BMBF-Förderung für Diagnostiksystem der directif GmbH

Deutsch-chinesische Kooperation entwickelt das weltweit erste laborunabhängige Analysesystem für den Nachweis von Atemwegserkrankungen

Ein deutsch-chinesisches Forschungskonsortium unter der Leitung der directif GmbH, einem Tochterunternehmen der november AG, entwickelt das weltweit erste laborunabhängige Analysesystem zum genetischen Nachweis von Krankheitserregern, die lebensbedrohliche Atemwegserkrankungen verursachen können wie Infektionen mit Influenza-, Parainfluenza-, RSV- oder Adenoviren bzw. Mykobakterien, Chlamydien, Mykoplasmen oder Legionellen. Im Rahmen des Projekts werden auch Testsysteme für seltenere Erkrankungen wie beispielsweise SARS erstellt. Das geplante System besteht aus einer Einweg-Kartusche (Cartridge), die die einzelnen Schritte der Nukleinsäure-Isolation, der Amplifikation und Detektion vereinigt, und einem Steuergerät (Analyzer). Durch das Zusammenspiel von Cartridge und Analyzer kann die genetische Signatur der Krankheitserreger untersucht werden.

Im Gegensatz zu den bisher verfügbaren Verfahren soll das System vollautomatisch und ohne jede Laborinfrastruktur auskommen. Dies ermöglicht erstmals eine schnelle und kostengünstige Erkennung von Krankheitserregern an wichtigen Standorten wie Kliniken oder Flughäfen. Da Atemwegserkrankungen hoch ansteckend sein können, ist eine frühe Erkennung äußerst wichtig, um weitere Krankheitsfälle zu vermeiden.

Das unter Leitung der directif GmbH stehende Konsortium umfasst die Mikrogen GmbH, das Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und Integration (IZM), das Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene der Universität Regensburg, das chinesische „Center for Disease Control and Prevention“ (CDC) sowie eine chinesische Großklinik in Chong Qing. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert die deutschen Partner innerhalb der nächsten zweieinhalb Jahre mit rund 2,4 Mio. EUR, während die chinesischen Partner Unterstützung durch das chinesische Forschungs-ministerium erhalten.

Technisches Herzstück des Systems ist das elektrochemische Detektionsverfahren der directif GmbH. Es wurde in ein neuartiges mikrofluidisches System integriert und schafft so die Voraussetzung für einen laborunabhängigen Einsatz. Das Fraunhofer IZM trägt mit seiner Expertise zur Anpassung des mikrofluidischen Systems bei, die eine Vervielfachung der parallel nachweisbaren genetischen Signaturen ermöglicht. Auf diese Weise können die wichtigsten Krankheitserreger, die bei einem Patienten bestimmte Symptome verursachen, in einem einzigen Schritt getestet werden. Mikrogen bringt seine weit reichenden Erfahrungen auf dem Gebiet der Assay-Entwicklung und der Zulassung von In-Vitro-Diagnostika in das Projekt ein. Die Entwicklung eines Testkonzepts, eine erste klinische Evaluierung sowie die klinische Prüfung in Deutschland übernimmt das Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene der Universität Regensburg (RIMMH).

„Atemwegserkrankungen sind ein großer Wachstumsmarkt. Durch die Kooperation mit Mikrogen, dem IZM und Prof. Wolf vom Klinikum Regensburg und dem chinesischen CDC können wir die Entwicklungszeit deutlich reduzieren und so die Marktchancen steigern“, so Dr. Olaf Weiner, Geschäftsführer der directif GmbH, zu den Vorteilen der Kooperation.

Die directif GmbH ist Ende 2003 aus dem ehemaligen Geschäftsbereich Molekulare Diagnostik des Erlanger Biotechnologie-Unternehmens november AG (ISIN DE0006762909) entstanden. Das Unternehmen entwickelt Produkte für die Nukleinsäurediagnostik, einen globalen Wachstumsmarkt mit einem Volumen von über einer Milliarde EUR und jährlichen Steigerungsraten von 20 Prozent. Das von directif entwickelte System vereinigt und automatisiert weltweit einmalig die bisher getrennt durchgeführten Einzelschritte Nukleinsäure-Isolation, Amplifikation und elektrochemische Detektion in einer mikrofluidischen Einweg-Kartusche. Dadurch kommt das directif System ohne jede Laborinfrastruktur und geschultes Fachpersonal aus und ist zudem schnell und kostengünstig. Das in der Entwicklung befindliche Produkt ist für alle Arten der qualitativen DNA- und RNA-Analytik einsetzbar. Es erlaubt beispielsweise den Nachweis von Viren, Bakterien und patientenspezifischen Risikofaktoren. Entwicklungs- und Produktionspartner der directif GmbH sind unter anderem Siemens Medical Solutions und die Wilden AG.

Das Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) vereinigt an seinem Standort in München langjährige Erfahrung in Design und Realisierung bioanalytischer Sensorsysteme auf Basis von mikrofluidischen Komponenten aus Silizium und Kunststoff. Zusammen mit zahlreichen Partnern aus Wirtschaft und universitären Forschungseinrichtungen verfolgt das Fraunhofer IZM das Ziel, der Industrie das Handwerkszeug an die Hand zu geben, erfolgreich nationale und internationale Märkte mit bioanalytischen Sensorsystemen für verschiedenste Anwendungsgebiete, z.B. medizinische Diagnostik oder Umweltanalytik, zu erschließen und somit den Wirtschaftsstandort Deutschland zu stärken. Aktuelle Projekte des Fraunhofer IZM auf dem Gebiet der Biosensorik beinhalten unter anderem die Entwicklung eines kartuschenbasierten Proteinchips zum Nachweis von krankheitsspezifischen Antikörpern und die Entwicklung eines Gerätes zur hochgenauen optischen Detektion von biologischen Agenzien.

Die Mikrogen GmbH wurde im April 1989 von zwei Mikrobiologen als eines der ersten „Gentechnik-Startups“ Deutschlands gegründet. Sie ist heute führend in der rekombinanten Herstellung von so genannten „immundominanten“ Antigenen verschiedener Erreger und der Herstellung von serologischen Standard-Testsystemen. Seit seiner Gründung bringt das Unternehmen jedes Jahr im Durchschnitt zwei bis drei Produkte auf den Markt. Die wichtigsten sind der Nachweis von Antikörpern gegen Borrelien, das Epstein-Barr-Virus, das Parvo-Virus, Helicobacter pylori und Yersinia.

Mit 85 Mitarbeitern erzielte Mikrogen im Jahr 2004 einen Gesamtumsatz von rund 9 Mio. Euro, davon rund ein Drittel im Ausland – vor allem EU-Ländern, aber auch in den USA und Japan. Die größten Herausforderungen für die Zukunft sieht Mikrogen in der weitergehenden Automatisierung und Standardisierung von In-Vitro-Diagnostik, um die Prozesse in den Labors schneller und weniger fehleranfällig zu machen. Aus diesem Grund engagiert sich Mikrogen in Projekten auf dem Gebiet der Biosensorik, wie z.B. der Entwicklung eines Antigenchips für den Nachweis krankheitsspezifischer Antikörper sowie Nukleinsäure-Chips.

Das Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene der Universität Regensburg (RIMMH) ist eines der führenden Institute auf dem Gebiet der Entwicklung von neuen diagnostischen Verfahren und Reagenzien. Neben Auswahl und Herstellung rekombinanter Antigene sind hier vor allem zahlreiche Neuentwicklungen auf dem Gebiet der Nukleinsäurediagnostik zu nennen, die inzwischen auch direkten Eingang in große Forschungseinrichtungen und auch in das Portfolio großer Firmen mit entsprechendem Produktprofil gefunden haben. Das Institut arbeitet seit vielen Jahren eng mit dem Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) zusammen und betreibt gemeinsam mit diesem die Entwicklung neuer Testverfahren für unterschiedliche Anwendungen in Medizin und Umwelt.