Lebensmittelproben vorbereiten

Robotik für beschleunigte Extraktionsvorgänge

Wie hoch ist der Anteil an gentechnisch veränderten Pflanzen (GVO) im Tierfutter? Sind in der Schokolade Spuren allergener Nüsse enthalten und besteht das Fleisch in meiner Tiefkühllasagne wirklich aus Schwein und Rind? All diese Fragen werden teils in Dienstleistungslaboren, teils direkt beim Lebensmittelproduzenten untersucht. Doch was sind die Herausforderungen und Hürden, mit denen die Qualitätskontrolle im Labor tagtäglich konfrontiert ist?
© BIOTECON Diagnostics

Wohlschmeckende Bestandteile von Nahrungsmitteln, beispielsweise Fette, Stärkeprodukte oder Polyphenole in der Schokolade, bergen in der Lebensmitteltestung die Tücke des Matrixeffektes. Werden z. B. Polyphenole oder sekundäre Pflanzenstoffe nicht bereits während der DNS-/RNS-Extraktion eliminiert, klappt es nur schlecht oder gar nicht mit der PCR, einer gängigen Schnellmethode auch in der Qualitätskontrolle von Lebensmitteln. Optimierte, oftmals speziell auf das Lebensmittel abgestimmte Extraktionsmethoden helfen hier, diese inhibitorischen Komponenten zu beseitigen. Je schwieriger die Lebensmittelmatrix, desto wichtiger ist es, die richtige Extraktionsmethode zu verwenden, damit hochreine Nukleinsäure gewonnen wird, die dann direkt in der PCR eingesetzt werden kann.

Im Alltag moderner Dienstleistungs- und Testlabore werden die Anforderungen ständig höher. Stetig ist das Laborpersonal mit steigendem Probendurchsatz konfrontiert, immer mehr Tests müssen in immer kürzerer Zeit mit Perfektion durchgeführt werden, damit Kunden weiterhin aussagekräftige, fundierte Ergebnisse erhalten, die höchsten Standards entsprechen. Welche Möglichkeiten hat ein Labor, den steigenden Anforderungen gerecht zu werden, abgesehen von gut ausgebildetem und gut organisiertem Personal? Eine Lösung ist die Automation von Routineprozessen. Sie bietet hohes Potenzial in der Optimierung des Zeitmanagements und erhöht zusätzlich die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Rein zeitlich betrachtet, rechnet sich die Automation der Nukleinsäure-Extraktion bereits ab einer Anzahl von ca. 30 Proben pro Tag.

Anzeige

Methoden zur Aufreinigung

Eine Standardmethode für die Extraktion qualitativ hochwertiger Nukleinsäuren stellt die Säulenaufreinigung dar. Bei dieser Methode sind Silika-Membranen in die Extraktionsgefäße integriert, über die potentiell inhibitorische Probenbestandteile gezielt herausgefiltert werden können. Da die Methode viele Arbeits- und Zentrifugationsschritte erfordert, ist sie jedoch für den Hochdurchsatz im Labor nicht geeignet. Eine deutliche Erleichterung im Laboralltag ist die Aufreinigung von Nukleinsäuren mit magnetischen Beads: Durch die reversible Bindung der Nukleinsäure an die Magnetpartikel können inhibitorische Komponenten der Probe Schritt für Schritt automatisiert durch den Transfer der Beads mit der gebundenen DNS/RNS in mehrere Waschpuffer herausgewaschen werden. Die Elution der sauberen Nukleinsäure erfolgt in reinem Wasser.

Für die säulenbasierte Extraktion von 32 Pflanzenmaterial-Proben zur nachfolgenden Analyse des GVO-Gehalts benötigt die routinierte Laborfachkraft durchschnittlich 115 Minuten (foodproof® Sample Preparation Kit III; Biotecon Diagnostics). Wird die gleiche Probenmenge mit magnetischen Beads (foodproof® Magnetic Preparation Kit III; Biotecon Diagnostics) auf dem Roboter „RoboPrep 32“ (Bilder) extrahiert, werden nur 95 Minuten benötigt.

© BIOTECON Diagnostics

Mit entscheidend bei der Zeitkalkulation ist die sogenannte „Hands-On Time“, welche für die Durchführung der Extraktion aufgewendet wird. Bei der Säulenextraktion sind es fast 60 Minuten (Daten aus dem Labor von Biotecon Diagnostics), um den Durchfluss zu verwerfen, die Zentrifuge zu bestücken und das Probengefäß zu wechseln. Diese „Hands-On Time“ wird immer wieder unterbrochen von Inkubationszeiten und der Dauer von Zentrifugationsschritten, die zusammen nochmals etwas mehr als eine Stunde benötigen. Bei der Extraktion mit dem Roboprep 32 reduziert sich die Hands-On Time auf ca. 25 Minuten für das Bestücken der Deepwell-Platten und nur einen Zentrifugationsschritt nach der Lyse. Während der Inkubation sowie der automatisierten Extraktion im Roboter für jeweils ca. 30 Minuten sind keine weiteren Arbeitsschritte notwendig. Laborfachkräfte äußern sich positiv darüber, dass dadurch wertvolle Zeit für andere Aufgaben gewonnen wird, sich der Laboralltag entspannter gestaltet, und das bei einem gleichzeitig höherem Probendurchsatz. Ein weiterer Vorteil der Automation ist, neben der Reproduzierbarkeit, dass durch die Zahl der reduzierten Arbeitsschritte keine Proben vertauscht werden können und auch die Rate möglicher Kreuzkontaminationen sinkt. Neben der GVO-Analytik gibt es weitere validierte automatisierte Prozesse zur Analyse anderer Parameter, z. B. zum Allergennachweis oder der Tierartenidentifizierung.

Höherer Probendurchsatz

Je nach Probendurchsatz stehen heute eine Reihe verschiedener Instrumente zur automatisierten Nukleinsäureextraktion zur Verfügung, darunter z. B. das Gerät „KingFisher Flex“ (Thermo Fisher Scientific), mit dem bis zu 96 Proben in weniger als einer Stunde extrahiert werden können. Auch das System „RoboPrep 96“ ist auf diese Probenzahl ausgelegt und verfügt zusätzlich über einen integrierten UV-Schutz zur Dekontamination, während sich der „RoboPrep 32“ mit einer maximalen Probenanzahl von 32 für den kleineren Probendurchsatz eignet. Höhere Flexibilität erreicht der Anwender durch die Verwendung mehrerer „RoboPrep 32“. So können verschiedene Extraktionsprotokolle gleichzeitig nebeneinander ablaufen.

Um eine Vollautomatisierung zu realisieren, können Probenextraktion und PCR-Setup direkt miteinander kombiniert werden. Hierzu eignet sich das System „RoboPrep Fusion“, auf dem verschiedene Funktionen und Methoden, wie z. B. das Bearbeiten von ELISA-Platten zusätzlich auf dem Roboter integriert werden können.

AUTORIN
Dipl.-Biol. Anna-Maria Jantke-Busse
BIOTECON Diagnostics GmbH, Potsdam
bcd@bc-diagnostics.com
http://www.bc-diagnostics.com

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige

Newsletter bestellen

Immer auf dem Laufenden mit dem LABO Newsletter

Aktuelle Unternehmensnachrichten, Produktnews und Innovationen kostenfrei in Ihrer Mailbox.

AGB und Datenschutz gelesen und bestätigt.
Zur Startseite