Aptamerrezeptoren – ein neuer Weg in der mikrobiellen Routineanalytik von Lebensmitteln?

Vortrag von Jan-Hinnerck Jarck , 20.03.2012

Autoren

Jarck, J.-H. (1), Meyer, C. (2), Haase, I. (1), Hahn, U. (2), Fischer, M. (1)

(1) Hamburg School of Food Science, Institut für Lebensmittelchemie, Universität Hamburg, Grindelallee 117, 20146 Hamburg

(2) Institut für Biochemie und Molekularbiologie, Universität Hamburg, Martin-Luther-King-Platz 6, 20146 Hamburg

Kurzfassung

In unserer Gesellschaft nehmen die hohe Qualität und Sicherheit von Lebensmitteln zum Schutz des Verbrauchers einen sehr großen Stellenwert ein. Vor allem mikrobiologisch anfällige Produkte, „daily products“ wie z. B. Milch und daraus hergestellte Lebensmittel, werden in großen Mengen produziert und verzehrt. Zeit spielt dabei in der Produktion und Kostenkalkulation im Wettbewerb eine wichtige Rolle.

Für mikrobiologische Nachweise erfolgt im Allgemeinen zunächst eine Anreicherung von potentiellen Keimen, um eine ausreichende Konzentration zur Bestimmung der Art vorliegen zu haben. Die dafür notwendigen Inkubationsschritte nehmen im Durchschnitt 24-144 Stunden Wartezeit in Anspruch. Dies ist für eine industrielle Verarbeitung für ein verderbliches Produkt zu lang. Neue molekularbiologische Methoden erlauben hier eine Weiterentwicklung in der Prüfroutine von Lebensmitteln.

Bei Milch und Milchprodukten sind vor allem verarbeitungsresistente Mikroorganismen bzw. deren Überdauerungsform als Sporen unerwünscht.

Eine Alternative bietet z. B. eine molekularbiologische Affinitätsanreicherung. Hier ist der Einsatz von Fängerrezeptoren denkbar, die an einen Körper gekoppelt, beim Durchleiten/Inkubieren der Probe spezifisch entsprechende Mikroorganismen binden und so eine Konzentrierung durch höheren Probeneinsatz durchgeführt werden kann. Durch anschließende Elution des gebundenen Zielmoleküls in entsprechend kleinere Volumina ist eine ausreichende Konzentration erreichbar und damit schnelle Charakterisierung der Mikroorganismen möglich. Entsprechende Rezeptoren können sog. Aptamere (einzelsträngige DNA- oder RNA-Moleküle) darstellen. Diese müssen durch eine „systematische Evolution von Liganden durch exponentielle Anreicherung“ (SELEX) in vitro aus einem Sequenzgemisch von DNA bzw. RNA-Strängen mit Hilfe des reinen Zielmoleküls bzw. -organismus selektiert werden. Die bindenden Stränge werden dazu von nicht-bindenden getrennt und angereichert, bis letztlich nur noch wenige hochaffine Stränge vorhanden sind und deren jeweilige Nukleinsäuresequenz bestimmt werden kann. Mit Kenntnis der Sequenz können nun sehr schnell und kostengünstig synthetisch große Mengen dieses Rezeptors hergestellt werden.

Als Zielorganismen wurden Staphylococcus aureus und Sporen von Bacillus cereus als typische mikrobielle Milchkontaminanten verwendet und entsprechende Aptamere selektiert und für eine Anreicherung eingesetzt.

Den Vortrag finden Sie hier.

Finanzierung

Das Forschungsvorhaben (AIF 331 ZN) wird im „Programm zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (via AiF) über den Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. (FEI) gefördert.