EP1723254A1 - Qualitätssicherungssystem zum nachweis von mikroorganismen - Google Patents

Qualitätssicherungssystem zum nachweis von mikroorganismen

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Publication number
EP1723254A1
EP1723254A1 EP05715673A EP05715673A EP1723254A1 EP 1723254 A1 EP1723254 A1 EP 1723254A1 EP 05715673 A EP05715673 A EP 05715673A EP 05715673 A EP05715673 A EP 05715673A EP 1723254 A1 EP1723254 A1 EP 1723254A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
microorganisms
filterable
products
detection
samples
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05715673A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bettina Kopp-Holtwiesche
Elisabeth Wolf
Wolfgang Breuer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cognis IP Management GmbH
Original Assignee
Cognis Deutschland GmbH and Co KG
Cognis IP Management GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cognis Deutschland GmbH and Co KG, Cognis IP Management GmbH filed Critical Cognis Deutschland GmbH and Co KG
Publication of EP1723254A1 publication Critical patent/EP1723254A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813—Hybridisation assays
    • C12Q1/6841—In situ hybridisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6888—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms
    • C12Q1/689—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms for bacteria

Definitions

  • the invention is in the field of the detection of microorganisms and the quality check of filterable and / or lightly filterable products and for assessing the hygienic condition of production plants.
  • the identification of microorganisms in products could only be carried out by time-consuming cultivation and accompanying amplification, the required results only being available after 1 to 2 weeks.
  • the cultivation was carried out, for example, for bacteria, fungi and unicellular algae in the cheapest nutrient media.
  • This control checks how many and which microorganisms per unit volume are present in the end product.
  • the live microorganisms capable of reproduction which can cause undesired contamination of the intermediate or end product.
  • a classic method is, for example, membrane filtration, in which the samples are cultivated and filtered and the microorganisms remain on the membrane. The microorganisms are multiplied and identified on this membrane.
  • Other methods are the stand test and partly also the PCR (polymerase chain reaction). However, since the PCR is positive even with "naked" DNA, false positive results are often obtained here.
  • DEFT Direct Epifluorescent Filter Technique
  • FISH fluorescence in-situ hybridization
  • FISH fluorescence in-situ hybridization
  • DNA / RNA located in the chromosomes With the aid of a labeled RNA or DNA probe, molecular hybridization with the DNA / RNA located in the chromosomes is carried out (FISH; Amann, RL, W. Ludwig and K.-H. Schleifer, 1995. Phylogenetic identification and in situ detection of individual microbial cells without cultivation. Microbial. Rev. 59, pp. 143-169; see also DE 10160666)
  • the specific hybridization of the probe is detected by fluorescence microscopic techniques as described, for example, in DE 19936875.
  • the FISH technique is based on the fact that there are certain molecules in bacterial cells that, due to their vital function, have been mutated only slightly in the course of evolution: the 16S and the 23S ribosomal ribonucleic acid (rRNA). Both are components of the ribosomes, the sites of protein biosynthesis, and can serve as specific markers due to their ubiquitous distribution, their size, and their structural and non-functional constancy.
  • the rRNA databases can be used to construct species- and genus-specific gene probes. Here, all available rRNA sequences are compared with each other and probes designed for specific sequence sites that specifically detect a bacterial species, genus or group.
  • these gene probes which are complementary to a specific region on the ribosomal target sequence, are introduced into the cell.
  • the gene probes are usually small, 16-20 base long, single-stranded deoxyribonulinic acid pieces and are directed against a target region, which is typical for a type or group of bacteria. If the fluorescence-labeled gene probe finds its target sequence in a bacterial cell, then binds them and the cells can be detected in the fluorescence microscope due to their fluorescence.
  • the methods for the detection and quantification of microorganisms must become increasingly sensitive and user-friendly in order to meet the requirements for fast detection methods with high efficiency, low detection limits and little effort for as many different microorganisms as possible. It is often sufficient if only an "absence test” is carried out first (yes / no test) and whether there are any microorganisms in the sample before it is determined taxonomically. It is too time-consuming and requires too much Laboratory capacity, if many detection methods have to be used for the most different microorganisms or if the most effective one has to be chosen from the range of different methods on the market.
  • the invention is therefore based on the object of providing a system with which both filterable and non-filterable samples and products are investigated and the rapid detection of the quantitative detection of a wide variety of microorganisms is possible both live and dead.
  • the system should make it possible to detect microorganisms with a detection limit of ⁇ 10 CFU / g in the selected sample amount.
  • the system should not only be applicable specifically for an organism, but should also provide general evidence for microorganisms in samples and products.
  • the system should also be able to check the hygienic condition of production plants. Description of the invention
  • the invention relates to a quality assurance system for the detection of reproductive microorganisms containing a) a system for the enrichment of microorganisms in a sample in an "overnight culture” corresponding to 8 to 24 hours of cultivation under standard conditions according to international pharmaceutical law (e.g.
  • a kit for the detection of living, damaged or dead microorganisms in filterable and / or non-filterable products containing i) at least one reagent containing an inductor and a fluorescent reagent which leads to the formation of a certain enzyme in living cells, which by.
  • Reaction with a specific fluorescent reagent releases a fluorescent dye which becomes detectable, ii) at least one nucleic acid probe for the detection of microorganisms via in situ hybridization, the nucleic acid probe being bound to a fluorescent marker at which a detection limit for reproducible microorganisms of ⁇ 10 CFU / g is reached.
  • the cultivation in "overnight cultures” corresponds on the one hand to the standard methods which are prescribed in the international pharmaceutical law, food legislation and cosmetics regulations.
  • An overnight culture specifically means that the samples between 8 and 24 hours, preferably between 10 and 20 hours and in particular between 12 and
  • the standard conditions of cultivation can be found in the legal text. Minor deviations, for example in the concentrations of the nutrient media components, the temperature or other parameters of the standard methods for cultivation should be included in the quality assurance system according to the invention.
  • any changes in the legal text for the system according to the invention can be used, but the conditions must be documented in each case a detection limit for reproductive microorganisms can be determined. So it is very important which amount of sample is used.
  • An exemplary direct method determines the CO 2 formed during the growth of the microorganisms by adsorption on a membrane and photometric determination in the incubation chamber. This method is marketed for example by the company BioMerieux under the name BacT / ALERT®. The method is very sensitive and indicates potential contamination at the latest after overnight culture, so that the analytical result is available after 24 hours at the latest.
  • the material to be examined (possibly diluted) is inserted sterile into a nutrient media ampoule.
  • the ampoule is placed in a sample cell within a heatable incubation chamber.
  • the ampoule has a gas-permeable membrane that is connected to a detection chamber.
  • a detection chamber In the detection chamber there is an indicator that adsorbs the CO 2 generated during the growth of cells over the membrane and whose turnover is measured photometrically in the incubation chamber.
  • the measurement signals obtained in this way are documented electronically for each sample cell and converted into "growth curves" (time vs. CO 2 content).
  • the method is suitable for all water-miscible and water-immiscible liquids as well as for emulsions, wax-containing pearl luster, oils, pastes and solids.
  • a defined amount - usually 1 g - of a sample to be examined is placed under sterile conditions in the liquid chamber and incubated between 15 ° and 40 ° C, preferably at 30 ° C. If the sample contains germs, these will multiply under the evolution of CO 2 . With an infestation of 1 - 100 germs per ml, the gas formation can be registered after about 10 generation cycles and after about 2 hours. In the positive case, the material can be further analyzed immediately using the reagents from bi) or b ii) and the corresponding method As soon as there is a positive indication of contamination, the type of contamination can be verified.
  • 1 to 10 g, preferably 5 g, of the sample or product to be examined are suspended in 100 to 1000 ml of standard solution and enriched in the overnight culture.
  • This treatment is often necessary because the samples can sometimes have self-inhibiting effects on microorganisms.
  • a method is required that can still detect these germs after dilution of the sample.
  • this gives rise to the problem of the detection limit, because after dilution the total number of microorganisms is too low for the immediate use of the DEFT or FISH test methods in order to be able to carry out an absence test.
  • the first requirement for the quality assurance system to provide an absence test for reproductive microorganisms or, in other words, a yes / no determination for reproductive microorganisms, is given by the fact that the night culture achieves a detection limit of ⁇ 10 CFU / g.
  • the sample preparation from 5 to 10 g sample in 100 to 1000 ml standard solution achieves a detection limit of ⁇ 1 CFU / g or ⁇ 1 CFU / 5 g. This means that the minimum detection limit of ⁇ 100 CFU / g required by the international pharmaceutical law is significantly undercut.
  • each intermediate can regardless of the consistency during a manufacturing process in each stage
  • the detection of microorganisms in the sense of the invention means on the one hand a "yes - no" determination to answer the question of whether there are undesired microorganisms in the samples or products to be examined and on the other hand depending on examined sample or product the exact identification of the detected microorganism. Which evidence is provided depends on the consistency of the sample or product and thus on the reagent to be used and the nucleic acid probe to be used.
  • samples and products mean both intermediate products and end products.
  • samples can also a portion or part of an intermediate or end product can be understood, for example the liquid or solid portion of a heterogeneous product or intermediate, preferably after defined reaction times in particular to control an entire manufacturing process.
  • samples are also understood to mean, for example, residues from cleaning processes in production plants.
  • end products mean both the end product for the consumer and the raw product which is for sale and is used for the production of end products for the consumer. Samples can also come from industrial plants for effectiveness testing after disinfection. Industrial plants are regularly disinfected with steam or with chemical agents (hypochlorite or hydrogen peroxide). The effectiveness test has so far been carried out - if at all - using traditional methods. However, experience is often based on effectiveness, because the classic test is too time-consuming.
  • filterable sample or product means that these are permeable through filters with a pore diameter of 0.45 ⁇ m. They should therefore not contain any oil droplets or solid particles or the like.
  • the reagent from bi) for filterable liquid samples and products or for filterable liquid portions of the samples and products to be examined for the detection of living microorganisms is used from the kit according to the invention.
  • Dead microorganisms can also be detected indirectly.
  • This method of analysis examines the metabolic path from induction to the formation of an enzyme through the absorption of a specific substance. Induction takes place through a reagent containing an inductor and a fluorescent reagent which can pass through the cell membrane, whereupon the induced enzymes intracellularly give rise to the highly fluorescent compound. Cells without an intact cell membrane or active metabolism cannot form the fluorescent reaction product and show no fluorescence.
  • These specific fluorescent reagents include, for example, fluorescine digalactoside for the detection of galactosidase which was induced by galactose as an inducer.
  • lactobacilli and coliform bacteria such as Escherichia coli, Aeromonas, Citrobacter, Enterobacter, Klebsiella, pseudomonas and other germs relevant to process water can be detected.
  • the fluorescent reagents include 4-methylumbelliferone derivatives which are derivatized specifically for certain enzymes.
  • 4-methylumbelliferone heptanoate is used for the detection of lipase or esterase.
  • 4-Methylumbelliferone- ⁇ -D-galactoside can also be used for the detection of galactosidase.
  • the solution is then filtered through the described microfilters and examined fluorescence optically using an epifluorescence microscope.
  • the indicators and fluorescent reagents are added to the residues on the filter.
  • the kit uses the nucleic acid probe from b ii) both for filterable liquid samples and products and for non-filterable samples and products as well as for mixtures of filterable and light-filterable samples and products for the detection of living microorganisms.
  • the nucleic acid probe in the sense of the invention can be a DNA or RNA probe which is generally between 12 and 1000 nucleotides, preferably between 12 and 500, more preferably between 12 and 200, particularly preferably between 12 and 50 and between 15 and 40, and most preferably between 17 and 25 nucleotides.
  • the nucleic acid probes are selected on the basis of whether a complementary sequence is present in the microorganism to be detected. By selecting a defined sequence, a bacterial species, a bacterial genus or an entire bacterial group can be recorded. Complementarity should exist for a probe of 15 nucleotides over 100% of the sequence. For oligonucleotides with more than 15 nucleotides, one or more mismatching sites are allowed.
  • the nucleic acid probes from the kit according to the invention are able to use non-specific nucleic acid probes to detect non-specific microorganisms. So that can often asked question whether there are undesirable microorganisms in samples or products without accurately characterizing the microorganism.
  • the hybridization conditions and the duration of the hybridization are adjusted depending on the product and the sample to be examined depending on the nucleic acid probe.
  • B. fluorescent groups such. B. CY2 (available from Amersham Life Sciences, Inc., Arlington Heights, USA), CY3 (also available from Amersham Life Sciences), CY5 (also available from Amersham Life Sciences), FITC (Molecular Probes Inc., Eugene, USA) ), FLUOS (available from Rohe Diagnostics GmbH, Mannheim, Germany), TRITC (available from Molecular Probes from Eugene, USA), 6-FAM or FLUOS-PRTME.
  • the quality assurance system according to the invention can be used to detect gram pos. and / or gram-negative bacteria and / or yeasts and / or molds and / or algae are used.
  • bacteria also include medically relevant germs such as staphylococci, streptococci, anthrax, tetanus, lactic acid, diphtheria, swine erysipelas or hay bacteria.
  • bacteria also count as medically relevant germs such as gonococci, meningococci, legionella, coli, typhoid, Rur and plague bacteria.
  • Environmentally relevant and human-associated germs include process-specific germs such as pseudomonas, burkholderia, raouliques, cuttings, corynebacteria and bacillus species.
  • targeted inoculated products can be determined by the method according to the invention with the reagent from b i) iesiiüts ⁇ iieN / ⁇ ederfindung ⁇ .
  • yeast and mold can also be detected using the method according to the invention.
  • Standard germs used for targeted inoculation some of which are also mentioned in international pharmacopoeias, can be used and detected: Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Enterobacter cloacae, Staphylococcus aureus, Candida albicans, Aspergillus niger, Sahnonella, Bacillus subtilis.
  • Another object of the invention is the use of the quality assurance system according to the invention for the detection of microorganisms and for the quality check of filterable and / or lightly filterable samples or products and for assessing the hygienic condition of production plants.
  • the filterable and / or non-filterable samples or products to be examined are selected from the group which is formed from raw products, cosmetic products, pharmaceutical preparations, food preparations, food supplements, textile auxiliaries, washing and cleaning agents as well as paints and varnishes.
  • raw products are understood to be products which are used for the production of end products for the consumer.
  • These can be surfactants, oil bodies, emulsifiers, pearlescent waxes, consistency agents, thickeners, superfatting agents, stabilizers, polymers, silicone compounds, fats, waxes, lecithins, phospholipids, UV light protection factors, antioxidants, deodorants, antiperspirants, antidandruff agents, film-forming agents, swelling agents , Self-tanners, tyrosine inhibitors (depigmentation agents), hydrotropes, solubilizers, preservatives, perfume oils, non-filterable O / W and W / O emulsions.
  • Process water can also be seen as a raw material.
  • the cosmetic products can be, for example, ointments, creams, lotions, shampoo, conditioners, shower gels, bath products, decorative cosmetics such as make-up, eye shadows, lipstick, nail polish or the like.
  • the pharmaceutical preparations can be in the form of juices, creams, ointments, lotions, suspensions, tinctures, drops or the like.
  • the foods are preferably milk or milk products, baked goods or meat products, beverages such as mineral water, beer, lemonade or fruit juice.
  • Vitamin solutions, unsaturated fatty acids, in particular conjugated linoleic acids, preservatives or antioxidants are preferably mentioned as food supplements.
  • Another object of the invention is a method for the detection of microorganisms in filterable and / or lightly filterable products in which the quality assurance system according to the invention is applied by cultivating the samples a) for enrichment of microorganisms in an "overnight culture” corresponding to 8 to 24 hours under standard conditions in accordance with international pharmaceutical legislation, food legislation and cosmetics regulations and b) use a kit for the detection of living, damaged or dead microorganisms in filterable and / or lightly filterable samples or products by incubating the enriched sample i) with a reagent containing an inductor and a fluorescent reagent , which induces the formation of a special enzyme in the cells and thereby creates a fluorescent compound from a fluorescent reagent, and / or ii) after fixation of the bacteria, incubates them with a nucleic acid probe, which is provided with a fluorescence marker to bring about hybridization and c) the fluorescence of the samples is detected and correlated with the number of cells, the number of
  • fixing the bacteria is understood to mean a treatment with which the bacterial envelope is made permeable to nucleic acid probes. Ethanol is usually used for fixation. However, methanol, mixtures of alcohols, a low-percentage parafonnaldehyde solution or a dilute formaldehyde solution, enzymatic treatments or the like can also be used.
  • the fixed bacteria are incubated with fluorescence-labeled nucleic acid probes.
  • These nucleic acid probes which consist of an oligonucleotide and a marker attached to it, can then penetrate the cell envelope and bind to the target sequence corresponding to the nucleic acid probe inside the cell.
  • the nucleic acid probes according to the invention can be used with various hybridization solutions. Various organic solvents can be used in concentrations of 0-80%. Compliance with stringent hybridization conditions ensures that the nucleic acid probe actually hybridizes with the target sequence.
  • Moderate conditions in the sense of the invention are e.g. B. 0% formamide in a hybridization buffer as described below.
  • Stringent conditions in the sense of the invention are, for example, 20-80% formamide in the hybridization buffer.
  • a typical hybridization solution contains 0%> - 80%> formamide, preferably 20% -60% formamide, particularly preferably 35% formamide. It also has a salt concentration of 0.1 mol / 1-1.5 moT / l, preferably 1 ⁇ vo ⁇ rO; 5-mOM ⁇ , particularly preferably 0.9 mol / 1, the salt preferably being sodium chloride. Furthermore, the hybridization solution usually comprises a detergent, such as. B. sodium dodecyl sulfate (SDS), in a concentration of 0.001%> - 0.2%>, preferably in a concentration of 0.005-0.05%, more preferably 0.01-0.03%), particularly preferably in a concentration of 0.01%.
  • SDS sodium dodecyl sulfate
  • Tris-HCl sodium citrate
  • PIPES sodium citrate
  • HEPES HEPES
  • the particularly preferred embodiment of the hybridization solution according to the invention contains 0.02 mol / 1 Tris-HCl, pH 8.0.
  • the concentration of the probe can vary greatly depending on the marking and the number of target structures to be expected. To enable fast and efficient hybridization, the amount of probes should exceed the number of target structures by several orders of magnitude. stride. However, with fluorescence in situ hybridization (FISH), care must be taken to ensure that an excessively high amount of fluorescence-labeled hybridization probe leads to increased background fluorescence.
  • the amount of probe should therefore be in a range between 0.5 ng / 1 and 500 ng / 1, preferably between 1.0 ng / 1 and 100 ng / 1 and particularly preferably 1, 0-50 ng / 1.
  • the duration of the hybridization is usually between 10 minutes and 12 hours; hybridization is preferably carried out for about 1.5 hours.
  • the hybridization temperature is preferably between 44 ° C. and 48 ° C., particularly preferably 46 ° C., the parameter of the hybridization temperature, and also the concentration of salts and detergents in the hybridization solution, depending on the nucleic acid probes, in particular their lengths and the degree of complementarity can be optimized to the target sequence in the cell to be detected.
  • the non-hybridized and excess nucleic acid probe molecules are removed or washed off using a conventional washing solution.
  • this washing solution can contain 0.001-0.1% of a detergent such as SDS, a concentration of 0.01% being preferred, and Tris-HCl in a concentration of 0.001-0.1 mol / 1, preferably 0 , 01-0.05 mol / 1, particularly preferably 0.02 mol / 1, contain.
  • the washing solution usually also contains NaCl, the concentration depending on the stringency required being from 0.003 mol / 1 to 0.9 mol / 1, preferably from 0.01 mol / 1 to 0.9 mol / 1.
  • the washing solution can contain EDTA in a concentration of up to 0.01 mol / 1, the concentration preferably being 0.005 mol / 1.
  • buffer solutions are used for the washing solution which correspond to the hybridization buffer in a lower salt concentration.
  • the “washing away” of the unbound nucleic acid probe molecules is usually carried out at a temperature in the range from 30 ° C. to 50 ° C., preferably from 44 ° C. to 50 ° C. and particularly preferably at 46 ° 6 for a duration of 10-40 minutes , Switzerlandsorzugswe e ⁇ für ⁇ rT5 "Min ⁇ jten ⁇ ⁇
  • the result when using the kit according to the invention is available after 24 to 48 hours.
  • the respective samples or products treated with fluorescent reagent or fluorescent markers are then optically detected with the aid of a microscope, preferably an epifluorescent microscope.
  • the analysis time is usually 10-24 hours.
  • the samples prepared in this way are incubated overnight at 30 + 5 ° C. If contamination with slow-growing organisms is suspected, the 8-hour pre-enrichment can take up to 24 hours.
  • microorganism growth causes clouding in the enrichment broth or CO 2 development in the BacT / ALERT® system can be measured, the sample is further analyzed with the FISH technique and a rough classification into gram positive and gram negative organisms is carried out, possibly analyzed up to the germ species (see Example 2: Non-filterable products). If there is no growth in the enrichment or no CO 2 development in the BacT / ALERT® system, the results are verified using the DEFT method.
  • 10 ml - this corresponds to a starting product quantity of 5 g - are removed from the enrichment culture with a sterile syringe and through a 0.45 ⁇ m polycarbonate filter filtered.
  • the polycarbonate filter on which the enriched cells lie is placed on a DEFT-PAD containing the fluorescent dye and incubated for 8-15 min at 20-37 ° C in a moist chamber.
  • the dye passes from the PAD to the cells, while the background of the polycarbonate filter is not stained.
  • the filter is released from the pad and placed on a slide. The color reaction is then stopped with a fixing liquid.
  • the preparation is then checked in a fluorescence microscope with 100 ⁇ magnification for the presence of stained cells.
  • the filter is scanned completely.
  • the background of the filter must be dark.
  • the positive and negative controls carried along must provide clear results
  • red cells are detected, the specimen was mixed with cells that had already died. Such cells usually come from the environment and are not relevant to the quality of a preparation. Products for parenteral use are excluded. Here the preparation should contain neither red nor green fluorescent cell bodies.
  • 10 g of a sample to be examined are weighed in sterile and according to Ph.Eur. 2.6.12. or 2.6.13 in 90 ml THLC1 broth with suitable additives - preferably a standard Stomacher device - homogeneously mixed. 10 ml of this suspension, corresponding to 1 g of the sample to be examined, are pipetted into 100 ml of CASO or Sabouraud-BouiUon.
  • the process is to be classified as yes / no. This is usually sufficient for a quality assessment, since the overall goal is "proof of the absence of germs capable of reproduction".

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Qualitätssicherungssystem zum Nachweis von vermehrungsfähigen Mikroorganismen enthaltend, a) ein System zur Anreicherung von Mikroorganismen in einer Probe in einer "Übernachtkul­tur" entsprechend 8 bis 24 Stunden Kultivierung unter Standardbedingungen gemäss internati­onalen Arzneimittelgesetzbüchern, Lebensmittelgesetzgebungen und Kosmetikverordnungen oder gemäss marktüblicher Indirektmethoden b) ein Kit zum Nachweis lebender, geschädigter oder toter Mikroorganismen in filtrierbaren und/oder nichtfiltrierbaren Proben oder Produkten, enthaltend i) mindestens ein Reagenz enthaltend einen Induktor und ein Fluoreszenzreagenz das bei le­benden Zellen zur Bildung eines bestimmten Enzyms führt, welches durch Reaktion mit ei­nem spezifischen Fluoreszenzfarbstoffreagenz einen Fluoreszenzfarbstoff freisetzt, der detek­ tierbar wird ii) mindestens eine Nucleinsäuresonde zum Nachweis von Mikroorganismen über in-situ Hybridisierung wobei die Nucleinsäuresonde an einem Fluoreszensmarker gebunden ist bei dem eine Nachweisgrenze für vermehrungsfähige Mikroorganismen von < 10 CFU/g er­reicht wird. Des weiteren wird die Verwendung des erfindungsgemässen Qualitätssicherungssystems und ein Verfahren zum Nachweis lebender, geschädigter oder toter Mikroorganismen in filtrierba­ren und/oder nichtfiltrierbaren Proben oder Produkten unter Anwendung des erfindungsgemä­ssen Qualitätssicherungssystems vorgeschlagen.

Description

Qualitätssicherungssystem zum Nachweis von Mikroorganismen
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung befindet auf dem Gebiet des Nachweises von Mikroorganismen und der Quali- tätsübe rüfung von filtrierbaren und/oder mchtfiltrierbaren Produkten sowie zur Beurteilung des Hygienezustandes von Produktionsanlagen.
Stand der Technik
Die Identifizierung von Mikroorganismen in Produkten konnte lange Zeit nur durch zeitaufwendige Kultivierung und einhergehender Amplifizierung erfolgen, wobei die geforderten Ergebnisse erst nach 1 bis 2 Wochen vorlagen. Die Kultivierung erfolgte beispielsweise für Bakterien, Pilze und einzellige Algen in den jeweils günstigsten Nährmedien.
Bei dieser Kontrolle wird überprüft, wie viele und welche Mikrooganismen pro Volumeneinheit im Endprodukt vorhanden sind. Hierbei sind vor allem die vermehrungsfähigen lebenden Mirkoorganismen von Interesse, die eine unerwünschte Kontamination des Zwischen- oder Endproduktes hervorrufen können.
Eine klassische Methode ist beispielsweise die Membranfiltration, bei der die Proben kultiviert und filtriert werden und die Mikroorganismen auf der Membran verbleiben. Auf dieser Membran werden die Mikroorganismen vermehrt und identifiziert. Weitere Verfahren sind die Standprobe und teilweise auch die PCR (polymerase chain reaction). Da die PCR jedoch auch bei „nackter"DNA positiv ausfällt, kommt es hier häufig zu falsch positiv Ergebnissen.
All diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass die Behandlung der Proben sehr aufwen- dig ist und erst frühestens nach mehreren Tagen bis Wochen das Ergebnis bekannt ist.
Weiterentwicklungen der bekannten Verfahren haben z.B. zu Methoden geführt, die es ermöglichen, in filtrierbaren Produkten wie Getränken über die sogenannten „Direct Epifluorescent Filter Technique (DEFT)" lebende Zellen direkt zu identifizieren, indem Fluoreszensfarbstof- fe, welche an DNA binden und so die Synthese der RNA blockieren, in die Zellen gebracht werden und die Zellen durch Epifluoreszenzmikroskopie detektiert werden (Kroll, R.; Me- thods in Molecular Biology; 1995; 46; S 113-121). In der EP 386051 oder in DE 19841588 wird beispielsweise beschrieben, wie die DEFT-Methode durch Verwendung von Induktoren zur Bildung bestimmter Enzyme in lebenden Mikroorganismen und anschließende Gabe eines Fluoreszenzreagenz, welches durch Reaktion mit dem gebildeten Enzym fluoresziert und dann detektiert werden kann, abgewandelt werden kann. Diese Methode wird jedoch nur für den Nachweis von coliformen Bakterien oder von Laktobazillen beschrieben. Des weiteren kann die DEFT-Methode in allen bekannten Abwandlungen nur für filtrierbare Produkte angewendet werden, was einen großen Nachteil darstellt. Bei dieser Methode ergibt sich zusätzlich das Problem der Nachweisgrenze. Es müssen mindestens zwischen 10 und 1000 Keime pro Fläche, die ausgezählt wird, vorhanden sein. Diese hohe Zahl an Mikroorganismen in einer Probe entspricht jedoch nicht den heutigen Hygieneanforderungen, so dass Systeme notwendig wer- den, die eine geringere Anzahl von Mikroorganismen in einer Probe schnell und ohne viel Aufwand detektierbar machen.
Für nichtfiltrierbare Produkte findet sich im Stand der Technik eine Methode, die durch in- situ Hybridisierung mit fluoreszierenden Nucleinsäuresonden zum Nachweis von spezifischen Mikroorganismen führt. Dieses als „FISH - Floureszens in-situ Hybridisierung" bezeichnete Verfahren dient zum Nachweis und zur Lokalisierung jeder Art von Nucleinsäuren in Zellen. Dabei wird mit Hilfe einer markierten RNA- oder DNA-Sonde eine molekulare Hybridisierung mit der in den Chromosomen befindlichen DNA/RNA durchgeführt. (FISH; Amann, R.L, W. Ludwig und K.-H. Schleifer, 1995. Phylogenetic identification and in situ detection of individual microbial cells without cultivation. Microbial. Rev. 59, S. 143-169; siehe auch DE 10160666). Die spezifische Hybridisierung der Sonde wird durch fluoreszensmikroskopi- sche Techniken nachgewiesen wie beispielsweise in DE 19936875 beschrieben.
Die FISH-Technik basiert auf der Tatsache, dass es in Bakterienzellen bestimmte Moleküle gibt, die aufgrund ihrer lebenswichtigen Funktion im Laufe der Evolution nur wenig mutiert wurden: Die 16S und die 23S ribosomale Ribonukleinsäure (rRNS). Beide sind Bestandteile der Ribosomen, den Orten der Proteinbiosynthese, und können aufgrund ihrer ubiquitären Verbreitung, ihrer Größe, und ihrer strukturellen und unktionellen Konstanz als spezifische Marker dienen. Die rRNA Datenbanken können dazu verwendet werden, art- und gattungs- spezifische Gensonden zu konstruieren. Hierbei werden alle verfügbaren rRNA Sequenzen miteinander verglichen und für bestimmte Sequenzstellen Sonden entworfen, die spezifisch eine Bakterienart, -gattung oder -gruppe erfassen.
Bei der FISH -Technik werden diese Gensonden, die zu einer bestimmten Region auf der ri- bosomalen Zielsequenz komplementär sind, in die Zelle geschleust. Die Gensonden sind in der Regel kleine, 16-20 Basen lange, einzelsträngige Desoxyribonuldeinsäurestücke und richten sich gegen eine Zielregion, welche typisch für eine Bakterienart oder eine Bakteriengruppe ist. Findet die fluoreszenzmarkierte Gensonde in einer Bakterienzelle ihre Zielsequenz, so bindet sie daran und die Zellen können aufgrund ihrer Fluoreszenz im Fluoreszenzmikroskop detektiert werden.
Untersuchungen belegen jedoch, dass durch große Populationsschwankungen statistische Probleme bei der Probenahme bei diesen Methoden auftreten. Auch hier ergibt sich die Schwierigkeit der Nachweisgrenze, denn auch hier sind mindestens zwischen 10 und 1000 Keime pro Fläche, die ausgezählt wird, notwendig um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten. Diese hohe Zahl an Mikroorganismen in einer Probe entspricht nicht den heutigen Hygienestandards.
Obwohl laut internationalem Arzneimittelgesetzbuch (Ph. Eur.) eine Nachweisgrenze von < 100 CFU/g noch akzeptabel und hinreichend ist für den Vertrieb von Produkten, erwartet die Industrie und der Verbraucher heute eine weit geringere Nachweisgrenze bzw. sind die Hygieneanforderungen an Produkte heute so hoch, dass eine Nachweisgrenze < 10 CFU/g unausweichlich ist und eine Nachweisgrenze < 1 CFU/g angestrebt werden sollte.
Die Methoden zum Nachweis und zur Quantifizierung von Mikroorganismen müssen immer sensitiver und bedienungsfreundlicher werden, um den Anforderungen an schnellen Nachweismethoden mit hoher Effizienz, niedrigen Nachweisgrenzen und geringem Aufwand für möglichst viele unterschiedliche Mikroorganismen gerecht zu werden. Dabei ist es oftmals ausreichend, wenn zunächst nur ein „Abwesenheitstest" durchgeführt wird (Ja/Nein-Test) und getestet wird, ob überhaupt Mikroorganismen in der Probe enthalten sind, bevor diese taxo- nomisch bestimmt werden. Es ist zu zeitaufwendig und fordert zuviel Laborkapazität, wenn für die unterschiedlichsten Mikroorganismen viele Nachweismethoden angewendet werden müssen oder aus dem Angebot der unterschiedlichsten Methoden auf dem Markt die jeweils effektivste gewählt werden muss.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur Verfügung zu stellen, mit dem sowohl filtrierbare als auch nicht filtrierbare Proben und Produkte untersucht werden und durch ein schnelles Verfahren der quantitative Nachweis verschiedenster Mikroorganismen sowohl lebend als auch tot möglich wird. Das System sollte es ermöglichen, Mikroorganismen mit einer Nachweisgrenze von < 10 CFU/g in der gewählten Probenmenge nachzuweisen. Das System sollte nicht nur speziell für einen Organismus anwendbar sein, sondern einen generellen Nachweis für Mikroorganismen in Proben und Produkten zur Verfügung stellen. Mit dem System sollte es auch möglich sein, den Hygienezustand von Produktionsanlagen zu überprüfen. Beschreibung der Erfindung
Gegenstand der Erfindung ist ein Qualitätssicherungssystem zum Nachweis von vermehrungsfähigen Mikroorganismen enthaltend, a) ein System zur Anreicherung von Mikroorganismen in einer Probe in einer "Übernachtkultur" entsprechend 8 bis 24 Stunden Kultivierung unter Standardbedingungen gemäß internationalen Arzneimittelgesetzbüchern (beispielsweise Ph.Eur.), Lebensmittelgesetzgebungen, Kosmetikverordnungen oder gemäß marktüblicher Indirektmethoden, wie beispielsweise eine Indirektmethode bei der das beim Wachstum der Mik- roorganismen entstehende CO2 bestimmt wird b) ein Kit (aus dem englischen = Baukasten, Bausatz) zum Nachweis lebender, geschädigter oder toter Mikroorganismen in filtrierbaren und/oder nichtfiltrierbaren Produkten, enthaltend i) mindestens ein Reagenz enthaltend einen Induktor und ein Fluoreszenzreagenz das bei lebenden Zellen zur Bildung eines bestimmten Enzyms führt, welches durch . Reaktion mit einem spezifischen Fluoreszenzreagenz einen Fluoreszenzfarbstoff freisetzt, der detektierbar wird, ii) mindestens eine Nucleinsäuresonde zum Nachweis von Mikroorganismen über in- situ Hybridisierung wobei die Nucleinsäuresonde an einem Fluoreszensmarker ge- bunden ist, bei dem eine Nachweisgrenze für vermehrungsfähige Mikroorganismen von < 10 CFU/g erreicht wird.
Bei den herkömmlichen Testmethoden werden in der Regel nur 0,1 g und max. 1 g der Probe entnommen unτi^die_Tests^urchgefülrrirHter ergib sicrr ein ex1xemes~s l 1Te rPröblem~ und idealerweise sollte ein möglichst großes Probenvolumen untersucht werden. Die herkömmlichen Testmethoden lassen jedoch nur eine Probenmenge in der genannten Größenordnung zu.
Die Kultivierung in „Übernachtkulturen" entspricht zum einen den Standardmethoden, welche in dem internationalen Arzneimittelgesetzbüchern, Lebensmittelgesetzgebungen und Kosmetikverordnungen vorgeschrieben sind. Eine Übernachtkultur bedeutet dabei speziell, dass die Proben zwischen 8 und 24 Stunden, bevorzugt zwischen 10 und 20 Stunden und insbesondere zwischen 12 und 15 Stunden kultiviert werden. Die Standardbedingungen der Kultivierung sind dem Gesetzestext zu entnehmen. Geringfügige Abweichungen beispielsweise in den Konzentrationen der Nährmedienbestandteile, der Temperatur oder sonstiger Parameter der Standardmethoden für die Kultivierung sollen jedoch vom erfindungsgemäßen Qualitätssicherungssystem eingeschlossen sein. Ebenso sind eventuelle Änderungen im Gesetzestext für das erfindungsgemäße System anwendbar. Die Bedingungen müssen jedoch jeweils dokumentiert werden damit eine Nachweisgrenze für vermehrungsfähige Mikroorganismen bestimmbar wird. So ist es von großer Bedeutung, welche Probenmenge eingesetzt wird. Als alternative Standardmethode zu den Methoden aus dem internationalen Arzneimittelgesetzbüchern, Lebensmittelgesetzgebungen und Kosmetikverordnungen können erfindungsge- maß auch marktübliche Indirektmethoden zur Anreicherung verwendet werden. Eine beispielhafte direktmethode bestimmt das beim Wachstum der Mikroorganismen entstehende CO2 durch Adsorption auf einer Membran und photometrischer Bestimmung in der Inkubationskammer. Diese Methode wird beispielsweise unter der Bezeichnung BacT/ ALERT® von der Firma BioMerieux vermarktet. Die Methode ist sehr sensitiv und zeigt eine potentielle Kontamination spätestens nach Übernachtkultur an, so dass das analytische Ergebnis spätestens nach 24 Stunden vorliegt.
Bei dieser Methode wird das zu untersuchende (ggf. verdünnte) Material steril in eine Nährmedienampulle eingesetzt. Die Ampulle wird in eine Probenzelle innerhalb einer beheizbaren Inkubations-Kammer eingesetzt.
Die Ampulle verfügt über eine gasdurchlässige Membran, die mit einer Nachweiskammer verbunden ist. In der Nachweis-Kammer befindet sich ein Indikator, der das beim Wachstum von Zellen entstehende CO2 über die Membran adsorbiert und dessen Umschlag photometrisch in der Inkubationskammer gemessen wird. Die so gewonnenen Messignale werden auf elektronischem Weg für jede Probenzelle dokumentiert und in „Wachstumskurven" (Zeit vs. CO2 - Gehalt ) umgesetzt.
Diese Methode wird heute bereits in der Medizin eingesetzt zur Sterilitätskontrolle von Blutbankproben, Blutkonserven, Knochen, Gewebestücken und anderen medizinisch relevanten Materialien.
Die Anwendung zur mikrobiologischen Qualitätssicherung von erfindungsgemäßen Proben wurde noch nicht beschrieben und erfindungsgemäß getestet.
Die Methode eignet sich für alle wassermischbaren und nicht wassermischbaren Flüssigkeiten sowie für Emulsionen, wachshaltige Perlglanze, Öle, Pasten und Feststoffe.
Eine definierte Menge - in der Regel l g - einer zu untersuchenden Probe wird unter sterilen Bedingungen in die Flüssigkeitskammer gegeben und zwischen 15° und 40°C, vorzugsweise bei 30°C, inkubiert. Sofern die Probe Keime enthält, werden sich diese unter CO2 Entwick- lung vermehren. Bei einem Befall von 1 - 100 Keimen pro ml ist die Gasbildung nach etwa 10 Generationszyklen und ca. ab 2 Stunden registrierbar. Im Positivfall kann sofort mittels der Reagenzien aus b i) oder b ii) und dem entsprechenden Verfahren das Material weiter analysiert werden Sobald ein positiver Hinweis auf Kontamination vorliegt, kann der Typus der Kontamination verifiziert werden.
Erfmdungsgemäß werden 1 bis 10 g, bevorzugt 5 g der zu untersuchenden Probe bzw. des zu untersuchenden Produktes in 100 bis 1000 ml Standardlösung suspendiert und in der Übernachtkultur angereichert. Diese Behandlung ist oftmals notwendig, da die Proben teilweise selbst hemmende Wirkung auf Mikroorganismen besitzen können. Um dennoch eine sehr geringe Keimpopulation nachweisen zu können, die die gewünschte Qualität des Produktes bei längerer Lagerung in Bezug auf Hygieneanforderungen zerstören könnte, bedarf es einer Methode, die nach Verdünnung der Probe diese Keime noch nachweisen kann. Hierbei ergibt sich jedoch das Problem der Nachweisgrenze, denn nach Verdünnung ist die Gesamtzahl der Mikroorganismen für die sofortige Anwendung der Testmethoden DEFT oder FISH zu gering, um eine Abwesenheitsprüfung durchführen zu können. Die erste Anforderung an das Qualitätssicherungssystem, eine Abwesenheitsprüfung für vermehrungsfähige Mikroorganismen oder anders gesagt eine Ja/Nein-Bestimmung für vermehrungsfähige Mikroorganismen bereitzustellen, wird dadurch gegeben, dass durch die Ü ernachtkultur eine Nachweisgrenze von < 10 CFU/g erreicht wird. Insbesondere wird durch die angewendete Probenvorbereitung aus 5 bis 10 g Probe in 100 bis 1000 ml Standardlösung eine Nachweisgrenze von < 1 CFU/g erreicht, bzw. < 1 CFU/5g erreicht. Die von dem internationalem Arzneimittelgesetz geforderte Mindestnachweisgrenze von < 100 CFU/g wird damit deutlich unterschritten. Damit kann der heutige Hygienestandard, der für viele Produkte vom Verbraucher und von der Industrie gefordert wird, eingehalten werden, weil ein Qualitätssicherungssystem entwickelt wurde, was den schnellen Nachweis von geringsten Populationen vermehrungsfähiger Mikroorganismen möglich macht. Durch die Kombination~von""zwei_Nachweismethτ d"en in eiπem~Ki1 wird_esπdern~Aiϊwender möglich, direkt und parallel unterschiedliche Proben, Zwischenprodukte und Endprodukte zu testen. So kann während eines Herstellungsprozesses in jeder Phase jedes Zwischenprodukt unabhängig von der Konsistenz auf das Vorhandensein von Mikroorganismen untersucht werden. Der Nachweis von Mikroorganismen im Sinne der Erfindung bedeutet zum einen eine „Ja - Nein"-Bestimmung zur Beantwortung der Frage, ob sich unerwünschte Mikroorganismen in den zu untersuchenden Proben oder Produkten befinden und zum anderen anschließend je nach untersuchter Probe oder Produkt die genaue Identifizierung des detektierten Mikroorganismus. Welcher Nachweis erbracht wird, ist abhängig von der Konsistenz der Probe oder des Produktes und damit von dem zu verwendenden Reagenz und der zu verwendenden Nucleinsäuresonde.
Unter den Begriffen Proben und Produkte werden erfindungsgemäß sowohl Zwischenprodukte als auch Endprodukte verstanden. Unter dem Begriff „Proben" kann des weiteren auch ein Anteil oder Teil eines Zwischenproduktes oder Endproduktes verstanden werden, beispielsweise der flüssige oder feste Anteil eines heterogenen Produktes oder Zwischenproduktes bevorzugt nach jeweils definierten Reaktionszeiten insbesondere zur Kontrolle eines gesamten Herstellungsprozesses. Erfmdungsgemäß werden unter „Proben" ebenfalls beispiels- weise Rückstände von Reinigungsprozessen an Produktionsanlagen verstanden. Unter Endprodukte wird erfindungsgemäß sowohl das Endprodukt für den Verbraucher als auch das Rohprodukt verstanden, welches zum Verkauf steht und für die Herstellung von Endprodukten für den Verbraucher verwendet wird. Proben können ebenfalls aus Industrieanlagen zur Effektivitätsprüfung nach einer Desinfekti- on stammen. Industrieanlagen werden regelmäßig mit Dampf oder mit chemischen Mitteln (Hypochlorite oder Wasserstoffperoxid) desinfiziert. Die Effektivitätsprüfung erfolgt - wenn überhaupt - bislang über klassische Verfahren. Oftmals werden allerdings Erfahrungswerte zur Wirksamkeit zugrunde gelegt, da die klassische Prüfung zu aufwendig ist. Mit dem erfϊn-
, dungsgemäßen System und Verfahren kann hier effektiv und schnell der Erfolg der Desinfek- tion geprüft werden.
Im Sinne der Erfindung bedeutet „filtrierbare" Probe oder Produkt, dass diese durch Filter mit 0,45 μm Porendurchmesser durchgängig sind. Sie sollten also keine Öltröpfchen oder Feststoffpartikel oder ähnliches enthalten.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird aus dem erfindungsgemäßen Kit das Reagenz aus b i) für filtrierbare flüssige Proben und Produkte oder für filtrierbare flüssige Anteile der zu untersuchenden Proben und Produkte zum Nachweis von lebenden Mikroorganismen eingesetzt. Indirekt können so auch tote Mikroorganismen nachgewiesen werden. Bei dieseriSfachweismethode wird der Stoffwechselweg von der Induktion zur Bildung eines Enzyms durch die Aufnahme einer spezifischen Substanz untersucht. Die Induktion geschieht durch ein Reagenz enthaltend einen Induktor und ein Fluoreszenzreagenz, welches die Zellmembran passieren kann woraufhin intrazellulär die induzierten Enzyme die hochfluoreszierende Verbindung entstehen lassen. Zellen ohne intakter Zellmembran oder aktiven Stoff- Wechsel können das fluoreszierende Reaktionsprodukt nicht bilden und zeigen keine Fluoreszenz. Durch die Verwendung eines weiteren farbigen Reagenzes, welches sich in den toten Zellen anreichert da eine Reaktion durch das induzierte Enzym nicht stattfinden kann, ist eine Unterscheidung zwischen toten und lebenden Zellen möglich. Erst wenn der Nachweis des Enzyms durch die Bildung des fluoreszierenden Reaktionspro- duktes gelingt, ist sichergestellt, dass dieser Stoffwechselweg funktioniert und damit kann diesen Zellen ein funktionsfähiger Stoffwechsel und eine Vermehrungsfähigkeit zugeschrieben werden. Ein Ergebnis liegt bereits nach ca. einer Stunde vor. Zur Trennung der Zellen von den filtrierbaren Proben oder Produkten werden bevorzugt Membranfilter, insbesondere Poly- carbonatfilter einer Porengröße von 0,2 bis 1,20 μm, bevorzugt 0,45 μm genutzt. Wenn es möglich ist, können die zu untersuchenden Proben und Produkte auch in geeigneter Weise verflüssigt werden. Zu dieser Probe wird ein Induktor des gesuchten Enzyms zugesetzt und anschließend ein Fluoreszenzreagenz, welches erst nach Reaktion mit dem gesuchten und in- duzierten Enzym seine Fluoreszenz entwickelt.
Zu diesen spezifischen Fluoreszenzreagenzien zählt beispielsweise Fluorescindigalactosid zum Nachweis von Galactosidase welches durch Galactose als Induktor induziert wurde. Mit diesen Induktor und Fluoreszensreagenz können Lactobazillen und coliforme Bakterien wie Escherichia coli, Aeromonas, Citrobacter, Enterobacter, Klebsiella, Pseudomonaden und wei- tere Prozesswasser-relevante Keime nachgewiesen werden.
Zu den Fluoreszensreagenzien zählen erfmdungsgemäß 4-Methylumbelliferon-Derivate, die speziell für bestimmte Enzyme derivatisiert werden. Beispielsweise findet 4- Methylumbelliferonheptanoat für den Nachweis von Lipase oder Esterase Anwendung. Für den Nachweis von Galactosidase kann auch 4-Methylumbelliferon-ß-D-galactosid angewendet werden. Die Lösung wird dann durch die beschriebenen Mikrofilter filtriert und fluores- zensoptisch mit Hilfe eines Epifluoreszenzmikroskops untersucht.
In einer weiteren Anwendungsform werden die Indikatoren und Fluoreszensreagenzien zu den Rückständen auf dem Filter gegeben.
In einer weiteren Ausführungsform wird aus dem Kit die Nucleinsäuresonde aus b ii) sowohl für filtrierbare flüssige Proben und Produkte als auch für nichtfiltrierbare Proben und Produkte als auch für Gemische aus filtrierbaren und mchtfiltrierbaren Proben und Produkten zum Nachweis von lebenden Mikroorganismen eingesetzt.
Bei der Nukleinsäuresonde im Sinne der Erfindung kann es sich um eine DNA- oder RNA- Sonde handeln, die in der Regel zwischen 12 und 1000 Nukleotide, bevorzugt zwischen 12 und 500, bevorzugter zwischen 12 und 200, besonders bevorzugt zwischen 12 und 50 und zwischen 15 und 40, und am meisten bevorzugt zwischen 17 und 25 Nukleotide umfassen wird. Die Auswahl der Nukleinsäuresonden geschieht nach den Gesichtspunkten, ob eine komplementäre Sequenz in dem nachzuweisenden Mikroorganismus vorliegt. Durch diese Auswahl einer definierten Sequenz, kann dadurch eine Bakterienart, eine Bakteriengattung oder eine ganze Bakteriengruppe erfasst werden. Komplementarität sollte bei einer Sonde von 15 Nukleotiden über 100% der Sequenz gegeben sein. Bei Oligonukleotiden mit mehr als 15 Nukleotiden sind ein bis mehrere Fehlpaarungsstellen erlaubt.
Die Nucleinsäuresonden aus dem erfindungsgemäßen Kit sind in der Lage, durch unspezifische Nucleinsäuresonden unspezifisch Mikroorganismen nachzuweisen. Damit kann die oft gestellte Frage geklärt werden, ob sich unerwünschte Mikroorganismen in Proben oder Produkten befinden, ohne den Mikroorganismus genau zu charakterisieren. Die Hybridisierungsbedingungen und die Dauer der Hybridisierung werden je nach Produkt und zu untersuchender Probe in Abhängigkeit von der Nucleinsäuresonde angepasst.
Als detektierbare Marker für die Nucleinsäuresonden werden z. B. fluoreszierende Gruppen wie z. B. CY2 (erhältlich von Amersham Life Sciences, Inc., Arlington Heights, USA), CY3 (ebenfalls erhältlich von Amersham Life Sciences), CY5 (ebenfalls zu beziehen von Amersham Life Sciences), FITC (Molecular Probes Inc., Eugene, USA), FLUOS (erhältlich von Ro- ehe Diagnostics GmbH, Mannheim, Deutschland), TRITC (erhältlich von Molecular Probes hie. Eugene, USA), 6-FAM oder FLUOS-PRTME verwendet.
Das erfindungsgemäße Qualitätssicherungssystem kann zum Nachweis von gram pos. und/oder gram neg. Bakterien und/oder Hefen und/oder Schimmelpilzen und/oder Algen ver- wendet werden.
Zu den gram-pos. Bakterien zählen neben den umweltrelevanten auch medizinisch relevante Keime wie beispielsweise Staphylokokken, Streptokokken, Milzbrand-, Starrkrampf-, Milchsäure-, Diphtherie-, Schweinerotlauf- oder Heubakterien. Zu den gram-neg. Bakterien zählen ebenfalls neben den umweltrelevanten auch medizinisch relevante Keime wie Gonokokken, Meningokokken, Legionellen, Coli-, Typhus-, Rur- und Pestbakterien. Zu den umweltrelevan- ten und Mensch-assoziierten Keimen gehören unter anderem prozesswasserspezifische Keime wie Pseudomonaden, Burkholderien, Raoultellen, Klebsiellen, Corynebakterien und Bazillus- Arten. In der mikrobiologischen Freigabe von Fertigprodukten kann durch das erfindungsgemäße Verfahren mit dem Reagenz aus b i)τiesiiütsτiieN/ϊederfindung^ gezielt angeimpften Produkten ermittelt werden. Neben Bakterien werden durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch Hefen und Schimmelpilze erfassbar. Als häufig angewendete Standardkeime zur gezielten Animpfung die zum Teil auch in den internationalen Pharmakopöen genannt sind, können eingesetzt und detektiert werden: Pseudomonas aerugi- nosa, Escherichia coli, Enterobacter cloacae, Staphylococcus aureus, Candida albicans, Aspergillus niger, Sahnonella, Bacillus subtilis.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Qualitätssicherungssystems zum Nachweis von Mikroorganismen und zur Qualitätsüberprüfung von filtrierbaren und/oder mchtfiltrierbaren Proben oder Produkten sowie zur Beurteilung des Hygienezustandes von Produktionsanlagen. Die zu untersuchenden filtrierbaren und/oder nicht- filtrierbaren Proben oder Produkte sind ausgewählt aus der Gruppe, die gebildet wird aus Rohprodukten, Kosmetikprodukten, pharmazeutischen Zubereitungen, Nalrrungsmitteln, Nah- rungsergänzungsmitteln, Textilhilfsmitteln, Wasch- und Reinigungsmitteln sowie Farben und Lacke.
Unter Rohprodukte werden im Sinne der Erfindung Produkte verstanden, die zur Herstellung von Endprodukte für den Verbraucher verwendet werden. Hierbei kann es sich um Tenside, Olkörper, Emulgatoren, Perlglanzwachse, Konsistenzgeber, Verdickungsmittel, Überfettungsmittel, Stabilisatoren, Polymere, Siliconverbindungen, Fette, Wachse, Lecithine, Phospholipide, UV-Lichtschutzfaktoren, Antioxidantien, Deodorantien, Antitranspirantien, Antischuppenmittel, Filmbildner, Quellmittel, Insektenrepellentien, Selbstbräuner, Tyrosina- seinhibitoren (Depigmentierungsmittel), Hydrotrope, Solubilisatoren, Konservierungsmittel, Parfümöle, nichtfiltrierbare O/W- und W/O-Emulsionen handeln. Prozesswasser ist ebenfalls als Rohstoff zu sehen.
Bei den Kosmetikprodukten kann es sich beispielsweise um Salben, Cremes, Lotionen, Shampoo, Conditioner, Duschgels, Badezusätze, dekorative Kosmetik wie Make up, Lidschatten, Lippenstift, Nagellack oder ähnliches handeln. Die pharmazeutischen Zubereitungen können in Form von Säften, Cremes, Salben, Lotionen, Suspensionen, Tinkturen, Tropfen oder ähnliches vorliegen.
Die Nahrungsmittel sind bevorzugt Milch oder Milchprodukte, Back- oder Fleischwaren, Getränke wie Mineralwasser, Bier, Limonade oder Fruchtsaft. Als Nahrungsergänzungsmit- tel werden bevorzugt Vitaminlösungen, ungesättigte Fettsäuren insbesondere konjugierte Li- nolsäuren, Konservierungsmittel oder Antioxidantien genannt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Nachweis von Mikroorganismen in filtrierbaren und/oder mchtfiltrierbaren Produkten bei dem das erfindungsgemäße Qualitätssicherungssystem angewendet wird, indem man die Proben a) zur Anreicherung von Mikroorganismen in einer "Übernachtkultur" entsprechend 8 bis 24 Stunden kultiviert unter Standardbedingungen gemäß internationalen Arzneimittelgesetzbüchern, Lebensmittelgesetzgebungen und Kosmetikverordnungen und b) ein Kit zum Nachweis lebender, geschädigter oder toter Mikroorganismen in filt- rierbaren und/oder mchtfiltrierbaren Proben oder Produkten anwendet, indem man die angereicherte Probe i) mit einem Reagenz enthaltend einen Induktor und ein Fluoreszenzreagenz inkubiert, welches in den Zellen die Bildung eines speziellen Enzyms induziert und dabei aus einem Fluoreszenzreagenz eine fluoreszierende Verbindung ent- stehen lässt, und/oder ii) nach Fixieren der Bakterien diese mit einer Nucleinsäuresonde inkubiert, welche mit einem Fluoreszensmarker versehen ist um eine Hybridisierung herbeizuführen und c) die Fluoreszens der Proben detektiert und mit der Anzahl der Zellen korreliert wobei die Anzahl der Zellen bestimmbar wird und beim Einsatz von b) i) zwischen toten und lebenden Zellen unterschieden werden kann.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter "Fixieren" der Bakterien eine Behandlung verstanden, mit der die Bakterienhülle für Nukleinsäuresonden durchlässig gemacht wird. Zur Fixierung wird üblicherweise Ethanol verwendet. Es kann jedoch auch Methanol, Mischungen von Alkoholen, eine niederprozentige Parafonnaldehydlösung oder eine verdünnte Formalde- hydlösung, enzymatische Behandlungen oder ähnliches verwendet werden.
Für die "Hybridisierung" werden im Sinne der Erfindung die fixierten Bakterien mit fluoreszenzmarkierten Nukleinsäuresonden inkubiert. Diese Nukleinsäuresonden, die aus einem Oli- gonukleotid und einem daran gebundenen Marker bestehen, können dann die Zellhülle penet- rieren und sich an die der Nukleinsäuresonde entsprechenden Zielsequenz im Zellinneren bin- den. Die erfindungsgemäßen Nukleinsäuresonden können mit verschiedenen Hybridisierungs- lösungen eingesetzt werden. Verschiedene organische Lösungsmittel können hierbei in Konzentrationen von 0-80%o eingesetzt werden. Durch das Einhalten von stringenten Hybridisie- rungsbedingungen wird gewährleistet, dass die Nukleinsäuresonde auch tatsächlich mit der Zielsequenz hybridisiert. Moderate Bedingungen im Sinne der Erfindung sind z. B. 0% For- mamid in einem Hybridisierungspuffer wie er nachfolgend beschrieben ist. Stringente Bedingungen im Sinne der Erfindung sind beispielsweise 20-80% Formamid im Hybridisierungspuffer.
Eine typische Hybridisierungslösung enthält 0%>-80%> Formamid, bevorzugt 20%-60% Formamid, besonders bevorzugt 35% Formamid. Sie hat außerdem eine Salzkonzentration von 0,1 mol/1-1,5 moT/l,-bevorzug1τvoτrO;5-mOM-^ besonders bevorzugt von 0,9 mol/1, wobei es sich bei dem Salz vorzugsweise um Natriumchlorid handelt. Weiter umfasst die Hybridisierungslösung üblicherweise ein Detergens, wie z. B. Natriumdodecylsulfat (SDS), in einer Konzentration von 0,001%>- 0,2%>, vorzugsweise in einer Konzentration von 0,005-0,05%, bevorzugter von 0,01—0,03%), besonders bevorzugt in einer Konzentration von 0,01%. Zum Puffern der Hybridisierungslösung kömien verschiedene Verbindungen wie Tris-HCl, Natrium-Citrat, PIPES oder HEPES verwendet werden, die üblicherweise Konzentrationen von 0,01-0,1 mol/1 eingesetzt werden, bevorzugt von 0,01 bis 0,08 mol/1, in einem pH- Wert-Bereich von 6,0-9,0, bevorzugt 7,0 bis 8,0. Die besonders bevorzugte erfindungsgemäße Ausführung der Hybridisierungslösung beinhaltet 0,02 mol/1 Tris- HC1, pH 8,0.
Die Konzentration der Sonde kann je nach Markierung und Anzahl der zu erwartenden Zielstruktur stark schwanken. Um eine schnelle und effiziente Hybridisierung zu ermöglichen, sollte die Sondenmenge die Anzahl der Zielstrukturen um mehrere Größenordnungen über- schreiten. Allerdings ist bei der Fluoreszenz in situ-Hybridisierung (FISH) darauf zu achten, dass eine zu hohe Menge an fluoreszenzmarkierter Hybridisierungssonde zu erhöhter Hintergrundfluoreszenz führt. Die Menge an Sonde sollte deshalb in einem Bereich zwischen 0,5 ng/ 1 und 500 ng/ 1, bevorzugt zwischen 1,0 ng/ 1 und 100 ng/ 1 und besonders bevorzugt bei 1, 0-50 ng/ 1 liegen.
Die Dauer der Hybridisierung beträgt üblicherweise zwischen 10 Minuten und 12 Stunden; bevorzugt erfolgt die Hybridisierung für etwa 1,5 Stunden. Die Hybridisierungstemperatur beträgt bevorzugt zwischen 44°C und 48°C, besonders bevorzugt 46°C, wobei der Parameter der Hybridisierungstemperatur, wie auch die Konzentration an Salzen und Detergenzien in der Hybridisierungslösung in Abhängigkeit von den Nukleinsäuresonden, insbesondere deren Längen und dem Grad der Komplementarität zur Zielsequenz in der nachzuweisenden Zelle optimiert werden kann. Nach erfolgter Hybridisierung werden die nicht hybridisierten und überschüssigen Nukleinsäuresondenmoleküle mittels einer herkömmlichen Waschlösung entfernt bzw. abgewaschen. Diese Waschlösung kann, falls gewünscht, 0,001-0,1% eines Deter- gens wie SDS, wobei eine Konzentration von 0,01% bevorzugt wird, sowie Tris- HCl in einer Konzentration von 0,001-0,1 mol/1, bevorzugt 0,01-0,05 mol/1, besonders bevorzugt 0,02 mol/1, enthalten. Weiter enthält die Waschlösung üblicherweise NaCl, wobei die Konzentration je nach benötigter Stringenz von 0,003 mol/1 bis 0,9 mol/1, bevorzugt von 0,01 mol/1 bis 0,9 mol/1, beträgt. Des Weiteren kann die Waschlösung EDTA in einer Konzentration bis zu 0,01 mol/1 enthalten, wobei die Konzentration vorzugsweise 0,005 mol/1 beträgt. Des weiteren werden zur Waschlösung noch Pufferlösungen eingesetzt, die den Hybridisierungspuffer in einer geringeren Salzkonzentration entsprechen.
Das "Abwaschen" der nicht gebundenen Nukleinsäuresondenmoleküle erfolgt üblicherweise bei einer Temperatur im Bereich von 30°C bis 50°C, bevorzugt von 44°C bis 50°C und be- sonders bevorzugt bei 46°6-fürerne Dauer von 10-40 Minuten, Υorzugswe e~füτrT5"Minτjtenτ~ Das Ergebnis bei Verwendung des erfindungsgemäßen Kits liegt nach 24 bis 48 Stunden vor. Die jeweiligen mit Fluoreszensreagenz oder Fluoreszenzmarker behandelte Proben oder Produkte werden anschließend mit Hilfe eines Mikroskops, bevorzugt eines Epifluoreszens- mikroskops optisch detektiert.
Beispiele
Beispiel 1: Qualitäts nalyse von filtriert) aren Produkten mit der beschriebenen Verfah- renskombination
Die Analysendauer liegt in der Regel bei 10 - 24 Stunden.
1. Proben Vorbereitung
Alle Arbeiten haben unter sterilen / aseptischen Bedingungen zu erfolgen. 10 g einer zu untersuchenden Probe werden steril eingewogen und gemäß Ph.Eur. 2.6.12. bzw. 2.6.13 in 90 ml THLC1 -Bouillon homogen vermischt. Die Lösung wird über einen 0,45 μl Membranfilter steril filtriert, das Filtrat wird verworfen. Der Filter wird mit 200 ml steriler Pufferlösung nachgespült. Auf dem Filter sind alle Keime, die ggf. in 10g Produkt enthalten sind, zurückgehalten. Anschließend entnimmt man den Filter und überführt ihn komplett in ein steriles Gefäß mit 20 ml CASO-Bouillon (zur Bakterienanreicherung) oder Sabouraud Bouillon (zur Anreicherung von Hefen und Schimmelpilzen) (klassische Übernachtkultur) oder in eine BacT/ALERT® Flasche (Lym-Flasche mit 20 ml der jeweiligen Bouillon). Das BacT/ALERT® System eignet sich nicht für Proben, die bekanntermaßen zur autokatalytischen Freisetzung von CO neigen, ohne daß mikrobielle Wechselwirkungen vorliegen. Bei den meisten kosmetischen und industriell genutzten Rohstoffen ist dies nicht der Fall.
Die so vorbereiteten Proben werden über Nacht bei 30 + 5°C inkubiert. Bei Verdacht der Kontamination mit langsam wachsenden Organismen kann die in der Regel 8 stündige Voranreicherung auch bis zu 24 Stunden dauern.
2. Optische Prüfung der Anreicherungskultur bzw. Auswertung des Bact Alert Systems:
Sofern durch Mikroorganismen- Wachstum eine Trübung in der Anreicherungsbouillon erfolgt oder eine CO2 Entwicklung im BacT/ALERT® -System zu messen ist, wird die Probe mit der FISH Technik weiter analysiert und eine Grobeinstufung in gram positive und gram negative Organismen vorgenommen, u.U. auch bis zur Keimspecies analysiert (vgl. Beispiel 2 : Nicht filtrierbare Produkte). Wenn keine Wachstum in der Anreicherung bzw. keine CO2 Entwicklung im BacT/ALERT® -System zu beobachten ist, erfolgt eine Ergebnisverifizierung mittels DEFT Verfahren.
3. DEFT Prüfung auf Anwesenheit von Mikroorganismen
Aus der Anreicherungskultur werden 10 ml - dies entspricht einer Ausgangsproduktmenge von 5 g - mit einer sterilen Spritze entnommen und über einen 0,45 um Polycarbonatfilter filtriert. Der Polycarbonatfϊlter, auf dem die angereicherten Zellen liegen, wird auf ein den Fluoreszenzfarbstoff-haltigen DEFT-PAD gelegt und für 8 - 15 min bei 20- 37 °C in einer feuchten Kammer inkubiert. Dabei geht der Farbstoff von dem PAD auf die Zellen über, während der Hintergrund des Polycarbonatfilters nicht angefärbt wird. Nach der Inkubation wird der Filter vom Pad gelöst und auf einen Objektträger gelegt. Die Farbreaktion wird anschließend mit einer Fixierflüssigkeit gestoppt.
Das Präparat wird anschließend im Fluoreszenzmikroskop mit 100 facher Vergrößerung auf das Vorhandensein von angefärbten Zellen überprüft. Dabei wird der Filter komplett gescannt. Der Hintergrund des Filters muss dunkel sein. Die mitgeführten Positiv- und Negativkontrol- len müssen eindeutige Ergebnisse liefern
4. Ergebnis:
Werden rote Zellen detektiert, war das Präparat mit bereits abgestorbenen Zellen versetzt. In der Regel kommen solche Zellen aus der Umwelt und sind für die Qualität eines Präparates nicht relevant. Ausgenommen sind Produkte für die Parenteral-Anwendung. Hier sollte das Präparat weder rot noch grün fluoreszierende Zellkörper enthalten.
Werden grüne Zellen detektiert, handelt es sich um das Vorkommen von vermehrungsfähigen Zellen im Produkt. Das Produkt ist als mikrobiologisch kontaminiert einzustufen. Da bei dem Vorhandensein von grünen Zellen durch den vorgeschalteten Anreicherungssclrritt eine Rückschlußfolgerung auf die Keimzahl im Ausgangsprodukt nicht erfolgen kann, ist das Verfahren als ja/nein bzw. nach Vorliegen entsprechender statistischer Daten als halbquantitativ einzustufen. Dies ist in der Regel für eine Qualitätsbewertung ausreichend, da das übergeordnete Ziel lautet „Nachweis der Abwesenheit von vermehrungsfähigen Keimen". - - - -
3. Prüfung mittels Stammkeime im DEFT Verfahren Probevorbereitung analog Punkt 1 durchfuhren (Produktprobe Texapon NSO, TMQ 418935) Negativkontrollen des verwendeten Anreicherungs-Mediums mitfuhren 1 Probenreihe für Nachweis der Stammkeime in Anwesenheit des Produktes einsetzen - Zugabe von 0,2 ml Stammkeimlösung (Verdünnung entsprechend 10 - 100 KBE/10 ml) zu 20 ml Probelösung - Produkt bzw. Negativkontrolle und homogen vermischen 10 ml für klassische Keimzahlbestimmung mittels Filtration (HIPCO-Verfahren) und Bebrütung des Filters auf CASO-Medium für 3 - 5 Tage bei 30 - 35 °C Restliche Menge für Anreicherung und DEFT 24 h einsetzen. Anreicherung und Bewertung des Tests analog Punkt 1 durchführen > Keine Wachstumstrübung oder CO2 Bildung - DEFT Prüfung 3.1 Ergebnisse - Nachweis von Stammkeime nach Anreicherung
Beispiel 2:QualitätsanaIyse von nicht-filtrierbaren Produkten mit der beschriebenen Verfahrenskombination
1. Probenvorbereitung Alle Arbeiten haben unter sterilen / aseptischen Bedingungen zu erfolgen.
10 g einer zu untersuchenden Probe werden steril eingewogen und gemäß Ph.Eur. 2.6.12. bzw. 2.6.13 in 90 ml THLC1 -Bouillon mit geeigneten Hilfsmitteln - vorzugsweise einem handelsüblichen Stomacher Gerät - homogen vermischt. Von dieser Suspension werden 10 ml entsprechend 1 g der zu untersuchenden Probe in 100 ml CASO bzw. Sabouraud-BouiUon pipettiert.
Es ist auch möglich, 10 ml der Suspensioin in BacT/ALERT® Flaschen (Lym-Flasche mit 20 ml der jeweiligen Bouillon) zu überfuhren und in das BacT/ALERT® System einzusetzen, sofern die Probe nicht zur autokatalytischen Freisetzung von CO2 neigt. . Die Proben werden über Nacht, maximal bis 24 Stunden, bei 30 -35 °C inkubiert, um mikro- bielles Wachstum zu ermöglichen.
2. Optische Prüfung der Anreicherungskultur bzw. Auswertung des BacT/ALERT® Systems:
Sofern die Anreicherung auf mikrobielle Kontamination hinweist (Bouillon-Trübung bzw.
CO2 Entwicklung im BacT/ALERT® -System), wird der qualitative FISH-Test durchgeführt und eine Unterscheidung zwischen gram-positiven und gram-negativen Zellen vorgenommen, was bereits einen ersten Hinweis auf die Kontaminationsquelle geben kann. Die weitere Diffe- renzierung der Keimspecies erfolgt entweder mit Ausstrich auf Selektivmedien oder in PCR
Verfahren.
3. Durchführung des FISH Tests zur Prüfung auf Anwesenheit von gram positiven und gram negativen Mikroorganismen (entsprechend Herstellerangaben) Probenvorbereitung 100 μl der Probe in Eppendorfgefäß pipettieren 4 Tropfen Solution B 2 zutropfen und mit Probe mischen (= fixieren) > Je 10 μl der fixierten Probe in die 5 Reaktionskammern (Feld 1, 2, 3 sowie die Positive- und Negativkontrollfelder) auf den Objektträger pipettieren > Objektträger 30 - 60 min bei 35 - 37 °C inkubieren (trocknen) 24 μl Breakerlösung auf Reaktionsfeld 3 pipettieren und bei Raumtemperatur für 5 - 10 min inkubieren Je 1 Tropfen Breaker 4 auf Feld 3 und Breaker 2 auf Feld 2 tropfen und bei Raumtemperatur für 5 — 10 min inkubieren VIT Reaktor mit demin Wasser füllen und Objektträger waschen Objektträger 30 - 60 min bei 35 - 37 °C inkubieren (trocknen) Je 1 Tropfen Solution B2 zutropfen Objektträger 30 - 60 min bei 35 - 37 °C inkubieren
Kontakt mit Sonden Je 1 Tropfen „Positive Control" auf Feld 1 , 2 und 3 tropfen 1 Tropfen „Negative Control" auf Negativ Kontrollfeld tropfen 1 Tropfen „Positive Control G" auf Positiv Kontrollfeld tropfen Objektträger in VIT Reaktor schieben und 1 ,5 - 2 h min bei 44 - 46 °C inkubieren Waschen Objektträger aus Reaktor entnehmen > Reaktor mit warmen Waschpuffer füllen, Objektträger einschieben und für 15- 30 min bei 44 - 46 °C waschen Waschpuffer verwerfen > Reaktor mit demineralisiertem. Wasser füllen und Obkjektträger nachwaschen > Objektträger trocken bei 44 - 46 °C für 15 - 120 min
Mikroskopische Auswertung Reaktion stoppen mit Fixierflüssigkeit (Finisher) Deckglas auflegen und im Fluoreszenzlicht unter dem Mikroskop mit 100 facher Vergrößerung im SCAN Verfahren prüfen. > Hintergrund muss dunkel sein, Positiv und Negativkontrollen müssen eindeutiges Er- gebnis liefern, rot leuchtende Zellen werden als lebende Bakterien interpretiert
Ergebnis:
Feld 1 = Nachweis roten Zellen = gramnegative Mikroorganismen (z.B. Gattung Pseudomo- naden, Enterobacterien) Feld 2= Nachweis roten Zellen = grampositive Mikroorganismen (z.B. Gattung Lactobacil- len, Bacillus, Listeria,)
Feld 3 = Nachweis roten Zellen = grampositive Mikroorganismen (z.B. Gattung Staphylococcus)
Bei Auftreten von Autofluoreszenzen in der Probe muss der Vorgang wiederholt werden und Positive Control D zugesetzt werden. Die Zellen sind dann grün gefärbt, jedoch ansonsten keine Veränderung der Aussagen
Angaben des Ergebnisses berechnet pro g Produkt und gemäß den produktspezifischen Grenzwerten.
4. Nachweis von Stammkeime mittels FISH Verfahren Probevorbereitung analog Punkt 1 durchfuhren (Produktprobe Compound, IMQ 322015) > 1 Probenreihe für Nachweis der Starnmkeime in Anwesenheit des Produktes einsetzen - Zugabe von Stam keiinlösungen (Verdünnung der Keime entsprechend 10 - 100 KBE/1 g Produkt) zu 100 ml CASO-Bouillon - Produktprobe bzw. Negativkontrolle und homogen vermischen > Anreicherung und Bewertung des Tests analog Punkt 2 durchführen
5. Bewertung
Da bei dem Vorhandensein von Zellen durch den vorgeschalteten Anreicherungsschritt eine Rückschlußfolgerung auf die Keimzahl im Ausgangsprodukt nicht erfolgen kann, ist das Verfahren als ja/ nein einzustufen. Dies ist in der Regel für eine Qualitätsbewertung ausreichend, da das übergeordnete Ziel lautet „Nachweis der Abwesenheit von vermehrungsfähigen Keimen".

Claims

Patentansprüche
1) Qualitätssicherungssystem zum Nachweis von vermehrungsfähigen Mikroorganismen enthaltend, a) ein System zur Anreicherung von Mikroorganismen in einer Probe in einer "Übernachtkultur" entsprechend 8 bis 24 Stunden Kultivierung unter Standardbedingungen gemäß internationalen Arzneimittelgesetzbüchern (beispielsweise Ph.Eur.), Lebensmittelgesetzgebungen, Kosmetikverordnungen oder gemäß anderer marktübli- eher Indirektmethoden, b) ein Kit (aus dem englischen = Baukasten, Bausatz) zum Nachweis lebender, geschädigter oder toter Mikroorganismen in filtrierbaren und/oder nichtfiltrierbaren Produkten, enthaltend i) mindestens ein Reagenz enthaltend einen Induktor und ein Fluoreszenzreagenz das bei lebenden Zellen zur Bildung eines bestimmten Enzyms führt, welches durch Reaktion mit einem spezifischen Fluoreszenzreagenz einen Fluoreszenzfarbstoff freisetzt, der detektierbar wird, ii) mindestens eine Nucleinsäuresonde zum Nachweis von Mikroorganismen über in-situ Hybridisierung wobei die Nucleinsäuresonde an einem Fluoreszensmar- ker gebunden ist, bei dem eine Nachweisgrenze für vermehrungsfähige Mikroorganismen von < 10 CFU/g erreicht wird.
2) Qualitätssicherungssystem gemäß Anspruch 1, bei dem eine Nachweisgrenze für ver- mehrungsfähige Mikroorganismen von < 1 CFU/g erreicht wird.
3) Kit gemäß Anspruch 1, wobei das Reagenz aus b i) für filtrierbare flüssige Proben und Produkte oder für filtrierbare flüssige Anteile der zu untersuchenden Proben und Produkte zum Nachweis von lebenden und indirekt zum Nachweis von toten Mikroorganismen eingesetzt werden kann.
4) Kit gemäß Anspruch 1, wobei die Nucleinsäuresonde aus b ii) sowohl für filtrierbare flüssige Proben und Produkte als auch für nichtfiltrierbare Proben und Produkte als auch für Gemische aus filtrierbaren und nichtfiltrierbaren Proben und Produkten zum Nachweis von lebenden Mikroorganismen eingesetzt werden kann. 5) Qualitätssicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Nachweis von gram pos. und /oder gram neg. Bakterien und/oder Hefen und/oder Schimmelpilzen und/oder Algen.
6) Verwendung von Qualitätssicherungssystemen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Nachweis von Mikroorganismen und zur Qualitätsüberprüfung von filtrierbaren und/oder nichtfiltrierbaren Produkten sowie zur Beurteilung des Hygienezustandes von Produktionsanlagen, wobei eine Nachweisgrenze von < 10 CFU/g erreicht wird.
7) Verwendung von Qualitätssicherungssystemen nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Nachweis von Mikroorganismen zur Qualitätsüberprüfung von filtrierbaren und/oder nichtfiltrierbaren Produkten ausgewählt aus der Gruppe, die gebildet wird aus Rohprodukten, Kosmetikprodukten, pharmazeutischen Zubereitungen, Nahrungsmitteln, Nah- rungsergänzungsmitteln, Getränken, Textilhilfsmitteln, Wasch- und Reinigungsmitteln sowie Farben und Lacke.
8) Verfahren zum Nachweis von Mikroorganismen in filtrierbaren und/oder nichtfiltrierba- ren Produkten bei dem ein Qualitätssicherungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 angewendet wird, indem man die Proben a) zur Anreicherung von Mikroorganismen in einer "Übernachtkultur" entsprechend 8 bis 24 Stunden kultiviert unter Standardbedingungen gemäß internationalen Arzneimittelgesetzbüchern, Lebensmittelgesetzgebungen, Kosmetikverordnungen oder gemäß marktüblicher Indirektmethoden und b) ein Kit zum Nachweis lebender, geschädigter oder toter Mikroorganismen in filtrierbaren und oder nichtfiltrierbaren Proben oder Produkten anwendet, indem man die angereicherte Probe i) mit einem Reagenz enthaltend einen Induktor und ein Fluoreszenzreagenz inku- biert, welches in den Zellen die Bildung eines speziellen Enzyms induziert und dabei aus einem Fluoreszenzreagenz eine fluoreszierende Verbindung entstehen lässt, und/oder ii) nach Fixieren der Bakterien diese mit einer Nucleinsäuresonde inkubiert, welche mit einem Fluoreszensmarker versehen ist um eine Hybridisierung herbeizuführen und c) die Fluoreszens der Proben detektiert und mit der Anzahl der Zellen koneliert wobei die Anzahl der Zellen bestimmbar wird und beim Einsatz von b) i) zwischen toten und lebenden Zellen unterschieden werden kann.
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