Molekularbiologische Untersuchung

Molekularbiologische Untersuchungen finden in fast allen Branchen Anwendung und sind ein wichtiger Bestandteil modernster Laboranalytik.

Besonders in der Lebensmittelbranche sind molekularbiologische Untersuchungen von großer Bedeutung, vor allem wenn es um Allergene, Gentechnik und Verfälschungstests geht

Demnach können folgende Bestandteile überprüft werden:

• Gentechnisch veränderte Pflanzen
  Zu den am häufigsten gentechnisch veränderten Pflanzen gehören Mais, Soja und Raps. In der Lebensmittelindustrie werden häufig Verarbeitungsprodukte von gentechnisch veränderten Pflanzen wie z.B. Lecithin und Fette verwendet.Weiterhin spielt die Molekularbiologie bei der Futtermittelanalytik eine tragende Rolle, denn auch hier können wir gentechnisch veränderte Organismen nachweisen. Häufig wird z.B. gentechnisch verändertes Sojaschrot in Futtermittel eingebracht. Die Labore der Tentamus Group können dies mithilfe molekularbiologischer Untersuchungen nachweisen. Das ist vor allem entscheidend, wenn die Verwendung unerwünscht ist oder gar nicht gekennzeichnet wird.
• Allergene
  Laut Verordnung (EU) Nr. 1169/2011 gibt es in der EU 14 Auslöser für Allergien oder Unverträglichkeiten. Zu diesen gehören:
  1. Gluten
  2. Krebstiere
  3. Eier
  4. Fisch
  5. Erdnüsse
  6. Soja
  7. Milch
  8. Schalenfrüchte
  9. Sellerie
  10. Senf
  11. Sesamsamen
  12. Schwefeldioxid und Sulphite
  13. Lupinen
  14. Weichtiere

Die Labore der Tentamus Group untersuchen Ihre Lebensmittel mit spezifischen sensitiven Systemen wie PCR, ELISA und Enzymatik auf das Vorhandensein von Allergenen.

• Bestimmte Pflanzen, Tierarten oder Viren
  Weiterhin können die Labore der Tentamus Group ermitteln, ob bestimmte Pflanzen, Tierarten oder Viren in einem Produkt vorhanden sind. Beispielsweise kann nachgewiesen werden, ob Raps in Senf zu finden ist. Dies hilft die Prozesse bezüglich der Reinigungsverfahren zu überprüfen oder Verschleppungen zu vermeiden.Auch können bestimmte Obst- und Gemüsesorten, wie beispielsweise Kartoffeln, identifiziert werden.Weiterhin kann überprüft werden, ob bestimmte Tierarten in Lebensmittelprodukten enthalten sind. Dies ist bei religiösen Vorschriften (z.B. kosher, halal) von Bedeutung, um beispielsweise die An- oder Abwesenheit von Schweinefleisch zu belegen. Auch Lebensmittelbetrug spielt hier eine große Rolle, da es in der Vergangenheit Fälle gab, bei denen z.B. Pferdefleisch in Lasagne gefunden wurde.Auch Kontaminationen mit Viren wie z.B. pflanzenpathogenen CaMV (Blumenkohl-Mosaikvirus) können aufgedeckt werden.Speziell für Futtermitteldürfen sind molekularbiologische Untersuchungen interessant, da laut EU bestimmte tierische Bestandteile nicht verfüttert werden.
• Krankheitserreger
  Ein weiterer wichtiger Bereich der Molekularbiologie ist der Nachweis von Krankheitserregern wie E.coli. Mittels molekularbiologischer Methoden wie PCR ist ein äußerst sensitiver und schneller Erregernachweis möglich. Listeria spp. und Listeria monocytogenes können beispielsweise mit Hilfe von RT-PCR in verschiedenen Lebensmittelgruppen innerhalb von 6 Stunden bestimmt werden.Mehr zum schnellen Nachweis von Listerien: „TentaSpeed L. mono“: Nachweis von Listeria spp. & Listeria monocytogenes in Lebensmitteln in 6h!Auch bei Futtermitteln ist der molekularbiologische Nachweis von Pathogenen von großer Bedeutung.

Im Bereich der Bioanalytik für Medizinprodukte und Arzneimittel sind die folgenden molekularbiologischen Untersuchungsschwerpunkte möglich:

• Nukleinsäureanalytik (DNA oder RNA)
  Die Labore der Tentamus Group überprüfen mittels konventioneller oder quantitativer PCR die Identität, den Gehalt und die Reinheit von Nukleinsäuren. Dabei kann es sich um die Identität und Anzahl an Genomkopien von z.B. viralen Vektoren bei Impfstoffen (Vakzinen) sowie mikrobiologische Produktionsstämme handeln, aber auch der Nachweis von „Model“-Kontaminanten wie z.B. Wirtszellen-DNA (Host-Cell-DNA), Mykobakterien, Mykoplasmen und den Minute virus of mice (MVM). Darüber hinaus können Kontaminationen durch DNA- bzw. RNA-abbauende Enzyme sog. DNasen und RNasen in Produkten untersucht werden.
• Funktionelle Bioassays
  Im Prozess von funktionellen Bioassays bzw. Zelleffektor-Assays, wie z.B. bei der Biokompatibilitätsanalytik für Medizinprodukte (ISO 10993), werden zellkulturbasierte in vitro-Techniken angewendet. Dabei können Produkte in verschiedenen Zellkulturmodellen auf ihre Zytotoxizität, Hautirritation und –sensitivität untersucht werden. Bei der Testung von Vektor-Impfstoffen können u.a. die virale Reinheit (Adventitious agents), die Replikationsfähigkeit sowie die Infektiosität der entsprechenden Charge bestimmt werden.
• Immun- und Zellanalytik
  Die Immun- und Zellanalytik umfasst ein breites Spektrum von Analysemethoden, welche nach ICH M3, EMEA, ISO und FDA durchgeführt werden.Mit Hilfe von ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay)-Systemen und Durchflusszytometrie (bzw. FACS) können verschiedene Zell- und Immunospezifische Parameter analysiert werden. So können in Blut-, Gewebe- und Produktionsproben verschiedene Zytokine, Chemokine sowie verschiedenste Proteine/Enzyme (z. B. Host Cell Protein, Benzonase) quantifiziert werden.Um humane Immuno- und Entzündungsreaktionen (z. B. Hämolyse, Blutgerinnung, Komplementaktivierung) gegenüber Medizinprodukten und Arzneimitteln abzubilden, werden ex vivo Studien mit frischem humanen Blut durchgeführt.

  In Pharmakokinetischen (PK)-Studien werden z.B. die Serumstabilität von Molekülen wie Antikörpern oder andere Analyten über eine bestimmte Zeit bestimmt. Dabei kommt ein spezielles ELISA-Verfahren auf der MesoScale-Plattform (Elektro-Chemo-Lumineszenz) zum Einsatz.

Einige Bereiche der Lebens­mit­tel­in­dus­trie werden in der Öffent­lich­keit als beson­ders sensibel wahr­ge­nommen. Hier muss durch strenge Quali­täts­kon­trolle für Sicher­heit gesorgt werden.

Dies betrifft besonders:

• GVO-freie Futter­mittel

  Damit tieri­sche Produkte wie z.B. Milch als GVO-frei dekla­riert werden darf, müssen die entspre­chenden Futter­mittel auch frei von Gentechnik sein.

• Vegane und vege­ta­ri­sche Produkte

  Es gibt immer mehr vegan oder vege­ta­risch lebende Menschen. Produkte, die so gekenn­zeichnet sind, unter­liegen strengen Kontrollen. Hier müssen Produkte insbe­son­dere auf tieri­sche DNA zu über­prüft werden.

• Food Fraud

  Einige Lebens­mittel sind anfällig für Lebens­mit­tel­be­trug. Vor einigen Jahren gab es gehäuft Fälle von Pfer­de­fleisch in Lasagne. Mit Hilfe von mole­ku­lar­bio­lo­gi­schen Verfahren können Produkte auf Verar­bei­tung der gewünschten Spezies geprüft werden, um solche Substi­tu­tionen aufzu­de­cken. So kann beispiels­weise auch hoch­prei­siger Fisch von preis­wer­terem unter­schieden werden. Weitere Produkte, bei denen häufig Lebens­mit­tel­be­trug vorkommt, sind:

  • Kaffee
  • Tee
  • Spei­seöle
  • Kräuter/​Gewürze
  • Honig
  • Früchte
  • Gemüse

  Mit Hilfe von verschie­denen Verfahren, unter anderem ​„Next Genera­tion Sequen­cing“ (NGS), kann Lebens­mit­tel­be­trug sicher aufge­deckt werden.

• Verfäl­schungs­tests (Food Fraud)
  Bei einem Verfäl­schungs­test können bestimmte Pflanzen oder Tier­arten bestimmt werden. So können diese auf Anwe­sen­heit bzw. Abwe­sen­heit geprüft und Verfäl­schungen verhin­dert werden.
• Aller­gen­scree­ning
  Produkte werden auf die 14 Aller­gien oder Unver­träg­lich­keiten auslö­senden Stoffe über­prüft, denn diese stellen für Aller­giker ein großes Gesund­heits­ri­siko dar.
• GVO-Scree­ning
  Die Labore der Tentamus Group führen analy­ti­sche Über­prü­fungen Ihrer Lebens­mittel und Futter­mittel auf Gentechnik (GMO/GVO) durch.
• Veggie‑, Vegan- und Ethiktest
  Das Unter­su­chungs­ma­te­rial wird auf das Vorhan­den­sein von Zutaten tieri­schen Ursprungs geprüft, sowie auf Schwein, andere Tier­arten und Alkohol bei halal und koscheren Produkten
• Cyto­plas­ma­ti­sche Männ­liche Steri­lität (CMS)
  Unsere Labore über­prüfen die Cyto­plas­mi­sche Männ­liche Steri­lität, also die männ­liche Unfrucht­bar­keit von Pflanzen, welche auf Verän­de­rungen der DNA beruht. Diese ist bei Bio-Produkten in Deutsch­land verboten und wurde schon häufiger in Baby­nah­rung gefunden.
• Nach­weis von Mikroorganismen
  Mikro­or­ga­nismen können neben der klas­si­schen Methode auch mole­ku­lar­bio­lo­gisch mittels PCR ermit­telt werden. Diese Methode ist bei der Bestim­mung von Krank­heits­er­re­gern sehr schnell und sensitiv.
• Unter­su­chung von viralen Vektoren
  PCR-Anwen­dungen werden zur Iden­ti­fi­ka­tion von einge­schleusten Trans­genen verwendet. Dies unter­stützt die Herstel­lung von Impf­stoffen und Etablie­rung von genthe­ra­peu­ti­schen Anwendungen.
• Resi­dual host cell DNA/RNA
  Mole­ku­lar­bio­lo­gi­sche Analysen stellen sicher, dass biophar­ma­zeu­ti­sche Produkte frei von resi­du­ellen Wirts­zellen-DNA bzw. RNA sind. Die Konta­mi­na­ti­ons­frei­heit wird bei verschie­denen Produk­tions- und Aufrei­ni­gungs­schritten über­prüft. Verun­rei­ni­gungen mit Nukle­in­säuren können dabei mit unter­schied­li­chen PCR- und Hybri­di­sie­rungs­me­thoden nach­ge­wiesen werden.
• Anwen­dungen bei klini­schen Studien
  Mittels mole­ku­lar­bio­lo­gi­scher Methoden, wie z.B. PCR, können rele­vante Para­meter für klini­sche Studien unter­sucht werden. Zur Beur­tei­lung der Phar­ma­ko­dy­namik können unter anderem enzy­ma­ti­sche Akti­vi­täten und die Expres­sion spezi­fi­scher mRNA unter­sucht werden.

Für viele unserer Kunden haben wir bereits neue Test­sys­teme entwi­ckelt, Vali­die­rungs- und Vergleichs­stu­dien durch­ge­führt, und für spezi­elle Probleme analy­ti­sche Lösungen geliefert.

PCR

Mit Hilfe von PCR (Poly­me­rase-Ketten­re­ak­tion) können spezi­fi­sche Nukle­in­säu­re­se­quenzen nach­ge­wiesen werden. So ist es z.B. möglich zu ermit­teln welche Tierart in einem Produkt vorhanden ist oder welches Allergen.

Weitere Infor­ma­tionen zu PCR: Sorten­iden­ti­fi­zie­rung von Äpfeln mittels PCR

ELISA

ELISA (Enzyme-linked Immu­no­sor­bent Assay) ist ein prote­in­ba­siertes Verfahren zum Nach­weis von größeren Peptiden und Prote­inen. Die Analytik des Unter­su­chungs­ma­te­rials erfolgt mit Hilfe hoch­spe­zi­fi­scher Anti­körper, die mit Anti­genen reagieren.

NGS

Next Genera­tion Sequen­cing ist ein beson­deres Verfahren zur DNA-Sequen­zie­rung. Hiermit können auch Misch­pro­dukte über­prüft werden und es ist vorher nicht notwendig zu wissen wonach man sucht.

Weitere Infor­ma­tionen zu NGS in unserem Blog­bei­trag: Ist wirk­lich drinnen, was drauf steht?

Folgende Labore aus der Tentamus Group bieten mole­ku­lar­bio­lo­gi­sche Unter­su­chungen in Deutsch­land an: