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Life Sciences InnovationsReal-time-PCR macht´s möglich

AnDiaTec detektiert erfolgreich Viren und Bakterien
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Life Sciences Innovations: Real-time-PCR  macht´s möglich

Richard E. Schneider*)

  1. Freier Wissenschaftsjournalist, Brunnenstr. 16, 72074 Tübingen, Tel. 07071/253015.
Mit seinen unschlagbar schnellen, akkuraten und sicheren Testkits hat sich das Kornwestheimer Biotech-Unternehmen AnDiaTec GmbH & Co. KG auf die Detektion von gefährlichen humanen und tierischen Viren, auf Lebensmittel- sowie Umweltanalysen spezialisiert. Letztes Jahr gelang der 2003 vom früheren Max-Planck-Wissenschaftler Dr. Johannes Kehle gegründeten Firma ein spektakulärer Erfolg in den USA.

Die Gründung der AnDiaTec-Labors in Kornwestheim vor den Toren Stuttgarts entwickelt sich zu einer echten Erfolgsgeschichte. Sie fand zur Zeit der BSE-Krise statt, als aller Welt drastisch vor Augen geführt wurde, wie wichtig und wertvoll frühe Diagnosen von Erkrankungen auch bei Tieren sind: Der Verlust der Rinderherden infolge BSE in England überstieg die zweistellige Milliardengrenze in EURO. AnDiaTec entwickelte sich damals zu einem Spezialisten für die Entwicklung und Herstellung von Analyseverfahren für weit verbreitete Viren und Bakterien in den Bereichen Veterinär- und Humanmedizin. Die BSE-Krise, berichtet Firmenchef Dr. Kehle, ermöglichte dem jungen Unternehmen ein rasches Wachstum. Im Jahr 2007 erwarb er vom Basler Pharmakonzern Roche AG die Lizenz zur Nutzung des Real-time-PCR-Verfahrens. Damit gelang es ihm, noch schneller aus DNA-Bruchstücken die jeweils vorhandenen Viren und Bakterien im Labor nachzuweisen. Heute dauert es von der Einsendung einer Probe ins AnDiaTec-Labor bis zur Resultatsübermittlung eine Stunde bis maximal zum Folgetag.

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Im gleichen Jahr 2007 gelang Dr. Kehle der internationale Durchbruch mit dem von ihm selbst entwickelten Testkit BoVir zum Nachweis von Rinder-Diarrhöe (BVDV – Bovines Virales Diarrhöe-Virus). BoVir ist ein hoch sensitiver, für Nutzer leicht anwendbarer Test auf der Basis der Real-time-PCR und einem patentrechtlich geschützten Lysepuffer. Für den Test erhielt er 2007 in London den renommierten Animal Pharm Award.

Mit BoVir können von einer Person im Labor innerhalb von 4,5 Stunden bis zu 1000 Proben untersucht werden – mit einer extrem geringen Fehlerrate. BoVir hat eine Sensitivität von 99 % und besitzt das Potenzial zur Ausrottung der BVD-Seuche, erläutert Dr. Kehle, der mitten im vierten Lebensjahrzehnt steht. Auch die WHO in Genf fasste Vertrauen in den noch jungen Wissenschaftler und ernannte ihn zu ihrem Berater für ein neues Enterovirus-Projekt in Indien. Enteroviren sind Ausgangspunkt für enzephalitische Erkrankungen beim Menschen und führen speziell bei Kleinkindern häufig zum Tod. Der WHO stellt Dr. Kehle seine wissenschaftliche Kompetenz unentgeltlich zur Verfügung.

Diagnostik- Labor im „Wilden Westen“

Einen weiteren Höhepunkt seiner Aktivitäten im Ausland erreichte das Kornwestheimer Biotech-Unternehmen im März letzten Jahres, als es gemeinsam mit seinem irischen Vertriebs-Partner Enfer Diagnostics in Manhattan, Kansas, mitten unter den 300 000 Tiere starken Rinderherden des Wilden Westens ein Diagnostik-Labor zum Nachweis von BVDV eröffnete. In diesem Labor können auch das Schweinevirus PRRSV (Porcines reproduktives und respiratorisches Syndrom Virus – der Erreger einer der im wirtschaftlichen Sinn bedeutendsten Krankheiten beim Schwein!), sowie das Mycobakterium paratuberkulosis detektiert werden. Einen Monat später erhielt AnDiaTec vom US-Agrarministerium die Erlaubnis, seine in Kornwestheim hergestellten Rinder-Testkits in die USA einzuführen und einsetzen zu dürfen. Solche Einfuhrerlaubnisse werden nur in Ausnahmefällen erteilt.

Das einfach zu handhabende Probenentnahme-System können auch entsprechend geschulte Veterinäre oder Tierherden-Manager durchführen, die Untersuchung auf BVDV mittels BoVir-Test erfolgt nur im Labor. Dr. Kehle hierzu: „Ein Bauer oder Farmer kann jetzt sicher sein, dass der BVDV-Nachweis frühzeitig, sicher und akkurat erfolgt.“ Das Real-time-PCR-Testkit kann alle 68 Referenz-Stämme detektieren, was die Sicherheit gibt, dass alle positiven Fälle detektiert werden und die negativ getesteten Rinder nicht von den betreffenden Viren befallen sind. Den Erfolg seines BVDV-Testkits in den USA konnte AnDiaTec in Europa bestätigen, als 2009 die Schweizer Kantone ein umfassendes Eradikationsprogramm bei 1,3 Mio. Rinder für das Bovine Virale Diarrhöe-Virus starteten. Die Labors in der Schweiz entschieden sich nach einem direkten Vergleich der beiden Diagnose-Verfahren für die Mitarbeit von AnDiaTec/Enfer Diagnostics und gegen den Qiagen-Test. Übrigens wird im Jahr 2011 das bundesdeutsche BVDV-Eradikationsprogramm gestartet und AnDiaTec rechnet bei ca. 7 Mio. Tests jährlich mit einem eigenen Marktanteil von 20...30 %.

Auch Humandiagnostik

Eigentlich wollte Dr. Kehle den Entwicklungsschwerpunkt von AnDiaTec auf humane Viren und Bakterien im deutschen und europäischen Gesundheitsmarkt legen. Dies wurde in der Zwischenzeit peu à peu nachgeholt. Um auf den Gesundheitsmärkten der 27 EU-Mitgliedsländer präsent zu sein, boten sich für das junge Biotech-Unternehmen Kooperationsabkommen mit ausländischen Vertriebspartnern an. Dieser wichtige Meilenstein ist erreicht und AnDiaTec kann derzeit auf weltweit 42 Märkten seine Produkte und Dienstleistungen anbieten. Im laufenden Jahr 2010 kommen 12 weitere Länder, vor allem im Mittleren Osten, hinzu. In Afrika ist die Lage schwierig, da die Länder dort nur sehr geringe finanzielle Mittel zur Vorsorge vor Erkrankungen einsetzen können. Denkbar wäre hier eine Kooperation mit einem Entwicklungsfonds, dem IWF oder der Weltbank.

Für den deutschen und europäischen Gesundheitsmarkt setzt AnDiaTec auf seinen Nachweistest für Laktose-Intoleranz auf Basis eines Real-time-PCR-Testkits. Meist entsteht die nicht ungefährliche Störung des Verdauungsprozesses bei erwachsenen Menschen, deren Körper die von Geburt an vorhandene Fähigkeit verloren hat, Milchzucker abzubauen. Ohne die eigentliche Ursache zu kennen, leidet diese Patienten-Gruppe unter Magenschmerzen, Übelkeit, Schwindelgefühlen, Hautausschlägen, Depressionen und Schlafstörungen. Eine Laktose-Intoleranz ist genetisch bedingt. Sie entsteht aufgrund eines Polymorphismus, wenn infolge eines T/C-Basenaustauschs auf Genlocus 13910 im Körper ein Mangel des Enzyms Laktase entsteht, das die Laktose abbaut. In Europa gibt es ein starkes Nord-Süd-Gefälle bei Laktose-Intoleranz, die von 2 % der Bevölkerung in Schweden über 15...20 % in Deutschland bis zu 30...40 % in Mittelmeer-Ländern reicht. Auf der südlichen Halbkugel sowie in Fernost steigt sie auf über 90 % der Bevölkerung an. In Deutschland übernehmen bisher die Krankenkassen die Kosten für einen konventionellen Nachweis. Für den Arzt wie für die Patienten ist dieser Test jedoch umständlich, da der Patient rund einen halben Tag in der Arztpraxis verbringen muss, was zumindest volkswirtschaftlich ins Gewicht fällt.

Ein weiterer Schwerpunkt der humanmedizinischen Aktivitäten von AnDiaTec stellt die Bekämpfung der weit verbreiteten Noroviren dar. Sie lösen oft schwere Magen-Darm-Infekte aus, die bei immungeschwächten oder Alterspatienten zum Tod führen können. Bekannt wurden die Noroviren durch ihr gehäuftes Auftreten in Altersheimen, auf Kreuzfahrtschiffen etc., wo sie erhebliches Unheil stifteten. Die von Noroviren-Infektionen betroffenen Menschen leiden unter schweren Durchfall-Erkrankungen und Fieber. Ausgeschieden werden die höchst heterogen aufgebauten Noroviren im Stuhl. Eine Stuhlprobe genügt demnach zu ihrem Nachweis. Doch besitzen sie sehr differente genetische Eigenschaften, so dass ein klassisches Antikörper-Testverfahren im Labor nicht oder zumindest nicht leicht erfolgreich ist. Auch in Zellkulturen im Labor lassen sie sich nicht leicht anzüchten. Andererseits sind Noroviren hoch-infektiös, werden durch Schmierinfektionen, Wasser oder Nahrungsmittel übertragen.

Insgesamt können Noroviren in zwei immer noch ziemlich heterogene Untergruppen (Genotyp I und II) eingeteilt werden. Ihr Nachweis ist auch über PCR sehr schwierig, weil meist nicht alle vorhandenen Noroviren-Stämme detektiert werden. Mit dem Real-time-PCR-Verfahren, das Dr. Kehle entwickelte, gelingt dieser Nachweis rundum. Dies wurde in verschiedenen Studien gezeigt, u.a. anhand des QCMD-Panels, das vom Institute of Quality Control in Molecular Diagnostics, Glasgow (GB), zusammengestellt und jedes Jahr an die einschlägigen Labors verschickt wird. Im Gegensatz zu anderen kommerziellen Anbietern konnten im AnDiaTec-Labor sowie von den mit dem AnDiaTec-Noroviren-Testkit belieferten Kunden sämtliche Proben mit der Real-time-PCR richtig detektiert werden.

Diagnose weiterer Bakterien und Viren

Die Ursache von chronischer Gastritis, Magenbeschwerden bis zur Auslösung von Magengeschwüren und sogar von Magenkrebs ist die Besiedlung des Magens mit Helicobacter pylori. Je früher dieses Stäbchen-Bakterium in der Magenschleimhaut entdeckt wird, desto besser, denn die Eradizierung dieses Bewohners fällt umso schwerer, je länger er bereits sein Unwesen treibt. Da Antibiotika gegen Helicobacter pylori wirksam sind, entwickelte AnDiaTec einen Test auf Basis der Real-time-PCR und des Kapillar-Systems des Light-Cyclers (Roche) mit gleichzeitigem Nachweis einer Resistenz gegen das Antibiotikum Clarithromycin. Die Clarithromycin-Resistenz, die entscheidend ist für den Erfolg oder Nicht-Erfolg der Eradizierung des Bakteriums im Magen, wird nachgewiesen durch dessen Mutationen auf dem 23S rRNA-Gen (Wechsel von A zu G auf Genlocus 2143 oder 2144). Bisher konnte in einem relativ zeitaufwändigen PCR-Verfahren durch Untersuchung einer Biopsieprobe aus der Magenschleimhaut oder dem Antrum (Bauchhöhle) ein allerdings nicht immer zuverlässiger Nachweis erbracht werden. AnDiaTec präsentiert nun ein Real-time-PCR-Screening, das binnen einer Stunde ein zuverlässiges Ergebnis liefert und gleichzeitig über den Clarithromycin-Status des Bakteriums Auskunft gibt. Dieses Testverfahren ist auch dann noch sicher, wenn im Magen zwei verschiedene Helicobacter pylori-Stämme vorhanden sind, von denen der eine Clarithomycin-resistent ist und der andere darauf reagiert.

In seinen nagelneuen Labors in Kornwestheim entwickelte Dr. Kehle noch andere zuverlässige Real-time-PCR-Nachweis-Verfahren: Für Salmonellen im Stuhl oder in der Nahrung, für Chlamydia pneumoniae, das Herpes Simplex Virus (HSV), das Epstein-Barr-Virus (EBV), das Humane Herpes Virus, Polyomaviren, das Tuberkulose-Bakterium sowie die Gluten-Intoleranz (Zöliakie-Erkrankung). Insgesamt ist somit die noch junge AnDiaTec breit aufgestellt, um zu raschen Fortschritten auf den Gebiet der Infektionskrankheiten beizutragen. Dies erfolgt zu niedrigeren Kosten für solche molekulardiagnostische Verfahren auf Real-time-PCR-Basis. Und zum Vorteil des Patienten, der seinen vorigen Gesundheitszustand rascher wiedererlangen kann.

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