《Microbial Pathogenesis》：The title is as in the submission: "Incorporating genomic virulence in a quantitative microbial risk assessment to assess the public health impact of alternative microbiological criteria for Salmonella"
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非 typhoidal沙门氏菌（NTS）微生物准则（MC）模型评估显示，提高检测比例（TP＞50%）及设定浓度阈值（CT=1或10 CFU/g）可使疾病减少超25%，TP=100%且CT=10时平均减少71%。仅针对高毒力血清型（HV）的MC虽效果稍低（46%）但节省资源。模型创新整合基因组学分组和剂量反应函数，为制定精准MC提供依据。
Jane Pouzou|Daniel Taylor|Regis Pouillot|Solenne Costard|Francisco Zagmutt
EpiX Analytics，地址：375 E. Horsetooth Rd. Fort Collins, Colorado, 80526, 美国
摘要
我们开发了一个定量微生物风险评估（QMRA）模型，用于在基于微生物标准（MC）的情景下评估非伤寒沙门氏菌（NTS）疾病的变化。这些标准包括生产批次（组合）的检测比例（TP）、每克中的浓度拒绝阈值（CT）、对“高”（HV）和“低”（LV）毒力血清型的差异化处理，以及浓度降低措施（例如杀菌步骤）。将MC情景与未对NTS阳性的产品进行分流的基线情景进行了比较。QMRA模型采用了一种经过流行病学验证的基因组方法，根据毒力对血清型进行分组，并使用相应的剂量-反应函数来反映HV和LV血清型的感染性差异。高毒力血清型包括、、、、、、、和。当TP >50%且CT为1或10 CFU/g时，疾病减少率可超过25%；在TP=100%且CT=10 CFU/g的情况下，预测平均疾病减少率为71.0%（95%置信区间为61.6-76.7%）。当TP >50%时，CT=1与CT=10下的疾病减少率相似，但在TP=100%的情况下，分流的组合数量更多（分别为5.1e-3% vs 1.1e-3%）。仅针对高毒力血清型的MC措施能够显著减少疾病，但分流的组合数量较少。例如，当CT=10 CFU/g且TP=100%时，平均疾病减少率为46%，分流的组合数量为1.1e-5。
针对高毒力和/或高浓度的NTS的MC措施可以带来巨大的公共卫生效益。最佳MC方案还应考虑产品分流的可行性和成本、准确识别高浓度组合的检测速度和精度，以及影响NTS浓度和毒力特征的工厂个体差异。
引言
过去几年中，美国的沙门氏菌病例数量保持稳定（Tack等人，2020年），其中约6%的病例与牛肉有关（Interagency Food Safety Analytics Collaboration，2021年）。卫生与公共服务部设定了到2030年将非伤寒沙门氏菌（NTS）发病率降低25%的目标（CDC，2024年）。作为回应，美国农业部的食品安全检验局（FSIS）提出了针对牛肉产品（如绞肉和边角料）的新微生物标准（MC），允许在年度移动时间窗口内从常规采样中检测到一定数量的阳性样本。尽管这种方法较为可靠，但并未考虑将毒力或浓度纳入MC标准中的影响（USDA FSIS，2019年；Risk Assessment and Analytics Staff，2019年）。
不同NTS血清型的毒力（即感染性和疾病严重程度）存在差异（Andino和Hanning，2015年；Jones等人，2008年）。因此，可以根据毒力基因对血清型进行分组，流行病学数据表明这些组别的感染严重程度也有所不同（Fenske等人，2023年）。鉴于该属内巨大的基因组和表型多样性，我们认为针对重要NTS来源（如家禽、猪肉和牛肉）的MC标准应考虑增加沙门氏菌风险的遗传特征。
更具针对性的MC措施，例如控制某些血清型和/或牛肉中的NTS数量（即浓度或细菌负荷），可能在减少对公共卫生造成重大影响的NTS暴露方面更具成本效益，从而更有效地降低与牛肉消费相关的沙门氏菌风险。最近，FSIS提出了限制NTS浓度和消除家禽中高毒力血清型的法规（Food Safety and Inspection Service，2024年）。评估类似MC措施对牛肉产品的公共卫生影响需要使用定量微生物风险评估（QMRA）（National Advisory Committee on Microbiological Criteria for Foods，2022年）。
QMRA常用于支持风险管理决策，已被用于评估MC措施对牛肉（Tesson等人，2020年）和其他商品（USDA FSIS，2024年）中NTS的潜在影响。FSIS曾使用这种方法来估计减少牛肉产品中NTS阳性样本数量的公共卫生影响（Risk Assessment and Analytics Staff，2019年）。QMRA还被用于评估将NTS的浓度限制在每克1 CFU的定量MC措施的效果（Lambertini和Ruzante，2021年）。尽管这些例子没有同时考虑流行率、浓度和血清型毒力，但它们提供了如何利用QMRA模型预测肉类产品中更有针对性控制策略的公共卫生影响的相关示例。据我们所知，尚未有QMRA模型正式将基因组毒力纳入风险评估过程，特别是在危害识别和危害特征（剂量-反应）部分。
本研究的目的是利用基因组学在QMRA中量化由于在绞肉中实施多种NTS控制策略而导致的美国人类沙门氏菌病例的变化。
部分内容摘要
总体方法
我们开发了一个QMRA框架，用于模拟加工结束后原始绞肉中NTS的存在和数量（图1.A），并根据不同的MC标准预测全国范围内的年度NTS相关疾病数量（图1.B，方程1）。我们使用了一种现有的机器学习方法（Fenske等人，2023年）——简要说明如下——根据基因组特征将NTS血清型分为高毒力和低毒力两组（HV和LV），并生成了相应的模型。
结果
评估了30多种MC情景，这些情景涉及所有NTS及其HV和LV血清型的TP和CT变化（表2）。虽然检查了一些关键假设（如SeT和Cpre）不同的情景（补充图1和2），但它们并未包含在主要结果中，因为这些参数不是基于MC干预可以改变的变量。在用于比较所有MC的基线情景中，产品不会被分流，因此prevpre = prevpost且Cpre = Cpost（图3），这代表了当前的情况。
讨论
不同血清型之间的毒力差异已有充分研究（Fenske等人，2023年；Scallan-Walter等人，2025年）。但仅凭毒力不足以制定旨在减少人类沙门氏菌感染的MC标准，因为每份食品中的沙门氏菌感染概率还取决于产品中HV和LV血清型的存在和数量、MC措施减少NTS污染的效果，以及消费者处理和烹饪后NTS的命运。
我们使用了大规模的数据集来进行分析。
CRediT作者贡献声明
Jane Pouzou：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、方法学研究、数据分析、数据整理。Daniel Taylor：初稿撰写、可视化、验证、数据整理。Regis Pouillot：初稿撰写、验证、监督、方法学研究、概念设计。Solenne Costard：审稿与编辑、可视化、监督、方法学研究、概念设计。Francisco Zagmutt：撰写 – 审稿与
利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益和个人关系：
北美肉类研究所为所有作者提供了研究经费支持。赞助商未参与研究设计、数据收集、数据分析、数据解释或本手稿的撰写。EpiX Analytics的Francisco Zagmutt、Solenne Costard、Jane Pouzou和Daniel Taylor均为该公司员工。
