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Hain Lifescience GmbH: Moderne Testsysteme helfen heilen

Die Hain Lifescience GmbH ist ein Biotechnologieunternehmen, das molekulargenetische Testsysteme und Geräte für das Labor entwickelt, herstellt und vertreibt. Das Unternehmen wurde 1988 von den Brüdern David und Tobias Hain gegründet und beschäftigt heute mehr als 100 Mitarbeiter am Firmensitz in Nehren bei Tübingen. Daneben gibt es vier ausländische Tochtergesellschaften. Ein Schwerpunkt des Unternehmens liegt bei Testsystemen zum frühzeitigen und schnellen Nachweis von Bakterien wie beispielsweise dem methicillinresistenten Staphylococcus aureus - MRSA, dem bekanntesten Erreger von Krankenhausinfektionen. Der MRSA-Direkttest liefert in weniger als drei Stunden ein Ergebnis, sodass rasch adäquate Therapiemaßnahmen ergriffen werden können.

Das Unternehmen Hain Lifescience beschäftigt am Firmensitz in Nehren mehr als hundert Mitarbeiter und hat Tochtergesellschaften in Spanien, Südafrika, Kenia und Großbritannien. © Hain Lifescience GmbH

Vor Kurzem hat die Weltgesundheitsorganisation WHO das Problem der Antibiotikaresistenz als eine der drei größten Bedrohungen für die menschliche Gesundheit bezeichnet: Allein in Europa sind antibiotikaresistente Infektionen für schätzungsweise mehr als 25.000 Todesfälle pro Jahr verantwortlich. Dabei steigt die Anzahl der Infektionen mit multiresistenten Keimen immer weiter an; die Zahl der noch wirksamen Antibiotika geht gleichzeitig zurück. Eine große Gefahr, sich mit solchen resistenten Keimen zu infizieren, besteht für die Patienten in Krankenhäusern, weshalb diese multiresistenten Keime auch oft umgangssprachlich als Krankenhauskeime bezeichnet werden.

Das methicillinresistente Bakterium Staphylococcus aureus (MRSA) gehört weltweit zu den häufigsten Erregern von Krankenhausinfektionen. Der Keim ist für die betroffenen Patienten deshalb besonders gefährlich, weil es kaum wirksame Antibiotika gibt. Zudem sind die infizierten Patienten länger im Krankenhaus und verursachen damit höhere Kosten zu Lasten des Gesundheitswesens. Deshalb ist eine sichere und schnelle MRSA-Diagnostik besonders wichtig, um möglichst rasch notwendige Therapie- und Hygienemaßnahmen einzuleiten und auch die weitere Ausbreitung zu verhindern.

Molekulargenetische Testsysteme zur MRSA-Diagnostik

Nach Extraktion der DNA aus den Patientenproben wird der MRSA-Test vollautomatisiert im FluoroCycler® 12 durchgeführt. Diese Untersuchung kann nach einem Training praktisch in jedem Labor durchgeführt werden. © Hain Lifescience GmbH

Das Diagnostikunternehmen Hain Lifescience hat 2012 ein schnelles, molekulargenetisches Testsystem für den sicheren Nachweis von MRSA aus Patientenproben entwickelt und auf den Markt gebracht, den sogenannten FluoroType® MRSA. Dabei werden Abstriche aus Nase, Rachen, Haut oder Wunde direkt untersucht und das Ergebnis liegt bereits nach 2,5 Stunden vor. Alle Arbeitsschritte des Tests werden vollautomatisch durchgeführt, sodass eine hohe Reproduzierbarkeit gewährleistet ist, egal, ob Einzelproben untersucht werden oder ein hohes Probenaufkommen.

Neben dem typischen Krankenhauskeim "hospital acquired MRSA" (HA-MRSA) findet der Test auch die ambulant erworbenen, besonders infektiösen "community acquired MRSA" (CA-MRSA)-Stämme sowie die mit Masttieren assoziierten "livestock associated MRSA" (LA-MRSA)-Keime. Zur Speziesdifferenzierung haben die Wissenschaftler aus Nehren weitere Testsysteme entwickelt, mit denen Kulturproben analysiert werden können. Mit dem Basistest GenoType® MRSA können dabei zwei verschiedene Stämme unterschieden werden, sechs weitere klinisch relevante Staphylokokken lassen sich mit dem Testsystem GenoType® Staphylococcus identifizieren. Das Ergebnis erhält man bereits nach vier Stunden.

Innovative MRSA-Diagnostik mit fluoreszenzmarkierten Sonden

Das Prinzip des MRSA-Tests stützt sich auf DNA-Extraktion, PCR und Schmelzkurvenanalyse und liefert bereits nach 2,5 Stunden das Ergebnis. © Hain Lifescience GmbH
Das Testsystem FluoroType® MRSA auf der Basis der sogenannten HyBeacon-Technologie nutzt hochspezifische, fluoreszenzmarkierte Sonden für den Nachweis der Mikroorganismen. Deren DNA wird zunächst unter Verwendung eines Isolierungskits aus dem Abstrichtupfer extrahiert und anschließend direkt für die Testung eingesetzt. Die weiteren Schritte erfolgen vollautomatisiert im FluoroCycler® 12. Die gewonnene Nukleinsäure wird zunächst mittels Polymerasekettenreaktion (PCR) vermehrt, anschließend erfolgt der Nachweis durch eine Schmelzkurvenanalyse. Dabei wird getestet, ob die fluoreszenzmarkierte HyBeacon-Sonde an die vermehrte Proben-DNA bindet oder nicht, bzw. wie gut sie bindet. Die HyBeacon-Sonden sind einzelsträngig, fluoreszenzmarkiert und komplementär zur Proben-DNA, die zuvor denaturiert wurde - also auch einzelsträngig vorliegt. Das Nachweisprinzip stützt sich darauf, dass der Fluoreszenzfarbstoff der HyBeacon-Sonde nur im gebundenen Zustand - also als Doppelstrang - zur Emission angeregt werden kann. Sobald Proben- und Sonden-DNA eine spezifische Bindung eingehen, ist eine Anregung des Farbstoffs und damit eine Messung von Fluoreszenz möglich. Bei Erreichen einer bestimmten Temperatur trennen sich die Doppelstränge aus Probe und Sonde wieder voneinander und die Fluoreszenz nimmt schlagartig ab. Diese Abnahme wird von dem optischen Thermocycler gemessen und in Form einer Schmelzkurve dargestellt. Eine testspezifische Software wertet die Kurven aus und stellt die Ergebnisse übersichtlich dar. Die Ergebnisinterpretation kann direkt in das jeweilige laboreigene Informationssystem übertragen werden.

Vom Vertrieb für Laborbedarf zum Entwickler von Testsystemen

Die Hain Lifescience hat über 50 verschiedene Testsysteme entwickelt, zum Beispiel auch zum Nachweis von Parodontalkeimen oder Tuberkuloseerregern. © Hain Lifescience GmbH

Auf Basis verschiedener Technologien hat das Unternehmen viele weitere Testsysteme entwickelt. Diese ermöglichen sichere Aussagen zum Beispiel über das Vorliegen erblich bedingter Erkrankungen oder dienen dem Nachweis bakterieller- oder virusbedingter Infektionen. Im Zusammenhang mit der Identifizierung des Tuberkuloseerregers Mycobacterium tuberculosis und dessen Resistenzen kooperiert Hain Lifescience mit internationalen, der WHO angeschlossenen Institutionen und trägt so zum Kampf gegen Tuberkulose und steigende Resistenzzahlen bei.

Als die Brüder David und Tobias Hain vor rund 25 Jahren ihr Unternehmen gründeten, begannen sie zunächst mit dem Vertrieb von Artikeln für den Laborbedarf. Zehn Jahre später entwickelten sie das erste Testsystem zum Nachweis parodontopathogener Bakterien in Zahnfleischtaschen. Mit diesem Test können Parodontalkeime identifiziert und behandelt werden. Der Zahnarzt erhält auf diese Weise ein wertvolles Instrument zur Behandlung dieser Volkskrankheit, von der mehr als 75 Prozent der Erwachsenen betroffen sind. Mittlerweile zählen über 50 verschiedene hochspezifische diagnostische Tests zum Portfolio des Biotechnologieunternehmens. Auch die erforderlichen Geräte zur Testabarbeitung werden von Hain Lifescience selbst entwickelt. Der Fokus liegt somit auf der Entwicklung, Produktion und Vermarktung innovativer Systeme für die Labordiagnostik.

Glossar

  • Ein Antibiotikum ist ein Stoffwechselprodukt von Mikroorganismen (Bakterien, Pilze), das in geringen Konzentrationen andere Mikroorganismen in ihrem Wachstum hemmt.
  • Antibiotika-Resistenz ist die Fähigkeit von Mikroorganismen, durch Synthese von bestimmten Stoffen die Wirkung von Antibiotika aufzuheben (z. B. das Enzym Penicillinase spaltet Penicillin und macht es damit unwirksam).
  • Bakterien sind mikroskopisch kleine, einzellige Lebewesen, die zu den Prokaryoten gehören.
  • Biotechnologie ist die Lehre aller Verfahren, die lebende Zellen oder Enzyme zur Stoffumwandlung und Stoffproduktion nutzen.
  • Desoxyribonukleinsäure (DNS / DNA) trägt die genetische Information. In den Chromosomen liegt sie als hochkondensiertes, fadenförmiges Molekül vor.
  • Ein Gen ist ein Teil der Erbinformation, der für die Ausprägung eines Merkmals verantwortlich ist. Es handelt sich hierbei um einen Abschnitt auf der DNA, der die genetische Information zur Synthese eines Proteins oder einer funktionellen RNA (z. B. tRNA) enthält.
  • Nukleinsäure ist der Oberbegriff für DNA und/oder RNA.
  • Pathogenität ist die Fähigkeit, eine Krankheit zu verursachen. Man unterscheidet zwischen human-, tier- und pflanzenpathogenen Erregern, die eine Krankheit spezifisch bei Mensch, Tier oder Pflanze hervorrufen.
  • Die PCR oder Polymerase-Kettenreaktion ist eine molekularbiologische Methode, mit der kurze DNA-Abschnitte auf einfache Weise vervielfältigt werden. Man benötigt dazu lediglich die DNA-Vorlage, ein Enzym namens DNA-Polymerase, das die Vervielfältigung katalysiert, Ansatzstücke für die Polymerase, die sog. Primer, und die DNA-Bausteine, die sog. Desoxynukleosidtriphosphate. Gesteuert wird die Vervielfältigung über mehrere Zyklen von Temperaturerhöhungen und -senkungen.
  • Eine Sonde im molecularbiologischen Sinn ist ein Stück markierte RNA oder DNA, die mit einer gesuchten Sequenz binden (hybridisieren) kann.
  • Staphylococcus aureus ist ein häufig in der Umwelt und auch auf Haut und Schleimhäuten vorkommendes kugelförmiges, unbewegliches Bakterium. Gelangt Staphylococcus aureus z.B. durch ein geschwächtes Immunsystem in den Körper, verursacht es dort häufig eitrige Infektionen, Lebensmittelvergiftungen und Lungenentzündungen, die auch tödlich enden können.
  • Die Molekularbiologie beschäftigt sich mit der Struktur, Biosynthese und Funktion von DNA und RNA und und deren Interaktion miteinander und mit Proteinen. Mit Hilfe von molekularbiologischen Daten ist es zum Beispiel möglich, die Ursache von Krankheiten besser zu verstehen und die Wirkungsweise von Medikamenten zu optimieren.
  • Mit einem Gentest können durch die Analyse der DNA Rückschlüsse auf verschiedene Merkmale eines Individuums gezogen werden. Ein Gentest kann zur Aufklärung medizinisch-diagnostischer Fragen wie der genetischen Ursache einer Krankheit oder der Untersuchung von Krankheitsanfälligkeiten dienen. DNA-Analysen werden auch durchgeführt, um einen sogenannten Genetischen Fingerabdruck zu erstellen, mit dem Identitäts- und Verwandtschaftsfragen geklärt werden können.
  • Ein Polymer ist eine aus gleichartigen Einheiten aufgebaute kettenartige oder verzweigte chemische Verbindung. Die meisten Kunststoffe sind Polymere auf Kohlenstoffbasis.
  • Als Fluoreszenz wird die spontane Emission von Licht bestimmter Wellenlänge nach Anregung eines Moleküls mit Licht einer anderen Wellenlänge bezeichnet.
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