ISO 23418:2022
(Main)Microbiology of the food chain — Whole genome sequencing for typing and genomic characterization of bacteria — General requirements and guidance
Microbiology of the food chain — Whole genome sequencing for typing and genomic characterization of bacteria — General requirements and guidance
This document specifies the minimum requirements for generating and analysing whole genome sequencing (WGS) data of bacteria obtained from the food chain. This process can include the following stages: a) handling of bacterial cultures; b) axenic genomic DNA isolation; c) library preparation, sequencing, and assessment of raw DNA sequence read quality and storage; d) bioinformatics analysis for determining genetic relatedness, genetic content and predicting phenotype, and bioinformatics pipeline validation; e) metadata capture and sequence repository deposition; f) validation of the end-to-end WGS workflow (fit for purpose for intended application). This document is applicable to bacteria isolated from: — products intended for human consumption; — products intended for animal feed; — environmental samples from food and feed handling and production areas; — samples from the primary production stage.
Microbiologie de la chaîne alimentaire — Séquençage de génome entier pour le typage et la caractérisation génomique des bactéries — Exigences générales et recommandations
Le présent document spécifie les exigences minimales pour générer et analyser des données de séquençage de génome entier (WGS) de bactéries provenant de la chaîne alimentaire. Ce processus peut comprendre les étapes suivantes: a) manipulation des cultures bactériennes; b) isolement de l’ADN génomique axène; c) préparation de la librairie, séquençage et évaluation de la qualité et du stockage des lectures de séquences brutes d’ADN; d) analyse bioinformatique visant à déterminer la parenté génétique et le contenu génétique, à prédire le phénotype et à valider le pipeline bioinformatique; e) capture des métadonnées et dépôt dans des bases de données de séquences; f) validation du processus de WGS de bout en bout (adapté à l’application prévue). Le présent document est applicable aux bactéries isolées à partir de ce qui suit: — des produits destinés à la consommation humaine; — des produits destinés à l’alimentation animale; — des échantillons environnementaux prélevés dans des zones de production et de manipulation de produits alimentaires et d’aliments pour animaux; — des échantillons de production primaire.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 23418
First edition
2022-06
Microbiology of the food chain —
Whole genome sequencing for typing
and genomic characterization of
bacteria — General requirements and
guidance
Microbiologie de la chaîne alimentaire — Séquençage de génome
entier pour le typage et la caractérisation génomique des bactéries —
Exigences générales et recommandations
Reference number
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ISO 23418:2022(E)
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .v
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 6
4.1 General . 6
4.2 Laboratory operation: sample preparation and sequencing . 6
4.3 Bioinformatics analysis . 7
4.3.1 General . 7
4.3.2 SNP analyses . 7
4.3.3 MLST analyses . 7
4.3.4 Kmer distance analysis . 7
4.4 Metadata formats and sequence repository deposition . 7
4.5 Validation and verification of WGS workflow . 8
5 General laboratory guidance . 8
5.1 Bacterial isolation and DNA extraction . 8
5.2 Laboratory environment . 8
5.3 Standard operating procedures and nonconforming work . 8
5.4 Laboratory information management system . 8
5.5 Laboratory competence. 8
6 Laboratory operations . .9
6.1 Sample preparation and storage . 9
6.2 Bacterial isolates . 9
6.3 DNA isolation . 9
6.4 Library preparation and sequencing . 9
6.4.1 Library preparation . 9
6.4.2 DNA sequencing . 10
6.4.3 Use of controls . 10
6.4.4 Assessing raw read data quality . 10
6.4.5 Sample and data storage and retention . 10
7 Bioinformatic data analysis .11
7.1 Requirements for software and bioinformatic pipelines used for data analysis . 11
7.2 Logging and documentation . 11
7.3 Quality assessments . 11
7.4 SNP analyses .12
7.5 MLST analyses (cgMLST and wgMLST) .12
7.6 Target gene detection .13
7.7 Phylogenetic tree or dendrogram generation. 13
7.8 Metrics and log files .13
7.9 Interpreting and reporting the results of bioinformatics analyses .13
7.9.1 Interpreting results from bioinformatics pipelines .13
7.9.2 Reporting genomic analysis results . 14
8 Metadata .14
8.1 General . 14
8.2 Metadata interoperability and future-proofing . 14
8.2.1 General . 14
8.2.2 Ontologies . 14
8.2.3 ISO WGS Slim . 14
8.3 Formatting metadata using this document . 15
8.4 Metadata associated with sample collection . 15
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ISO 23418:2022(E)
8.5 Metadata associated with the isolate . 16
8.6 Metadata associated with the sequence . 17
9 Sequence repositories .19
10 Validation and verification .20
10.1 Validation . 20
10.1.1 General .20
10.1.2 Validation of laboratory operations . 21
10.1.3 Validation of the bioinformatics pipeline . 21
10.1.4 Validation of the end-to-end workflow . 22
10.2 Verification . . 22
10.2.1 General .22
10.2.2 Verification of laboratory operations . 22
10.2.3 Verification of the bioinformatics pipeline .22
Annex A (informative) Development of quality metrics and use of controls .24
Annex B (informative) Laboratory contact information fields .29
Annex C (informative) Geographic location of sample collection fields .31
Annex D (informative) Isolate passage history fields .32
Annex E (informative) Antibiogram results and methods fields .33
Annex F (informative) Virulence factor detection and methods fields .35
Annex G (informative) Sequence quality control metrics .36
Annex H (informative) Metadata specification .37
Annex I (informative) Instructions for ontology slim integration by software developers .40
Bibliography . 44
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ISO 23418:2022(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO’s adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 34, Food products, Subcommittee SC 9,
Microbiology, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical
Committee CEN/TC 463, Microbiology of the food chain, in accordance with the Agreement on technical
cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
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ISO 23418:2022(E)
Introduction
Next generation sequencing (NGS) provides rapid, economical and high-throughput access to
microbial whole genome sequences and is being applied to an expanding number of problems in food
microbiology. Whole genome sequences are representations of the biological potential of the sequenced
organism at single base resolution. Whole genome sequencing (WGS) offers significant advantages over
existing technologies (e.g. serotyping, pulsed field gel electrophoresis, antibiotic resistance phenotype)
for many applications. WGS-based analyses are used by public health laboratories to detect outbreaks,
and to detect mutations, genes and other genetic features to characterize virulence and survival
potential. Within the food industry, there is interest in using whole genome sequences to characterize
bacterial isolates from ingredients and environmental surfaces, to better understand their origin and
ecology, and to update procedures to reduce risk. Some companies have developed, or are developing,
the capacity to collect and analyse whole genome sequence data. Others are turning to third-party
laboratories to perform these services, as they have done for other microbiological analyses.
This document provides guidance for both the laboratory and bioinformatic components of whole
genome sequences and associated metadata for bacterial foodborne microorganisms sampled along
the food chain (e.g. ingredients, food, feed, production environment). Although microbiology of the
food chain includes viruses and fungi, this document is only intended for bacteria. This document is
intended to be applicable to all currently available next generation DNA sequencing technologies. It
may be applied to analysis of whole genome sequence data with proprietary, open-source or custom
software. It is not intended to specify sequencing chemistries, analytical methods or software. This
document defines laboratory, data and metadata stewardship practices to ensure that analyses are
clearly reported, transparent and open to inquiry. This document is for use by laboratories to develop
their management systems for quality and technical operations. Laboratory customers and regulatory
authorities can also use it in confirming or recognizing the competence of laboratories. This document
can also be applied in other domains (e.g. environment, human health, animal health).
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 23418:2022(E)
Microbiology of the food chain — Whole genome
sequencing for typing and genomic characterization of
bacteria — General requirements and guidance
WARNING — In order to safeguard the health of laboratory personnel, it is essential that
handling of bacterial cultures is only undertaken in properly equipped laboratories, under the
control of a skilled microbiologist, and that great care is taken in the disposal of all incubated
materials. Persons using this document should be familiar with normal laboratory practice.
This document does not purport to address all safety aspects, if any, associated with its use. It is
the responsibility of the user to establish appropriate safety and health practices.
1 Scope
This document specifies the minimum requirements for generating and analysing whole genome
sequencing (WGS) data of bacteria obtained from the food chain. This process can include the following
stages:
a) handling of bacterial cultures;
b) axenic genomic DNA isolation;
c) library preparation, sequencing, and assessment of raw DNA sequence read quality and storage;
d) bioinformatics analysis for determining genetic relatedness, genetic content and predicting
phenotype, and bioinformatics pipeline validation;
e) metadata capture and sequence repository deposition;
f) validation of the end-to-end WGS workflow (fit for purpose for intended application).
This document is applicable to bacteria isolated from:
— products intended for human consumption;
— products intended for animal feed;
— environmental samples from food and feed handling and production areas;
— samples from the primary production stage.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
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ISO 23418:2022(E)
3.1
adapter sequence
DNA with a known sequence that is added to the end of a DNA library fragment to facilitate the
sequencing process (e.g. annealing to a flow cell)
3.2
annotation
process of identifying genes and other features on genome assemblies (3.4)
3.3
antibiogram
summary of antimicrobial susceptibility testing results performed for a specific microorganism,
usually represented in tabular form
3.4
assembly
output from process of aligning and merging sequencing reads (3.38) into larger contiguous sequences
(contigs (3.10))
3.5
base calling
process of assigning nucleotides and quality scores to positions in sequencing reads (3.38)
3.6
bioinformatics
collection, storage and analysis of biological data including sequences
3.7
bioinformatics pipeline
individual programs, scripts or pieces of software linked together, where output from one program is
used as input for the next step in data processing
3.8
carryover-contamination
sample contamination linked to previous experiments, transferred to the current analysis (e.g.
carryover-contamination from amplification products in prior polymerase chain reaction (PCR)
experiments to the current PCR analysis, or carryover-contamination of previously sequenced samples
from one sequencing run to another)
3.9
Chemical Entities of Biological Interest Ontology
ChEBI
ontology (3.35) for describing small chemical compounds
3.10
contig
contiguous stretch of DNA sequence that results from the assembly (3.4) of smaller, overlapping DNA
sequence reads (3.38)
3.11
controlled vocabulary
finite set of values that represent the only allowed values for a data item
[SOURCE: ISO 11238:2018, 3.18, modified — Note 1 to entry deleted.]
3.12
coverage
number of times that a given base position is read in a sequencing run
Note 1 to entry: The number of reads (3.38) that cover a particular position.
2
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ISO 23418:2022(E)
[SOURCE: ISO 20397-2:2021, 3.6, modified — Admitted term “coverage depth” deleted.]
3.13
cross-contamination
contamination of a sample (bacterial isolate (3.23) or DNA) with other samples during the preparation
of a sequencing run
3.14
DNA sample
portion of DNA extracted from the processed sample
3.15
draft assembly
de novo genome assembly (3.4) consisting of contigs (3.10) with no implied order, typically generated
using whole genome shotgun sequencing with a short-read technology
3.16
Environment Ontology
EnvO
ontology (3.35) for describing environmental features and habitats
3.17
FoodEx2 Ontology
FoodEx2
standardized food classification and description system developed by the European Food Safety
Authority (EFSA)
3.18
Food Ontology
FoodOn
ontology (3.35) for describing food products, animal feed and food processing
3.19
Gazetteer Ontology
GAZ
ontology (3.35) for describing geographical locations
3.20
index
oligonucleotide sequences used in the process of library preparation to tag or barcode DNA from
specific samples, so that multiple samples (i.e. multiple libraries (3.25)) can be combined (multiplexed)
in a pool of libraries and analysed in a single sequencing reaction
3.21
International Nucleotide Sequence Database Collaboration
INSDC
initiative operated by the DNA Database of Japan (DDBJ), the European Molecular Biology Laboratory,
European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) and the National Center for Biotechnology Information
(NCBI)
3.22
International Organization for Standardization whole genome sequencing slim
ISO WGS Slim
ontology (3.35) slim containing interoperable fields and terms pertaining to the use of WGS (3.49) for
microbiology of the food chain
3.23
isolate
population of bacterial cells in pure culture derived from a single strain (3.45)
3
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ISO 23418:2022(E)
3.24
kmer
possible sequence of length k that is contained in a whole genome sequence
3.25
library
collection of genomic DNA fragments from a single isolate (3.23) intended for determining genome
sequence(s)
Note 1 to entry: A collection of libraries, each of a single isolate, is called a “pool of libraries” and is loaded on a
sequencer to be analysed. This multiplexing of libraries would still provide the result for a single isolate if unique
indices are used for each individual single isolate’s library preparation.
Note 2 to entry: A library of mixed DNA, i.e. originating from a mixture of multiple species, can be made. However,
this is not within the scope of this document as this refers to metagenomics sequencing.
3.26
management system
quality, administrative and technical systems that govern the operations of an organization
Note 1 to entry: For the purposes of this document, “organization” refers to the laboratory.
3.27
mapping
use of software to align sequencing reads (3.38) to reference sequences
3.28
metadata
data that defines and describes other data
[SOURCE: ISO/IEC 11179-1:2015, 3.2.16]
3.29
minimal data for matching
MDM
information required to describe the sample source and provenance of a genomic sequence, as defined
[1]
by the Global Microbial Identifier , and implemented by the International Nucleotide Sequence Database
Collaboration (3.21)
3.30
multi-locus sequence typing
MLST
method of genomic analysis that identifies nucleotide variants within predefined sets of loci
Note 1 to entry: Originally used for seven loci, it is now also applied to either core genome loci for cgMLST or
whole genome loci for wgMLST.
3.31
N50
length (N) such that sequence contigs (3.10) of N or longer include half the bases in the assembly (3.4)
3.32
NCBITaxon
automatic translation of the National Center for Biotechnology Information (NCBI) taxonomy database
into obo/owl
3.33
NG50
length (N) of DNA such that sequence contigs (3.10) of N or longer include half the bases in the genome
4
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ISO 23418:2022(E)
3.34
Open Biological and Biomedical Ontology Foundry
OBO Foundry
collection of ontologies (3.35) created by a collective of ontology developers that are committed to
collaboration and adherence to shared principles
3.35
ontology
controlled vocabulary (3.11) arranged in a hierarchy, where the terms are connected by logical
relationships
3.36
ontology slim
set of ontology fields and terms annotated as part of a particular collection, often for a specific purpose,
which may be extracted to create a file distinct from the original ontology (3.35)
3.37
Phred sequence quality score
Q
measure of the probability (P) that a base is incorrectly assigned at a given position in the sequence
expressed as:
QP=−10 lg
Note 1 to entry: A score of Q30 indicates that there is a 1 in 1 000 chance that a base is incorrectly assigned (i.e.
the base call is 99,9 % accurate).
3.38
read
nucleotide sequence inferred from a fragment of DNA or RNA
3.39
sequence repository
database in which whole genome sequencing (3.49) datasets are stored and managed
Note 1 to entry: A public repository allows unrestricted access to the data, while a private or federated repository
restricts access to the data.
3.40
sequencing replicate
sequencing a different colony from the same isolate (3.23) obtained from the same sample
material, to assess biological variation
3.41
sequencing replicate
resequencing of the same biological sample or library (3.25) to assess sequence variation
due to instrumentation and protocol
3.42
serotype
classification scheme based on the antigenic protein detection or sequence-based detection of genes
encoding bacterial surface molecules
3.43
single nucleotide polymorphism
SNP
single nucleotide variant (3.44) that passes a particular quality or frequency threshold
5
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ISO 23418:2022(E)
3.44
single nucleotide variant
SNV
differences between the nucleotides at the same g
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 23418
Première édition
2022-06
Microbiologie de la chaîne
alimentaire — Séquençage de
génome entier pour le typage et
la caractérisation génomique des
bactéries — Exigences générales et
recommandations
Microbiology of the food chain — Whole genome sequencing
for typing and genomic characterization of bacteria — General
requirements and guidance
Numéro de référence
ISO 23418:2022(F)
© ISO 2022
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ISO 23418:2022(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
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CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
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ISO 23418:2022(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction . vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe. 7
4.1 Généralités . 7
4.2 Opérations réalisées en laboratoire: préparation et séquençage de l’échantillon . 7
4.3 Analyse bioinformatique . 7
4.3.1 Généralités . 7
4.3.2 Analyses des SNP . 8
4.3.3 Analyses des MLST . 8
4.3.4 Analyse de la distance k-mer . 8
4.4 Formats de métadonnées et dépôt dans la base de données de séquences . 8
4.5 Validation et vérification du processus de WGS . 8
5 Recommandations générales pour le laboratoire . 9
5.1 Isolement bactérien et extraction de l’ADN . 9
5.2 Environnement du laboratoire . 9
5.3 Procédure opérationnelles normalisées et travaux non conformes . 9
5.4 Système de management de l’information des laboratoires . 9
5.5 Compétence du laboratoire . 9
6 Opérations du laboratoire .10
6.1 Préparation et stockage des échantillons . 10
6.2 Isolats bactériens . 10
6.3 Isolement de l’ADN . 10
6.4 Préparation de la librairie et séquençage . 10
6.4.1 Préparation de la librairie . 10
6.4.2 Séquençage de l’ADN . 11
6.4.3 Utilisation de contrôles . 11
6.4.4 Évaluation de la qualité des données de lectures brutes . 11
6.4.5 Stockage et rétention des échantillons et des données .12
7 Analyse bioinformatique des données .12
7.1 Exigences relatives aux pipelines et logiciels bioinformatiques utilisés pour
l’analyse des données.12
7.2 Connexion et documentation .12
7.3 Évaluations de qualité . .12
7.4 Analyses des SNP . 14
7.5 Analyses des MLST (cgMLST et wgMLST) . 14
7.6 Détection de gènes cibles . 14
7.7 Génération d’arbre phylogénétique ou de dendrogramme . 14
7.8 Métriques et fichiers journaux . 15
7.9 Interprétation et consignation des résultats des analyses bioinformatiques .15
7.9.1 Interprétation des résultats des pipelines bioinformatiques .15
7.9.2 Consignation des résultats des analyses génomiques .15
8 Métadonnées .16
8.1 Généralités . 16
8.2 Interopérabilité et pérennité des métadonnées . 16
8.2.1 Généralités . 16
8.2.2 Ontologies . 16
8.2.3 ISO WGS Slim . 16
8.3 Formatage des métadonnées au moyen du présent document . 17
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8.4 Métadonnées associées à la collecte d’échantillons . 17
8.5 Métadonnées associées à l’isolat . 18
8.6 Métadonnées associées à la séquence . 20
9 Bases de données de séquences .22
10 Validation et vérification .22
10.1 Validation .22
10.1.1 Généralités .22
10.1.2 Validation des opérations de laboratoire . 24
10.1.3 Validation du pipeline bioinformatique . 24
10.1.4 Validation du processus de bout en bout . 25
10.2 Vérification . . 26
10.2.1 Généralités . 26
10.2.2 Vérification des opérations de laboratoire . 26
10.2.3 Vérification du pipeline bioinformatique . 26
Annexe A (informative) Élaboration de métriques de qualité et utilisation de contrôles .27
Annexe B (informative) Champs de coordonnées du laboratoire .33
Annexe C (informative) Champs de localisation géographique de la collecte d’échantillon .35
Annexe D (informative) Champs d’historique de repiquage de l’isolat .36
Annexe E (informative) Champs de méthodes et de résultats pour l’antibiogramme .37
Annexe F (informative) Champs de détection des facteurs de virulence et de méthodes .39
Annexe G (informative) Métriques de contrôle qualité des séquences .40
Annexe H (informative) Spécifications des métadonnées .41
Annexe I (informative) Instructions pour l’intégration de l’ontologie Slim
par les développeurs de logiciels . 44
Bibliographie .49
iv
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ISO 23418:2022(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 34, Produits alimentaires, sous-comité
SC 9, Microbiologie, en collaboration avec le comité technique CEN/TC 463, Microbiologie de la chaîne
alimentaire, du Comité européen de normalisation (CEN) conformément à l’Accord de coopération
technique entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
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ISO 23418:2022(F)
Introduction
Le séquençage à haut débit (NGS, next generation sequencing) permet un accès rapide, économique, et
à haut débit à des séquences de génomes microbiens entiers et est appliqué en réponse à un nombre
croissant de problèmes dans le secteur de la microbiologie des aliments. Les séquences de génomes
entiers sont des représentations du potentiel biologique de l’organisme séquencé avec une résolution
à la base. Le séquençage de génomes entiers (WGS) offre des avantages significatifs par rapport aux
technologies existantes (par exemple, sérotypage, électrophorèse sur gel en champ pulsé, phénotype
de résistance aux antibiotiques) dans de nombreuses applications. Les analyses basées sur le WGS
sont utilisées par les laboratoires de santé publique pour détecter les épidémies, ainsi que pour
détecter les mutations, gènes et autres éléments génétiques caractérisant la virulence et le potentiel
de survie. L’industrie alimentaire s’intéresse à l’utilisation de séquences de génomes entiers pour
caractériser des isolats bactériens provenant d’ingrédients et de surfaces environnementales, afin de
mieux comprendre leur origine et leur écologie, et d’actualiser les modes opératoires dans le but de
réduire le risque. Des sociétés ont développé ou développent actuellement leur capacité de collecte et
d’analyse de données de séquences de génomes entiers. D’autres confient ces opérations techniques à
des laboratoires tiers, comme elles le font pour d’autres analyses microbiologiques.
Le présent document fournit des recommandations pour les parties à la fois de laboratoire et de
bioinformatique des séquences de génomes entiers, ainsi que pour les métadonnées associées relatives
aux micro-organismes bactériens d’origine alimentaire échantillonnés tout au long de la chaîne
alimentaire (par exemple, ingrédients, produits alimentaires, aliments pour animaux, environnement
de production). Bien que la microbiologie de la chaîne alimentaire comprenne les virus et les
champignons, le présent document concerne uniquement les bactéries. Le présent document est destiné
à être applicable à toutes les technologies disponibles actuellement de séquençage d’ADN. Il peut être
appliqué à l’analyse des données de séquences de génomes entiers au moyen d’un logiciel commercial,
libre de droits ou personnalisé. Il n’a pas vocation à spécifier les chimies de séquençage, les méthodes
analytiques, ni le logiciel d’analyse. Le présent document définit les bonnes pratiques de laboratoire,
de gestion des données et des métadonnées, afin de s’assurer que les analyses sont transparentes,
clairement consignées dans un rapport et utilisables dans des investigations. Le présent document est
destiné à être utilisé par les laboratoires pour le développement de leurs systèmes de management de
la qualité et de leurs opérations techniques. Les clients des laboratoires et les autorités réglementaires
peuvent également l’utiliser pour confirmer ou reconnaître la compétence des laboratoires. Le présent
document peut aussi être appliqué à d’autres domaines (par exemple, environnement, santé humaine,
santé animale).
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NORME INTERNATIONALE ISO 23418:2022(F)
Microbiologie de la chaîne alimentaire — Séquençage
de génome entier pour le typage et la caractérisation
génomique des bactéries — Exigences générales et
recommandations
AVERTISSEMENT — Afin de protéger la santé du personnel de laboratoire, il est essentiel que
la manipulation des cultures bactériennes soit effectuée uniquement dans des laboratoires
dotés d’un équipement approprié, sous le contrôle d’un microbiologiste expérimenté, et qu’un
grand soin soit apporté à l’élimination de l’ensemble des matériaux ayant servi à l’incubation.
Il convient que les utilisateurs du présent document connaissent les pratiques courantes de
laboratoire. Le présent document ne prétend pas couvrir tous les aspects de sécurité liés, le cas
échéant, à son utilisation. Il incombe à l’utilisateur de mettre en place des pratiques de santé et
de sécurité appropriées.
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les exigences minimales pour générer et analyser des données de
séquençage de génome entier (WGS) de bactéries provenant de la chaîne alimentaire. Ce processus peut
comprendre les étapes suivantes:
a) manipulation des cultures bactériennes;
b) isolement de l’ADN génomique axène;
c) préparation de la librairie, séquençage et évaluation de la qualité et du stockage des lectures de
séquences brutes d’ADN;
d) analyse bioinformatique visant à déterminer la parenté génétique et le contenu génétique, à prédire
le phénotype et à valider le pipeline bioinformatique;
e) capture des métadonnées et dépôt dans des bases de données de séquences;
f) validation du processus de WGS de bout en bout (adapté à l’application prévue).
Le présent document est applicable aux bactéries isolées à partir de ce qui suit:
— des produits destinés à la consommation humaine;
— des produits destinés à l’alimentation animale;
— des échantillons environnementaux prélevés dans des zones de production et de manipulation de
produits alimentaires et d’aliments pour animaux;
— des échantillons de production primaire.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
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ISO 23418:2022(F)
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
adaptateur
ADN possédant une séquence connue, qui est ajouté à l’extrémité d’un fragment de la librairie d’ADN afin
de faciliter le procédé de séquençage (par exemple, appariement sur la cellule en flux de séquençage)
3.2
annotation
procédé d’identification des gènes et autres caractéristiques sur des assemblages (3.4) génomiques
3.3
antibiogramme
synthèse des résultats des essais de sensibilité aux agents antimicrobiens réalisés pour un micro-
organisme spécifique, généralement représenté sous forme de tableau
3.4
assemblage
produit du procédé d’alignement et de fusion des séquences nucléotidiques lues ou lectures (3.38) en
séquences contiguës plus longues (contigs (3.10))
3.5
attribution des bases
base calling
procédé consistant à affecter des nucléotides et des scores de qualité à des emplacements dans les
lectures (3.38)
3.6
bioinformatique
collecte, stockage et analyse de données biologiques, y compris des séquences
3.7
pipeline bioinformatique
programmes individuels, scripts ou éléments de logiciels liés ensemble, dans lesquels le produit d’un
programme est utilisé comme entrée pour l’étape suivante de traitement des données
3.8
intercontamination
contamination des échantillons due à de précédentes analyses, transférée à l’analyse en cours
(par exemple, intercontamination de produits d’amplification de précédentes analyses de réaction
de polymérisation en chaîne (PCR) à l’analyse PCR en cours, ou intercontamination d’échantillons
séquencés précédemment d’un cycle de séquençage à un autre)
3.9
Chemical Entities of Biological Interest (ontologie)
ChEBI
ontologie (3.35) utilisée pour la description de petits composés chimiques
3.10
contig
fragment contigu de séquence d’ADN résultant de l’assemblage (3.4) de lectures (3.38) de séquences
d’ADN plus petites se chevauchant
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3.11
vocabulaire contrôlé
jeu fini de valeurs qui correspondent aux seules valeurs admises pour un élément de données
[SOURCE: ISO 11238:2018, 3.18, modifié — La Note 1 à l’article a été supprimée.]
3.12
couverture
nombre de fois qu’une position de base donnée est lue dans un cycle de séquençage
Note 1 à l'article: Nombre de lectures (3.38) qui couvrent une position particulière.
[SOURCE: ISO 20397‑2:2021, 3.6, modifié — Le terme admis «profondeur de couverture» a été
supprimé.]
3.13
contamination croisée
contamination d’un échantillon (isolat (3.23) bactérien ou ADN) avec d’autres échantillons au cours de
la préparation d’une série d’échantillons d’ADN en vue de leur séquençage
3.14
échantillon d’ADN
portion d’ADN extraite de l’échantillon traité
3.15
assemblage préliminaire
assemblage (3.4) de génome de novo composé de contigs (3.10) sans ordre implicite, généralement
obtenu par séquençage tronqué de génome entier avec une technologie de séquençage générant des
lectures courtes
3.16
Environment Ontology
EnvO
ontologie (3.35) utilisée pour la description des caractéristiques environnementales et des habitats
3.17
FoodEx2 (ontologie)
FoodEx2
classification alimentaire normalisée et système de description développé par l’Autorité européenne de
sécurité des aliments (EFSA)
3.18
Food Ontology
FoodOn
ontologie (3.35) utilisée pour la description des produits alimentaires, des aliments pour animaux et de
la transformation des aliments
3.19
Gazetteer (ontologie)
GAZ
ontologie (3.35) utilisée pour la description des localisations géographiques
3.20
index
séquences oligonucléotidiques utilisées dans le procédé de préparation de librairies pour étiqueter
ou marquer par code‑barres l’ADN d’échantillons spécifiques afin de pouvoir combiner (multiplexer)
plusieurs échantillons (c’est-à-dire plusieurs librairies (3.25)) dans un groupe de librairies et de les
analyser au cours d’une seule réaction de séquençage
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3.21
International Nucleotide Sequence Database Collaboration
INSDC
initiative conduite par la Base de données d’acides nucléiques du Japon (DDBJ), l’Institut européen de
bioinformatique du Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL-EBI) et le National Center for
Biotechnology Information (NCBI)
3.22
séquençage de génome entier slim de l’Organisation internationale de normalisation
ISO WGS Slim
ontologie (3.35) slim contenant des champs interopérables et des termes relatifs à l’utilisation du WGS
(3.49) dans le secteur de la microbiologie de la chaîne alimentaire
3.23
isolat
population de cellules bactériennes en culture pure dérivée d’une souche (3.45) unique
3.24
k-mer
séquence possible de longueur k contenue dans une séquence de génome entier
3.25
librairie
collection de fragments d’ADN génomique provenant d’un isolat (3.23) unique, destinée à déterminer la
ou les séquences du génome
Note 1 à l'article: Une collection de librairies, chacune d’elle provenant d’un isolat unique, est appelée «groupe de
librairies» et est transférée dans un séquenceur en vue d’être analysée. Ce multiplexage de librairies permettrait
tout de même d’obtenir le résultat correspondant à un seul isolat si des index uniques étaient utilisés pour la
préparation de la librairie de chaque isolat unique.
Note 2 à l'article: Une librairie d’ADN mixte, c’est-à-dire provenant d’un mélange de plusieurs espèces, peut être
constituée. Cependant, ce type de librairie fait référence au séquençage métagénomique et est donc exclu du
domaine d’application du présent document.
3.26
système de management
systèmes qualité, administratifs et techniques qui gouvernent les opérations d’un organisme
Note 1 à l'article: Pour les besoins du présent document, l’« organisme » désigne le laboratoire.
3.27
alignement
utilisation d’un logiciel pour aligner les lectures (3.38) sur des séquences de référence
3.28
métadonnées
données qui définissent et décrivent d’autres données
[SOURCE: ISO/IEC 11179‑1:2015, 3.2.16]
3.29
données minimales pour appariement
MDM
informations nécessaires pour décrire la source de l’échantillon et la provenance d’une séquence
[1]
génomique, comme défini par le Global Microbial Identifier, mises en œuvre par l’International
Nucleotide Sequence Database Collaboration (3.21)
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3.30
typage par séquençage multilocus
MLST
méthode d’analyse génomique visant à identifier les variants nucléotidiques au sein d’ensembles
prédéfinis de loci
Note 1 à l'article: Utilisé à l’origine pour sept loci, il est désormais appliqué à d’autres loci de la partie commune
du génome des souches pour la cgMLST ou aux loci du gén
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.