour Salmonelle contamination des aliments et surveillance écologique de l'environnement de culture de la tomate pour Salmonelle.

Rachel Binet, Ph.D.
Microbiologiste de recherche

[email protected]

La Dre Rachel Binet travaille au Centre de sécurité alimentaire et de nutrition appliquée (CFSAN) de la FDA depuis 2009 et est actuellement chercheuse en microbiologie à la Direction du développement des méthodes microbiologiques, au sein de la Division de microbiologie. Le Dr Binet a suivi une formation de microbiologiste à l'Institut Pasteur en France et a obtenu son M.Sc. en microbiologie en 1994 et son doctorat. en microbiologie en 1998. Elle a commencé sa carrière en utilisant des stratégies génétiques pour explorer la physiologie de diverses bactéries Gram-négatives, y compris Escherichia coli, Serratia marcescens, Shigella, et Chlamydia. À la FDA, ses recherches continuent de se concentrer sur la génétique et la physiologie microbiennes, avec l'ajout de la génomique et de la métagénomique comme outils pour différencier et améliorer le rendement de récupération des agents pathogènes. E. coli, Shigella, et Salmonelle provenant de produits alimentaires contaminés. Le Dr Binet est expert au sein de comités liés à la biosécurité en laboratoire et à la sécurité du travail impliquant des molécules d'ADN recombinant, des agents pathogènes et des toxines à la FDA et sur les méthodes microbiennes et les agents pathogènes pour le CFSAN et pour l'Organisation internationale de normalisation (ISO).

Eric Brown, Ph.D.
Directeur, Division de microbiologie
[email protected]

Le Dr Eric W. Brown est actuellement directeur de la division de microbiologie au Bureau des sciences réglementaires. Il supervise un groupe de 50 chercheurs et soutient les scientifiques engagés dans un programme de recherche multi-paramètres pour développer et appliquer des stratégies de génétique microbiologique et moléculaire pour détecter, identifier et différencier les agents pathogènes bactériens d'origine alimentaire tels que Salmonelle et produisant des shigatoxines E. coli. Ses premiers travaux sur le transfert horizontal de gènes parmi les agents pathogènes d'origine alimentaire ont aidé à élucider les étiologies de plusieurs agents pathogènes émergents, notamment de nombreuses salmonelles du groupe I ainsi que les entérohémorragies et entéropathogènes. E. coli. Plus récemment, son laboratoire a joué un rôle déterminant dans l'adaptation des technologies de séquençage de nouvelle génération pour augmenter les enquêtes sur les épidémies d'origine alimentaire à la FDA. Le Dr Brown a obtenu son doctorat. en génétique microbienne du programme de génétique du département des sciences biologiques de l'Université George Washington. Il a mené des recherches sur l'évolution microbienne et l'écologie microbienne en tant que chercheur associé au National Cancer Institute, au département de l'Agriculture des États-Unis et en tant que professeur titulaire de microbiologie à l'Université Loyola de Chicago. Le Dr Brown est arrivé à la Food and Drug Administration en 1999 et a depuis réalisé de nombreuses expériences relatives à la détection, l'identification et la discrimination des agents pathogènes d'origine alimentaire. Il est membre de l'American Society for Microbiology depuis 1994 et est co-auteur de plus de 70 publications et chapitres de livres sur la différenciation moléculaire et l'évolution moléculaire des agents pathogènes bactériens. Ses principaux intérêts de recherche sont actuellement d'étudier le rôle du séquençage du génome de nouvelle génération dans la résolution des épidémies d'origine alimentaire et de continuer à utiliser une variété de méthodes qui permettent une identification rapide et sensible des agents pathogènes entériques de l'approvisionnement alimentaire.

Laurel Burall, Ph.D.
Microbiologiste de recherche

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La Dre Laurel Burall est chercheuse en microbiologiste au Bureau de la recherche appliquée et de l'évaluation de la sécurité du RACE. Elle a obtenu son doctorat. en microbiologie et immunologie du Département de microbiologie et d'immunologie de l'Université du Maryland en 2004 et a rejoint la FDA en 2007, initialement en tant que membre ORISE. Ses recherches portent sur les aspects de Listeria monocytogenes survie dans divers environnements et matrices alimentaires, ainsi que le développement de méthodes. Le Dr Burall utilise le WGS pour évaluer la persistance des souches de L. monocytogenes dans différents milieux naturels, notamment en ce qui concerne la ferme et les produits frais. Elle utilise l'analyse WGS pour examiner les groupes phylogénétiques qui peuvent être impliqués dans une persistance accrue ou liés à des souches plus transitoires. Elle travaille également sur une méthode pour sous-typer rapidement L. monocytogenes en groupes phylogénétiques larges et distincts, avant le séquençage d'un isolat, facilitant ainsi la classification rapide de l'organisme.

Yi Chen, Ph.D.
Membre du personnel
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Le Dr Yi Chen est un microbiologiste chercheur et Listeria monocytogenes expert en la matière à la division de microbiologie du CFSAN. Il a développé, comparé et évalué des méthodes rapides de dépistage L. monocytogenes dans les matrices alimentaires et environnementales, et à la fois dirigé et collaboré aux efforts visant à valider les méthodes d'essais qualitatifs et quantitatifs pour l'organisme. Le Dr Chen a étudié le comportement de L. monocytogenes dans diverses matrices alimentaires pour élucider le risque relatif de L. monocytogenes contamination de ces aliments. Il est également expert en analyse de séquençage du génome entier de L. monocytogenes, ayant analysé les souches isolées lors de la surveillance régulière de la FDA et de la réponse aux épidémies. Ses travaux ont amélioré la compréhension de l'épidémiologie et de la persistance écologique de ce pathogène. 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 Salmonelle 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 Salmonelle et 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 et Salmonelle 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, et Salmonelle using whole genome sequencing approaches. He has developed new methods to detect Salmonelle in produce, S. Enteritidis and S. Heidelberg in egg products, and alternative methods for Salmonelle 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 et Arcobacter species from the farm environment and ready-to-eat produce crops. Campylobacter et 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 Salmonelle 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 et Salmonelle 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 Salmonelle 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 et Arcobacter species from the farm environment and ready-to-eat produce crops. Campylobacter et 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 Salmonelle, Cronobacter, Bacillus cereus, marine Vibrios, et Listeria spp. His early work on development of vaccines for Vibrio cholerae, Salmonella 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

[email protected]

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
[email protected]v

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 Salmonelle. At the FDA she is implementing phylogenomic methods for tracking foodborne pathogens through the US food supply.

Zhihui Yang, M.D.
Research Biologist

[email protected]

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 Salmonelle. She is also engaged in reducing carriage of Salmonelle 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., et 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 et Shigella spp. through the use of whole genome sequence analyses.

Yan Luo
Staff Fellow
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Mark K. Mammel
Research Microbiologist

[email protected]

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
Ja[email protected]

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
Microbiologiste
George Kastanis
Microbiologiste
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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
Microbiologiste
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 Salmonelle, 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
Microbiologiste
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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.