Hybridisierungs-Sondentechnologie Schnelltest auf ribosomale RNA als Alternative zur PCR

Analyseverfahren für Mikroorganismen wie Salmonella oder Cronobacter benötigen teilweise bis zu vier Tage. Durch die Weiterentwicklung der Hybridisierungs-Sondentechnologie ist ein neues Testformat entstanden, welches den Nachweis von rRNA in nur wenigen Minuten erbringen kann.

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So genannte Lateral Flow Assays (Teststreifen) werden bereits in vielen diagnostischen Verfahren wie z.B. bei Schwangerschaftstests eingesetzt. Diese Technik wurde nun von dem österreichischen Unternehmen Sy-Lab mit selbstentwickelten Hybridisierungs-Sondentechnologien für den Nachweis von ribosomaler Ribonukleinsäure (rRNA) kombiniert, sodass ein gänzlich neues Testformat entstanden ist.

Der Nachweis erfolgt dabei durch die Verwendung von zwei spezifischen Oligonukleotidsonden, die zur Sequenz eines hochkonservierten Teiles der ribosomalen RNA des Zielorganismus genau komplementär sind. Die spezifische Hybridisierung erfolgt dabei direkt an der Nachweiszone am Teststreifen und während der Migration der Reaktanden entlang der Reaktionszone. Eine der beiden Sonden dient dabei als Fangsonde zur Immobilisierung der Ziel-rRNA an der Reaktionszone. Die zweite Sonde ist mit nanomolekularen Goldpartikeln markiert und ermöglicht den optischen Nachweis.

Riobosomale RNA als Analysefaktor

Durch die Verwendung von ribosomaler RNA kann die für den Nachweis von DNA erforderliche Vervielfältigung mittels der Polymerase Kettenreaktion (PCR) umgangen werden, da die ribosomale RNA in mehreren Tausend Kopien pro Zelle vorliegt und eine Amplfikation somit nicht mehr erforderlich ist. Dadurch ist es nunmehr erstmals möglich, die vielen Vorteile der Molekularbiologie (hochempfindlicher Erregernachweis, exakte Zuordnung) auch ohne apparative Ausstattung und ohne Notwendigkeit der Vervielfachung der DNA durch die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) zu nutzen. „Nach der abgeschlossenen Entwicklung eines kommerziellen PCR-Testkits zum EHEC-Nachweis und zur Differenzierung der Serotype O104:H4 können wir jetzt auch ein einfaches Nachweisverfahren von Ribonukleinsäuren (RNA) von pathogenen Erregern im Werkslabor anbieten. Das Riboflow- Schnelltestsystem ermöglicht erstmals den Nachweis von bakteriellen Krankheitserregern in Lebensmitteln wie Salmonellen oder Cronobacter, hochspezifisch und sehr sensitiv innerhalb von 15 Minuten. Der Nachweis vorhandener Erreger dauerte im Durchschnitt bisher mehrere Stunden und war für den Anwender mit hohen Kosten verbunden“, beschreibt Dr. Manfred Schinkinger, Geschäftsführer und Entwicklungsleiter bei Sy-Lab die Motivation für die Entwicklung. Die Riboflow-Technologie ist weltweit das erste Schnelltestsystem, welches die einfache Testdurchführung – wie sie von vielen immunologischen Testsystemen bekannt ist – auch für die hochkomplexe molekularbiologische Analytik verfügbar macht. Der Test kann sowohl direkt aus sämtlichen herkömmlichen selektiven Anreicherungskulturen als auch in Kombination zur Bestätigung aus reaktiven Proben aus dem auch von Sy-Lab entwickelten Bactrac-Impedanzsystem durchgeführt werden.

Routineanalyse wird deutlich vereinfacht

Durch den geringen technischen Aufwand, kleine Zentrifugen und kurze Voranreicherung können die Tests sowohl in Fabriklabors als auch mobil vor Ort und ohne zeitliche Verzögerung durchgeführt werden. Mikrobiologische Spezialkenntnisse für die Analyse sind dabei nicht notwendig. Das ist besonders bei der Herstellung von leicht verderblichen Gütern wie Frischfleisch bzw. mikrobiologisch sensiblen Gütern wie Babynahrung von entscheidender Bedeutung. Durch die Miniaturisierung des Testformates werden nur sehr geringe Mengen an Reagenzien benötigt und somit Ressourcen geschont. Dadurch ist auch eine kostengünstige Produktion möglich. Die Testsysteme zum Nachweis von Salmonella und Cronobacter wurden vor einigen Monaten von den Central Laboratories Friedrichsdorf (CLF) für die mikrobiologische Untersuchung von pulverförmigen Nahrungsmitteln insbesondere auf Milchpulverbasis wie Säuglingsnahrung validiert. Inzwischen wird der Test in verschiedenen Produktionsstätten als Routinetest angewandt, erklärt Dr. Matthias Fischer, Mikrobiologe im CLF.

„Wir verwenden den Schnelltest zusätzlich zur vorhandenen Bactrac-Analysetechnik als Ergänzung zur Abklärung fraglicher Befunde. Das System findet bei den Labormitarbeitern eine hohe Akzeptanz. Der besondere Unterschied bei Routinelabors zeigt sich nicht nur in der Schnelligkeit der reproduzierbaren Nachweisführung, vielmehr überzeugt das Verfahren durch das schnell erlernbare Handling ohne aufwändiges Pipettieren“, führt Fischer weiter aus.

* U. Manzke: IWP Wissenschaftsredaktion, 10207 Berlin

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