Entwicklung neuer molekularbiologischer Nachweismethoden für lebensmittelpathogene Mikroorganismen

In der Ernährungsindustrie sind effektive Kontrollen essentiell, um zu gewährleisten, dass von einem Lebensmittel beim Verzehr kein potentielles Gesundheitsrisiko ausgeht. Vor allem im mikrobiologischen Bereich zeichnen sich neue Entwicklungen ab, um kostengünstige, zuverlässige und schnelle Analysen durchzuführen. Neben gängigen antikörperbasierten Nachweisen wie z. B. ELISA bieten sich mit Stand der Technik inzwischen auch aptamerbasierte Nachweismethoden als Alternative an. Aptamere sind Nukleinsäuren, die aufgrund ihrer Struktur ähnliche Eigenschaften wie Antikörper annehmen können, allerdings auch die Vorteile einer Nukleinsäure (synthetische günstige Reproduktion, Entwicklung auch auf „Antigen“-Strukturen für die keine Antikörper hergestellt werden können) mitbringen. Diese „Entwicklung“ von Aptameren, ein in vitro Selektionsprozess, wird als SELEX (Systematische Evolution von Liganden durch Exponentielle Anreicherung) bezeichnet. Zunächst vornehmlich in der Medizin eingesetzt, schien eine Übertragung der SELEX eines Aptamers und dessen Nutzung in der Lebensmittelanalytik als ein Weg zur Entwicklung neuer molekularbiologischer Nachweismethoden in der Lebensmittelanalytik. Im Rahmen dieser Arbeit gelang eine Selektion von Aptameren, welche für Nachweise von Bacillus cereus Sporen und Staphylococcus aureus geeignet sind. Es wurde eine Selektionsmethode entwickelt, bei der sowohl intakte Bakterien und Sporen eingesetzt wurden, als auch Teile der Strukturen, wie z. B. Protein A von S. aureus oder Trümmerstücke der Zielorganismen. Es konnten Aptamere für B. cereus Sporen über mehrere SELEX-Runden isoliert werden, die zunächst als Pool und im weiteren als Einzelstrukturen charakterisiert und sequenziert wurden. Es wurden mehrere Aptamere mit Dissoziationskonstanten im unteren nanomolaren Bereich (KD ~5-50 nM) bestimmt. Für S. aureus wurden bindende Aptamere über das Zellwandprotein A selektiert, die charakterisiert und sequenziert werden konnten. Hier zeigten Affinitätsuntersuchungen ebenfalls ähnlich niedrige Dissoziationskonstanten im nanomolaren Bereich (KD ~70-140 nM). Diese Selektionen von Aptameren für Mikroorganismen bzw. deren Überdauerungsformen und deren Bindungscharakterisierung stellen den ersten Schritt für den Einsatz in der mikrobiologischen Lebensmittelanalytik dar.