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: Next Generation Sequencing bei lifprint

Wie lange dauert eine molekularbiologische Analyse?

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