Blogpost
Swab de bijenkast
In de laatste anderhalf jaar heeft vrijwel iedereen kennis gemaakt met de swab, het speciale wattenstaafje waarmee testmateriaal wordt afgenomen. Wij hebben onderzoek gedaan naar het gebruik van swabs, om hiermee ziekteverwekkers van de honingbij aan te tonen. De swab past niet in de monddelen van de bij, maar we kunnen wel in de bijenkast swabben. Deze bemonsteringsmethode is eenvoudig en niet-destructief.
Foto: Swab nemen van bovenlatjes broedkamerraam (Foto: Giovanni Formato)
Tijdens het bestuderen van de kleine bijenkastkever (KBK), ontdekten we dat de kevers op specifieke plekken in de kast poepen. Deze poep geeft, net als een vingerafdruk op een “plaats delict”, aan of de kever aanwezig is geweest of wellicht nog in de bijenkast aanwezig is. Voor het aantonen van KBK wordt gewoonlijk een visuele beoordeling van honingbijenvolken gebruikt om zo de kevers op te sporen. Dit is echter lastig, tijdrovend, belastend voor het bijenvolk en heeft een laag slagingskans (Cornelissen & Neumann, 2018). Het nemen van swabs zou veel tijd kunnen schelen, en is mogelijk ook nauwkeuriger. In ons onderzoek hebben we gekeken of KBK poep aan de swab hecht en of dat genetisch materiaal (DNA) kan worden aangetoond op de swab en dus in de poep van de KBK. De resultaten zijn gepubliceerd in het Journal of Apicultural Research (van Gent & Cornelissen, 2021).
Real-time PCR
Een veelvuldig gebruikte techniek om genetisch materiaal zoals DNA aan te tonen, is de zogenaamde real-time PCR. Bij een real-time PCR-reactie wordt een specifiek stukje genetisch materiaal van een organisme (in ons geval KBK) dusdanig vaak vermenigvuldigd zodat het kan worden aangetoond. Deze PCR-test is bijzonder specifiek en toont ook kleine hoeveelheden genetisch materiaal van bijvoorbeeld ziekteverwekkers aan. Voordat het genetisch materiaal echter kan worden vermenigvuldigd, dient het eerst uit de cellen vrijgemaakt te worden. Dit wordt de DNA extractie of RNA extractie genoemd. (Micro)organismen bevatten DNA als genetisch materiaal en virussen bevatten meestal RNA als genetisch materiaal.
De real-time PCR vindt plaats in een klein reactievaatje waarin zich de benodigde reagentia met primers en probe bevinden. Deze primers zijn zo ontwikkeld dat ze alleen binden op een specifiek stukje van het DNA van KBK. Naast primers bevinden zich ook een probe in de reactiemix, maar hieraan is een fluorfoor gekoppeld dat een lichtsignaal kan uitstralen. De PCR-reactie bestaat uit een drietal stappen: denaturatie, binding en elongatie. De stappen worden tot wel 40x herhaald; deze herhalingen worden cycli genoemd. Tijdens elke cyclus wordt het genetisch materiaal verdubbeld; dit zorgt ervoor dat de hoeveelheid genetisch materiaal exponentieel groeit. Tijdens elke cyclus meten we tegelijkertijd het uitgezonden lichtsignaal van de probes. Hoe sneller en sterker het lichtsignaal wordt gemeten, hoe meer probes er gebonden zijn en hoe meer genetisch materiaal van de KBK aanwezig is in de reactiemix.
De Ct waarde geeft het aantal Cycli weer waarin het uitgezonden lichtsignaal boven de drempel, in Engels Threshold, uitkomt. De negatieve controle heeft een Ct 40.
We hebben een gevoelige real-time PCR-test die swabs van de buitenkant (zie linker kolom: exoskeleton) en de buikinhoud (gut) van de kever aan kan tonen met Ct 24 en 16. In de poep op papier, of via papier en buisje op de swab, vinden we ook een positief signaal van de KBK. De Ct waarden zijn in poep hoger, omdat poep weinig genetische materiaal van KBK bevat.
Kleine bijenkastkever aantonen met PCR-test
Nu is de vraag natuurlijk of we dit ook in een praktijksituatie kunnen aantonen? Is het mogelijk om de aanwezigheid van de kleine bijenkastkever op basis van swabmonsters in bijenvolken aan te tonen? Ook hier doen we onderzoek naar, waarmee we in 2019 zijn gestart. In samenwerking met onderzoekers uit Italië en Zwitserland hebben we bijenkasten opzettelijk besmet met 1, 10 of 100 KBKs. Uiteraard gebeurde deze besmetting onder speciale omstandigheden, waardoor geen enkel beestje kon ontsnappen. Vervolgens hebben we op bepaalde dagen en op 4 verschillende plekken van de bijenkast een swabmonster genomen. De resultaten zijn verassend en het ziet ernaar uit dat we op enkele swabs, al na 1 dag, genetisch materiaal van een KBK kunnen aantonen. Komende seizoenen richten we ons op vervolgonderzoek, waarbij we gaan kijken of dit in het veld ook toepasbaar is. We zullen hiervoor wederom samenwerken met onze collega’s in Italië en hier in de toekomst nog uitgebreid over berichten.
Kunnen we ook andere bijenziekten aantonen met swabs?
Ondertussen zijn wij van de BU Biointeracties & Plantgezondheid aan het onderzoeken of het gebruik van swabs ook werkt om andere ziekten en pathogenen in de bijenkast aan te tonen. Voor bijvoorbeeld Nosema sp. lijkt dit mogelijk beperkt te zijn tot werkelijke ziektegevallen, als er klinische symptomen zoals diarree optreden. Omdat gezonde bijenvolken erg goed zijn in poetsen en het schoonhouden van de kast en vooral ook omdat nosema een inwendige parasiet is, is het onwaarschijnlijk dat een latente besmetting met een nosema-soort middels het swabben van kastonderdelen kan worden aangetoond.
Voor andere bijenziekten zou dit wel eens beter kunnen uitpakken. Bijenvolken zouden wellicht met swabs bemonsterd kunnen worden op ziekteverwekkers zoals Paenibacillus larvae, dat Amerikaans vuilbroed veroorzaakt. Dit zou tijd kunnen besparen bijvoorbeeld bij screening na een uitbraak of ten behoeve van een monitoringsstudie. Bovendien hoeft er geen materiaal uit bijenvolken genomen te worden, waardoor de gevolgen voor bemonsterde volken minimaal zijn.
Nationaal Referentie Laboratorium bijenziekten
Het Nationaal Referentie Laboratorium bijenziekten is een samenwerking tussen Wageningen Plant Research (waar de auteurs werkzaam zijn) en Wageningen Bioveterinary Research (WBVR). Dit laatste instituut heeft al veel ervaring met het gebruik van swabs voor andere dierziektes. Zij testen swabmonsters op onder andere vogelgriep, maar ook COVID-19 en kunnen dus bij een uitbraak grote aantallen monsters snel en betrouwbaar testen. Mogelijk kunnen we in de toekomst bij voldoende vraag vanuit de sector ook swabmonsters op bijenziekten testen. Voorlopig gaan we dus ook door met dit onderzoek en verkennen wij de mogelijkheden om de techniek verder te implementeren ten behoeve van bijengezondheid.
Referenties:
- Cornelissen, B., Neumann, P., (2018) How to Catch a Small Beetle: Top Tips for Visually Screening Honey Bee Colonies for Small Hive Beetles, Bee World, 95:3, 99-102
- van Gent-Pelzer, M., & Cornelissen, B (2021) Detection of small hive beetle: frass as a source of DNA . Journal of Apicultural Research, Published online: 18 May 2021a