Niederländisches Diagnostikunternehmen Inbiome bereitet Testplattform für bakterielle Infektionen für den Start vor

NEW YORK – Das niederländische Diagnostikunternehmen Inbiome bringt eine neue PCR-basierte molekulare Plattform zur Diagnose bakterieller Infektionen auf den Markt, die nach eigenen Angaben anstelle der herkömmlichen Kultur verwendet werden kann und gleichzeitig mit neueren Methoden wie der Sequenzierung hinsichtlich Zeit und Kosten und anderen PCR-Tests hinsichtlich Zeit und Kosten mithalten kann des Umfangs.

Das Unternehmen erhielt kürzlich einen Zuschuss des Europäischen Innovationsrates im Wert von 5,7 Millionen Euro (6,1 Millionen US-Dollar) und plant eine weitere klinische Validierung seiner Plattform, während es bereits im nächsten Jahr einen US-Eintritt ins Auge fasst.

„Es handelt sich um eine molekulare Technik, die einen breiten Anwendungsbereich hat wie normale Kulturen“, sagte Inbiome-CEO Dries Budding über die Technologie seines Unternehmens. „Bakterieninfektionen können durch Tausende verschiedener Bakterienarten verursacht werden, daher haben wir eine molekulare Technik mit einem offenen Ansatz entwickelt“, sagte er. „Man gibt eine Probe hinein und bekommt heraus, welche Bakterien dort vorhanden sind.“

Die der Inbiome-Plattform zugrunde liegende Technologie wurde erstmals vor über einem Jahrzehnt im VU Medical Center in Amsterdam entwickelt. Es basiert auf der PCR, die auf ribosomale DNA abzielt, aber anstatt auf 16S-ribosomale RNA abzuzielen, wie dies normalerweise mithilfe von Next-Generation-Sequenzierung zur Untersuchung der in einer Probe vorhandenen Bakterien geschieht, zielt der Ansatz von Inbiome auf die interne transkribierte Spacer-Region ab. Die Längen der Spacer-Regionen sind variabel und Inbiome hat eine Ressource aufgebaut, mit der diese Längen an verschiedene Arten angepasst werden können. Es basiert außerdem auf einer kolorimetrischen Anzeige, sodass mehrere Arten in derselben Probe erfasst werden können. Alle Daten werden mit Werten in der Datenbank des Unternehmens korreliert, was bedeutet, dass es einen Bericht über die in einer Probe vorhandenen Bakterien und deren Häufigkeit liefern kann.

„Wir wollten etwas Einfaches machen, das sich in die klinische Routine umsetzen lässt“, bemerkte Budding. „Eine Länge zu messen ist viel einfacher als eine Sequenz zu messen oder tatsächlich zu sequenzieren.“

Laut Budding wird zur Durchführung des Molekularkulturtests eine Probe einer Person mit Verdacht auf eine Infektion an das Labor geliefert, wo eine routinemäßige DNA-Extraktion und anschließend eine PCR-Reaktion durchgeführt werden. Die Längen der Spacer-Regionen werden mittels Elektrophorese gemessen. Die Daten werden in die Cloud eingespeist und dort mit der Software von Inbiome analysiert. Der gesamte Prozess von der Probe bis zur Antwort dauere vier Stunden, sagte er. Eine Analyse kostet etwa 150 €.

Reife erlangen

Die Technologie des Unternehmens existiert seit über einem Jahrzehnt und wird verfeinert. Ein Unternehmen namens IS Diagnostics wurde 2012 gegründet, um die Technologie zu kommerzialisieren, und Budding fungierte als CEO dieses Unternehmens. Das Unternehmen wurde jedoch später aufgelöst und 2019 in Inbiome umbenannt.

„Wir kamen zu dem Schluss, dass die Technologie einen Reifegrad erreicht hatte, den wir tatsächlich auf den Markt bringen konnten, und gründeten daraufhin Inbiome“, sagte Budding. Das Unternehmen sammelte in diesem Jahr auch Startkapital, baute ein eigenes Labor im Amsterdam Science Park und startete mit einem Kernteam von sechs Mitarbeitern, das sich inzwischen auf ein Team von etwa 27 Mitarbeitern vergrößert hat.

Als die COVID-19-Pandemie ausbrach, bereitete Inbiome seine Plattform für den Start im Jahr 2020 vor und führte Auftragsforschung für erste Partner durch. Die Durchführung klinischer Studien war für Inbiome nahezu unmöglich, und wie viele andere Diagnostikunternehmen mit PCR-Expertise und -Ressourcen positionierte sich das Unternehmen schnell neu, um SARS-CoV-2-Tests durchzuführen. „Das war eine sehr verrückte und arbeitsreiche Zeit“, erinnert sich Budding. „Aber es hat genug Einnahmen generiert, um uns am Laufen zu halten.“

Auch der neue EIC-Award wird die Aktivitäten des Unternehmens unterstützen. Laut Budding umfasst das EIC-Projekt eine Vorabinvestition in Höhe von 2,5 Millionen Euro, wobei der Rest des Budgets von 5,7 Millionen Euro als Eigenkapital bereitgestellt wird. Es wird eine Vielzahl von Aktivitäten unterstützen, darunter einen Implementierungsversuch der Molecular Culture-Plattform in einem Krankenhausumfeld, die Optimierung der Molecular Culture-Schnittstelle für Krankenhausabläufe, die Validierung der Plattform für die Verwendung mit anderen Probentypen, die Einführung antimikrobieller Resistenztests in den Assay und Erweiterung der kommerziellen Reichweite des Unternehmens. Konkret bedeutet dies die Einstellung von mehr Personal für Vertrieb und Marketing.

Im Rahmen des Versuchs wird Inbiome alle Proben aus dem Krankenhaus mit Standardkultur in einem Routinelabor für Mikrobiologie sowie mit Molekularkultur in einem kleinen Labor untersuchen, das neben dem Routinelabor und parallel dazu eingerichtet wird. Alle Ergebnisse werden noch am selben Tag ausgegeben, sodass das Unternehmen und seine Partner die Auswirkungen beobachten können.

„Wir können die Welt hoffentlich davon überzeugen, dass dies real ist und dass die Zeit gekommen ist, sich von der Kultur zu verabschieden“, sagte Budding über das Projekt.

Laut Budding verfügt die Plattform von Inbiome bereits über ein CE-IVD-Zertifikat für die Verwendung mit Proben aus normalerweise sterilen Stellen, wie z. B. Gelenkaspiraten, Liquor cerebrospinalis, Pleurapunktaten, Biopsien und Eiter. Das Unternehmen führt die Plattform nun für eine Untergruppe von Kunden ein, die sie für bestimmte Anwendungen klinisch implementieren werden, wobei die erste davon für Gelenkaspiraten vorgesehen sein wird.

Diesen Monat veröffentlichten Wissenschaftler von Inbiome, VU Amsterdam und dem Maastricht University Medical Center eine Studie im Journal of Clinical Microbiology, in der sie den Einsatz des Tests zur Diagnose von Knochen- und Gelenkinfektionen erörterten. Darin analysierten die Autoren Flüssigkeitsproben von Patienten mit Verdacht auf Gelenkinfektionen, verglichen das Ergebnis des Tests mit der konventionellen Kultur und stellten eine über 90-prozentige Übereinstimmung zwischen beiden Methoden fest. Der Test erbrachte außerdem 83 zusätzliche Bakteriennachweise, stellten die Autoren fest und kamen zu dem Schluss, dass der Test von Inbiome „eine hervorragende Leistung für eine schnelle Diagnose“ zeigte.

Tests für Knochen- und Gelenkinfektionen wurden von anderen Akteuren ins Visier genommen, darunter BioMérieux mit seinem BioFire Joint Infection Panel. Wissenschaftler des Universitätsklinikums Groningen diskutierten letzten Monat auf einer Konferenz in Kopenhagen, Dänemark, über eine Studie zum BioFire PCR-basierten Assay, der auf den Systemen BioFire FilmArray 2.0 und BioFire Torch läuft. Der Test, der eine Bearbeitungszeit von etwa einer Stunde hat, hat bereits die Zulassung der US-amerikanischen Food and Drug Administration erhalten und verfügt über ein CE-IVD-Zeichen. Es handelt sich jedoch um ein gezieltes Panel, das 31 Krankheitserreger und acht antimikrobielle Resistenzgene umfasst.

Es gibt auch das in Santa Cruz, Kalifornien, ansässige Unternehmen Pathogenomix, das Patho-Seq anbietet, einen gezielten, sequenzierungsbasierten Assay, der nach Angaben des Unternehmens auf 400 bakterielle Krankheitserreger testen kann, um bei der Diagnose von Sepsis, Bakteriämie, Gelenk- und Implantatinfektionen, bakterieller Meningitis und Zecken zu helfen -übertragene bakterielle Infektionen bei Patienten. Die FDA hat Patho-Seq im vergangenen Jahr den Status eines bahnbrechenden Geräts verliehen.

Dieser Trend, sich auf spezifische Anwendungen molekularer Ansätze zu konzentrieren, anstatt die Kultur insgesamt zu ersetzen, spiegelt die Zurückhaltung von Klinikern wider, einen Ansatz aufzugeben, der seit dem 19. Jahrhundert verwendet wird und seit den 1970er Jahren über automatisierte Plattformen verfügbar ist.

„Wir wandten uns zunächst an Krankenhäuser und sagten, sie könnten alles ersetzen, aber das hat nicht funktioniert und es hat sich nicht verkauft“, bemerkte Budding. „Das hat uns bestärkt, auf eine Bewerbungsbasis zu setzen.“

Gelenkinfektionen stellen bei Menschen mit künstlichen Gelenken ein zunehmendes Problem dar und es kann Wochen dauern, bis mit der Kultur Ergebnisse erzielt werden. Dies führt entweder zur Verschreibung von Breitbandantibiotika oder sogar zu einer Operation zur Beseitigung von Infektionen. Hier sieht Budding eine Chance für die Molekularkultur.

„Wir können die gleichen Ergebnisse schneller und mit höherer Empfindlichkeit in vier Stunden erzielen und möglicherweise die Anzahl der Operationen halbieren“, sagte er.

Es wird weitere solcher Aufrufe zur Übernahme der Plattform in anderen Anwendungen geben. Laut Budding planen Inbiome und seine akademischen Partner eine Reihe von Veröffentlichungen, die den Einsatz der Molekularkultur in anderen Probentypen demonstrieren, wonach das Unternehmen den Assay einem breiteren Kundenkreis zugänglich machen wird. Er räumte ein, dass das Unternehmen, um US-Kunden zu erreichen, eine FDA-Zulassung benötige, die das Unternehmen im Jahr 2024 erhalten möchte.

Christian von Wintersdorff, medizinischer Molekularbiologe an der Maastricht UMC, sagte, dass seine Abteilung die Plattform von Inbiome in mehreren Forschungsprojekten nutzt, die sich auf die mikrobielle Zusammensetzung oder den Nachweis von Krankheitserregern konzentrieren. Laut von Wintersdorff hat die Technologie von Inbiome einige Vorteile gegenüber Next-Generation-Sequenzierung sowie anderen PCR-basierten Ansätzen.

Bei der Sequenzierung sind die Vorteile zeitlicher Natur. Molecular Culture kann „nicht lebensfähige oder schwer zu kultivierende Organismen“ auf ähnliche Weise wie die 16S-rRNA-Sequenzierung erkennen. Die Sequenzierung sei jedoch mit einem „komplexeren Arbeitsablauf“ und einer höheren Belastung durch die Bioinformatik verbunden, sagte er. Die vierstündige Bearbeitungszeit von Molecular Culture und die geringeren Informatikanforderungen machen es schneller als die Sequenzierung, was „große Möglichkeiten für den Einsatz in der Diagnostik schafft“, sagte er.

Von Wintersdorff verglich die Molecular Culture-Plattform auch mit erregerspezifischen PCR-Tests. Ein Vorteil besteht darin, dass die Technologie eubakteriell ist und nicht nur eine gezielte Spezies abdeckt. Die Verwendung von Molekularkultur liefert daher mehr Informationen darüber, welche Bakterien eine Infektion verursachen könnten.

„Herkömmliche eubakterielle 16S-rRNA-PCRs mit anschließender klassischer Sanger-Sequenzierung sind zwar günstig und möglicherweise schnell, eignen sich aber leider nicht zur Charakterisierung polymikrobieller Infektionen und können unter unzureichender Unterscheidungskraft leiden“, bemerkte von Wintersdorff.

Paul Savelkoul, Leiter der Abteilung für medizinische Mikrobiologie am Maastricht UMC und wissenschaftlicher Berater von Inbiome, sagte in einer E-Mail, dass die Plattform ein Beispiel für einen „ganzheitlichen Ansatz in der molekularen Diagnostik“ für bakterielle Infektionen sei.

Er wies darauf hin, dass der Inbiome-Test positive und negative Kontrollen umfasst, um sicherzustellen, dass jede klinische Probe optimal verarbeitet wird. Und obwohl die Menge der zurückgemeldeten Daten groß sei, sei dies bei der Datei nicht der Fall, was die Implementierung einfacher mache, sagte er und fügte hinzu, dass er in einer Woche einem Studenten beibringen konnte, die Plattform zu nutzen.

Er betonte jedoch, dass weitere Studien notwendig seien, um den Nutzen der Plattform in anderen Stichproben zu belegen. Sobald sie jedoch davon überzeugt sind, sollten Laboratorien in der Lage sein, die Molekularkultur problemlos zu übernehmen. Die Plattform „passt in die molekulare Arbeitsweise der meisten Molekulardiagnostiklabore“, sagte Savelkoul, „wodurch die Integration nicht allzu kompliziert wird.“