Use of the real time TAQMAN®-PCR for detection of Babesia bovis and Babesia bigemina infection in dairy farms of Puerto Rico

Abstract

The dairy industry constitutes an important resource to the socioeconomically development of Puerto Rico. It is the main agricultural enterprise supporting more than 25,000 employees and producing nearly $215 million during the fiscal year 2010 (26% of the total agriculture revenue. However, the production and stability of our dairy industry is challenged by hemoparasitic diseases like babesiosis, a vector borne disease transmitted by the cattle fever tick (Rhipicephalus microplus), that result in economical and health repercussions to the dairy farms. Fast and efficient identification of cattle babesiosis can prevent or decrease the dissemination of the disease, and consequently allow for early control and proper treatment. The present study evaluates the efficiency of a multiplex Real Time Taqman®- PCR technique as a laboratory diagnostic test for cattle babesiosis, compared with conventional detection techniques currently used (immunoassays-ELISA; conventional end point PCR). The prevalence of Babesia bovis and B.bigemina in different cattle ranches was analyzed taking into account the results obtained with nested-PCR and the suggested real time Taqman® PCR. Sample collection was performed in four commercial dairy cattle farms located in the northwest and southwest part of Puerto Rico. A total of 158 cows were tested for identification of Babesia bovis and Babesia bigemina using nPCR and real time Taqman®-PCR. A McNemar’s Chi-square test performed with the SAS/STAT program indicated that both detection methods resulted with 100% of specificity with some variation of sensitivity for detection of B.bovis and B.bigemina. Statistical analysis revealed no difference between tests, with pvalue 0.0833 for B.bovis and pvalue 0.3173 for B.bigemina (p value>0.05). Despite the lack of significant differences in the results obtained between the two modalities employed, there are clear advantages of using Real Time Taqman® PCR over nPCR. Time consumption in preparation and turnaround time using Real Time Taqman®-PCR, especially if a large amount of samples are to be processed, demonstrated to be much lower than nPCR. Results obtained in the study indicated the prevalence of Babesia bovis in the premises under evaluation, a total of 15 positive results. San Sebastian farm being the main premise infected with a total of 12 positive results for Babesia bovis.

El ganado lechero constituye un recurso importante para el desarrollo socioeconómico de Puerto Rico. Esta es la principal empresa agrícola generando alrededor de 25,000 empleos y cerca de $215 millones para el año fiscal 2010 (26% del total ingreso agrícola). Sin embargo, la productividad y estabilidad de esta industria, son desafiados por enfermedades hemoparasitarias como babesiosis, enfermedad transmitida por vectores como la garrapata de la fiebre de ganado (Rhipicephalus microplus), las cuales afectan el hato lechero teniendo repercusiones económicas y de salud animal. Una prueba de detección rápida y eficiente para la babesiosis bovina puede prevenir la diseminación de la enfermedad, y consecuentemente permitiendo su control y tratamiento apropiado. El presente estudio evaluó la eficiencia de una técnica diagnóstica de laboratorio multiplex de Real Time Taqman®-PCR para detección de la babesiosis bovina, comparada con métodos convencionales actualmente utilizados (inmunoensayos-ELISA; PCR convencional de punto final). La prevalencia de Babesia bovis y Babesia bigemina en las premisas bajo estudio, fue analizada teniendo en consideración los resultados obtenidos con el nested PCR y el Real Time Taqman® PCR sugerido. Este estudio se llevó a cabo en cuatro vaquerías comerciales localizadas en las regiones noroeste y sureste de Puerto Rico. Un total de 158 vacas fueron muestreadas para la identificación de Babesia bovis y B.bigemina con el método de detección de Real Time Taqman®-PCR y nPCR. Una prueba McNemar de Chi-cuadrado fue realizada con el programa SAS/STAT, indicando que ambas técnicas de detección resultaron en un 100% de especificidad con alguna variación en sensibilidad para la identificación de B. bovis y B.bigemina. Los análisis estadísticos demostraron que no hay diferencias entre ambos métodos de detección, pvalue 0.0833 para B.bovis y pvalue 0.3173 para B.bigemina (p>0.05). Sin embargo, Real Time Taqman®-PCR resultó ser numéricamente más sensitiva para la detección de ambas enfermedades hemoparasitarias. Además, el tiempo consumido durante el proceso de preparación y ejecución del Real Time Taqman®-PCR con una alta cantidad de muestras, demostró ser mucho menor en comparación con el nPCR. Los resultados obtenidos indicaron la prevalencia de la especie Babesia bovis en las premisas evaluadas en este proyecto, un total de 15 resultados positivos. La finca de San Sebastián fue la principal premisa infectada con un total de 12 resultados positivos para Babesia bovis.