Array-Technologien zum Nachweis von Pathogenen

Das Fraunhofer IGB entwickelt für Kunden aus Unternehmen, Kliniken und Forschungseinrichtungen individuelle Microarrays mit maßgeschneiderten Erregerpanels.

Die vorhandene Infrastruktur ermöglicht es, individuell angepasste Microarrays vom Design der Sonden bis hin zu deren Immobilisierung mittels Kontaktprintverfahren zu entwickeln.

Indikationen

• Sepsis
  
• Respiratorische Erkrankungen
• Hautinfektionen
• Sexuell übertragbare Erkrankungen
• Resistenznachweis
• Gemischte Panels mit Bakterien, Pilzen, Protozoen und Viren

Unser Angebot umfasst den gesamten Workflow der Array-Entwicklung: vom Sondendesign, über deren Immobilisierung im Kontaktprintverfahren bis hin zur Hybridisierung von Target-DNAs zur Fluoreszenz-basierten Identifikation der Erreger.

• Entwicklung kundenspezifischer DNA-Microarrays
• DNA-Sondendesign
• Spotting
• Hybridisierung von Target-DNAs
• Signalauswertung
• Automatisierte Herstellung von Microarrays mit einem Spotter

1. Lagorce, A., Hauser, N. C., Labourdette, D., Rodriguez, C., Martin-Yken, H., Arroyo, J., Hoheisel, J. D., and Francois, J. (2003) Genome-wide analysis of the response to cell wall mutations in the yeast Saccharomyces cerevisiae, J Biol Chem 278, 20345-20357.
2. Sohn, K., Urban, C., Brunner, H., and Rupp, S. (2003) EFG1 is a major regulator of cell wall dynamics in Candida albicans as revealed by DNA microarrays, Mol Microbiol 47, 89-102.
3. Lotz, H., Sohn, K., Brunner, H., Muhlschlegel, F. A., and Rupp, S. (2004) RBR1, a novel pH-regulated cell wall gene of Candida albicans, is repressed by RIM101 and activated by NRG1, Eukaryot Cell 3, 776-784.
4. Fellenberg, K., Busold, C. H., Witt, O., Bauer, A., Beckmann, B., Hauser, N. C., Frohme, M., Winter, S., Dippon, J., and Hoheisel, J. D. (2006) Systematic interpretation of microarray data using experiment annotations, BMC Genomics 7, 319.
5. Hauser, N. C., Martinez, R., Jacob, A., Rupp, S., Hoheisel, J. D., and Matysiak, S. (2006) Utilising the left-helical conformation of L-DNA for analysing different marker types on a single universal microarray platform, Nucleic Acids Res 34, 5101-5111.
6. Sohn, K., Senyurek, I., Fertey, J., Konigsdorfer, A., Joffroy, C., Hauser, N., Zelt, G., Brunner, H., and Rupp, S. (2006) An in vitro assay to study the transcriptional response during adherence of Candida albicans to different human epithelia, FEMS Yeast Res 6, 1085-1093.
7. Wilson, D., Tutulan-Cunita, A., Jung, W., Hauser, N. C., Hernandez, R., Williamson, T., Piekarska, K., Rupp, S., Young, T., and Stateva, L. (2007) Deletion of the high-affinity cAMP phosphodiesterase encoded by PDE2 affects stress responses and virulence in Candida albicans, Mol Microbiol 65, 841-856.
8. Hauser, N. C., Dukalska, M., Fellenberg, K., and Rupp, S. (2009) From experimental setup to data analysis in transcriptomics: copper metabolism in the human pathogen Candida albicans, J Biophotonics 2, 262-268.
9. Hartmann, S. C., Kumar, Y., Lemuth, K., Rohde, B., Knabbe, C., Weile, J., Bauser, C., Hauser, N. C., Schöck, U., and Rupp, S. (2010) Schnelle molekulare Sepsis-Diagnostik - Ein Biochip für die schnelle Pathogenidentifizierung und Resistenzcharakterisierung, In GIT Labor-Fachzeitschrift, pp 824-825.
10. Dally, S., Lemuth, K., Kaase, M., Rupp, S., Knabbe, C., Weile, J. (2013) DNA-microarray for genotyping antibiotic resistance determinants in Acinetobacter baumannii clinical isolates. Antimicrob. Agents Chemother. 57, 4761–4768.

Die Fraunhofer DNA-Array-Plattform eignet sich zur Qualitätskontrolle und zur Qualitätssicherung für Betriebe der Lebensmittel- und Futtermittelproduktion und adressiert die Herausforderungen auch von Nischenmärkten durch eine vielversprechende, universelle Diagnostik.

• Aquakultur
• Shrimps-Tierhaltung 
• Fischzucht
• Insektenzucht
• Landwirtschaft

Vorteile

• Verhindert Produktionsausfälle: Ergebnisse in nur 4 Stunden ermöglichen schnelle Wareneingangsprüfungen und Qualitätskontrollen, z. B. für Futtermittel, und stoppen kontaminierte Lieferungen sofort
• Erhöht die Lebensmittelsicherheit: Multiplex-PCR erkennt bis zu 11 Pathogene (z. B. Salmonella, Vibrio) gleichzeitig, sichert Produktqualität und schützt das Markenimage
• Kostengünstige Tests machen regelmäßige Kontrollen für Kleinbetriebe erschwinglich
• Skalierbar und einfach: Von 1 bis 96 Wells, händisch oder automatisiert, ohne Fachkräfte, spart Arbeitszeit in kleinen Fischzuchten oder großen Produktionsstätten
• Minimaler Invest: IVV-Detektor für nur 1.500 €

Unsere Fraunhofer DNA-Array-Plattform (TRL 5-6) ist schnell, kostengünstig und präzise und bietet eine universelle Lösung für die Erkennung von Bakterien, Viren und Pilzen.

Multiplex-PCR-Reaktion

• Amplifiziert bis zu 11 Pathogen-Targets (z. B. Salmonella, Vibrio, Listeria) gleichzeitig in einer einzigen Reaktion durch optimierte Primer-Sets
• Reduziert den Reagenzienverbrauch um bis zu 80 Prozent 
• Minimiert die benötigte Zeit (2 Stunden Thermocycling) im Vergleich zu Singleplex-PCR

Fluoreszenzauslese-Array

• Amplifizierte DNA wird mit hochspezifischen, fluoreszenzmarkierten Sonden (Wellenlängenbereich 450–650 nm) hybridisiert und in ANSI-kompatiblen 96-Well-Platten detektiert
• Hochauflösende Fluoreszenzsignale ermöglichen präzise Pathogen-Identifikation in nur 4 Stunden

Kontaminationsprävention 

• Eine integrierte enzymatische Dekontamination eliminiert Fremd-DNA, reduziert Fehlpositive und sichert zuverlässige Ergebnisse

Patentierter Assay

• Bioinformatisch optimierter Assay gewährleistet maximale Spezifität für lebensmittelrelevante Pathogene
• Einzigartige Sequenzdesigns schützen vor Kreuzreaktionen

Integrierte Prozesskontrolle

• Automatische Validierung durch interne Kontrollsequenzen in jeder Reaktion überwacht Extraktion, Amplifikation und Hybridisierung

Einfache Bedienung und Dokumentierung

• Intuitives 7-Zoll-Touchscreen-Interface steuert den Workflow von der Probenvorbereitung bis Analyse und
• speichert Ergebnisse automatisch in einem digitalen Log (exportierbar als CSV/PDF).

Werden Sie Partner bei der Implementierung dieser neuen Technologie in die Praxis! Bei Interesse kontaktieren Sie gerne Herrn Jens Wetschky.

1. Food and Agriculture Organization of the United Nations. (2019). New standards to curb the global spread of plant pests and diseases. FAO Newsroom. https://www.fao.org/newsroom/detail/New-standards-to-curb-the-global-spread-of-plant-pests-and-diseases/en
2. Kumar, S., Panda, S. K., & Behera, B. (2025). Unveiling the economic burden of diseases in aquatic animal food production in India. Frontiers in Sustainable Food Systems, 9, 1480094. https://doi.org/10.3389/fsufs.2025.1480094
3. Eilenberg, J., Vlak, J. M., Nielsen-LeRoux, C., Cappellozza, S., & Jensen, A. B. (2021). Diseases in edible insect rearing systems. Journal of Insects as Food and Feed, 7(5), 621–638. https://doi.org/10.3920/JIFF2021.0024
4. Deka, R., Marsh, T. L., Aslimwe, G., Brough, E., Rushton, J., & van Wesenbeeck, L. (2024). Quantifying cost of disease in livestock: A new metric for evaluating the impact of disease in smallholder and extensive livestock systems. The Lancet Planetary Health, 8(4), e224–e233. https://doi.org/10.1016/S2542-5196(24)00047-0
5. Quelle 1: Law, J. W.-F., Ab Mutalib, N.-S., Chan, K.-G., & Lee, L.-H. (2015). Rapid methods for the detection of foodborne bacterial pathogens: Principles, applications, advantages and limitations. Frontiers in Microbiology, 5, 770. https://doi.org/10.3389/fmicb.2014.00770