Biochips und ihr Einsatz in der Lebensmittelanalytik - Molekularbiologische Methoden in der Lebensmittelanalytik - page 58

5.2 Einsatz der Biochips in der Lebensmittelanalytik

Immer häufiger auftretende Lebensmittelskandale zeigen deutlich, wie notwendig
komplexe Kontrollen bei der Zusammensetzung von Lebensmitteln bzw. deren
Herkunft sind. Wenn mehr Parameter dabei in geringerer Zeit, mittels niedrigen
Kosten und geringem Arbeitsaufwand analysiert werden sollen, kann der Einsatz
der Biochiptechnologie in bestimmten Anwendungsbereichen sinnvoll sein.
Neben „klassischen“ Microarrays für Forschungszwecke [ 8 , 10 , 12 , 17 , 23 - 25 ]
existieren für die Lebensmittelanalytik auch spezielle Biochip-Kits, die auf den
beschriebenen Markierungs- und Nachweistechniken basieren und zum parallelen
Nachweis verschiedener Organismen bzw. Arten zum Einsatz kommen [ 2 , 4 - 6 , 14 ].
Ausgewählte Beispiele zum Nachweis von Mikroorganismen, gentechnisch verän-
derten Lebensmitteln und zur Tierartenanalytik werden in den folgenden Abschnit-
ten beschrieben.

5.2.1 Nachweis von pathogenen Mikroorganismen mittels

NUTRI ® -Chip

Die NUTRI ® -Chip-Analytik (www.badenbiotec.net) stellt einen spezifischen
Schnelltest zur parallelen Detektion von Lebensmittelpathogenen sowie bakteriel-
len Indikatororganismen dar. Die Verknüpfung einer Multiplex-PCR mit einer an-
schließenden Biochiphybridisierung ermöglicht die eindeutige und simultane De-
tektion verschiedener Bakterien in einer Lebensmittelprobe.
Hierbei werden Oligonukleotidsonden über einen Poly-dT-Spacer kovalent an die
Oberfläche eines Glasobjektträgers gekoppelt. Die Sonden sind dabei systematisch
in einem Microarray angeordnet. Das Probenmaterial wird nach einer bakteriellen
Voranreicherung einer DNA-Extraktion unterzogen (spezielles Extraktionsproto-
koll für bakterielle DNA aus Schokolade im Kit enthalten). Die extrahierte DNA
wird in einer Multiplex-PCR-Reaktion amplifiziert. Während der PCR wird in die
entstehenden Amplifikate Biotin-dUTP eingebaut. Einzelsträngige PCR-Produkte
hybridisieren anschließend in einer reversen Hybridisierung spezifisch mit den
komplementären Sonden auf dem Biochip. Die markierten Hybride lassen sich nach
Anfärbung mit einem an Streptavidin gekoppelten Fluoreszenzfarbstoff (CY5) über
Fluoreszenzmessung in einem Biochip-Lesegerät detektieren. Die Auswertung der
Testergebnisse erfolgt mit einer speziellen Software (Signalyse). Alle Reaktions-
schritte werden dabei über Kontrollen auf dem Biochip überwacht. Durch den Ein-
satz einer heterologen internen Amplifikationskontrolle (IAC) kann eine falsch-ne-
gative PCR-Reaktion ausgeschlossen werden. Auf dem Biochip sind des Weiteren
Hybridisierungskontrollen sowie Färbekontrollen zu detektieren. Jeder Testspot ist
auf dem Biochip vierfach (in zwei identischen Microarrays) abgebildet.
Mittels NUTRI ® -Chip-Analytik können derzeit die Lebensmittelpathogenen
Salmonella spp., Listeria monocytogenes , EHEC und Cronobacter spp., einzelne