RFID hält Einzug in das Supply Chain Management unterschiedlicher Branchen. Neben der Pharmawirtschaft sind es vor allem Produzenten aus der Chemie, die unter den „early adopters“ rangieren. Kein Wunder, denn Fragen der Sicherheit werden hier mit moderner Prozessoptimierung kombiniert und führen zu beträchtlichen Kosteneinsparungen. RFID: Kleine Tags mit großer Wirkung<% image name="Strichcode" %><p>
<small> RFID-Tags ersetzen den Strichcode und automatisieren so den Warenfluss. Vor allem in heiklen Prozessketten. </small>
Eindeutige Kennzeichnung durch eine bestimmte Anzahl unterschiedlich dicker Balken. Striche am Etikett – verarbeitet via Barcode-Scanner: Sorgte der Strichcode bereits für eine enorme Beschleunigung im Warentransfer, geht RFID jetzt noch einen Schritt weiter: Die Radio Frequency Identification hebt die Barcodes gewissermaßen in den Äther – Objekte können so via Funk über eine kurze Distanz hinweg identifiziert werden. Und zwar automatisch
Herzstück dieser Technologie ist der Transponder, ein Computerchip mit Antenne, der in ein Klebeetikett oder eine Plastikkarte integriert wird. Auf dem Chip ist ein Nummerncode gespeichert – die verschlüsselte Information über die jeweilige Ware, die mit einer entsprechenden Datenbank korrespondiert. Und zwar via Funk: Um die gespeicherten Informationen zu erfassen, sind spezielle Lesegeräte erforderlich. Je nach verwendetem Frequenzbereich und Art des Transponders können die Daten aus einer Entfernung von wenigen Zentimetern bis zu mehreren Metern gelesen werden.
Erste Anwendungen in der Wirtschaft wurden bereits in den 1970er- und 1980er-Jahren erprobt: Zur Tierkennzeichnung, in der Containerlogistik und in der automatischen Fertigung. Seit etwa fünf Jahren setzen internationale Handelsunternehmen wie Wal-Mart, Tesco und Metro die Technologie entlang ihrer Lieferkette ein. In der Auto-Industrie erhöht die RFID-Technologie die Sicherheit von Wegfahrsperren, der Modehersteller Prada sichert damit seit 2001 sämtliche Artikel in seinem New Yorker Flagship Store und auch 700 Alpaka-Lamas tragen bereits einen RFID-Chip hinter dem Ohr, der den Diebstahl dieser exklusiven Woll-Lieferanten erschweren soll. Spätestens seit der Empfehlung der FDA für den Einsatz von RFID zur Bekämpfung von Arzneimittelfälschungen vor zwei Jahren ist die Technologie auch ins Blickfeld vieler Pharmaunternehmen gerückt, die nun weltweit das Nutzenpotenzial von RFID in unterschiedlichen Pilotprojekten evaluieren.
<b>Transportrisiken minimieren.</b> Der Vorteil der Technologie liegt auf der Hand: Jeder Gegenstand mit RFID-Transponder, beispielsweise die Verpackung eines Arzneimittels oder ein Container mit gefährlichen Chemikalien, erhält dadurch eine eindeutige Identität und kann praktisch in Echtzeit über die gesamte Logistikkette hinweg „verfolgt“ werden. Damit lassen sich nicht nur die Prozesse entlang der Supply Chain optimieren, sondern vor allem auch die Risiken minimieren, die etwa mit dem Transport gefährlicher Abfälle oder bestimmter Chemikalien verbunden sind.
Mit RFID können zwar Unfälle nicht verhindert werden, jedoch kann weit über bisherige Möglichkeiten hinaus bestens vorgesorgt werden, dass im Fall des Falles rasches Handeln zum Eindämmen von Schäden beiträgt. „Logistische Anforderungen in der chemischen Industrie sind mit einer Reihe von Herausforderungen verbunden, die es in anderen Branchen nicht gibt. Tankerunfälle mit Ölaustritten sind nur ein Beispiel für einen Zwischenfall, der den Unternehmen nicht nur finanziell, sondern auch imagemäßig großen Schaden zufügt. Wer hier mit innovativen Lösungen nach internationalen Standards vorsorgt, ist dem Mitbewerb einen großen Schritt voraus“, ist Dominik Berger, Geschäftsführer von RF-iT Solutions, überzeugt.
Das Grazer Unternehmen spielt neben Konzernen wie IBM, Siemens, Sun oder Savi Technology erfolgreich in der internationalen Liga der RFID-Anbieter für die chemische Industrie mit. Vor wenigen Jahren als Infineon-Management-Buy-out gegründet, zählt der Betrieb heute zu den führenden Innovatoren auf dem Gebiet von RFID-Software und -Dienstleistungen. Die umfassende Expertise der Grazer Spezialisten reicht von Studien über Benchmarking, Consulting und Pre-Sales-Unterstützung bis hin zur Integration in vorhandene Systeme.
<b>Vorsichtiger Optimismus.</b> Die Chemie- und Pharma-Industrien sind mit ihren unzähligen Behältern, Verpackungen, Laborutensilien und Schutzhüllen ein denkbar guter Kick-off-Partner für den RFID-Einsatz. RFID-Etiketten – auch als Transponder, Chip, Tag oder Label bezeichnet – können hier für eine eindeutige Kennzeichnung sorgen. Jeder Transportbehälter – ob Gasflasche, Blutbeutel oder Container – könnte über die gesamte Logistikkette hinweg berührungslos und ohne zusätzliches Handling identifiziert werden. Die Verknüpfung dieser Handelsbewegungen mit einer Datenbank ermöglicht eine automatisierte Verfolgung.
Das bedeutet deutliche Zeit- und Kosteneinsparungen im Vergleich zu papierbasierten Systemen sowie ein Plus an Sicherheit, da der Weg – oder Irrweg – jedes einzelnen Behältnisses lückenlos identifizierbar ist. RFID kontrolliert berührungslos an fehleranfälligen Prozesspunkten wie etwa dem Umladen, kann Fehler sofort aufdecken und optimiert auch hier die Zeit- und Kostenressourcen.
Unter Experten wird RFID gegenüber dem derzeit verbreiteten Barcodesystem der Vorzug gegeben, wenn es etwa darum geht, einzelne Artikel in Massen zu identifizieren. „Dazu ist kein Sichtkontakt notwendig und so können auch verdeckte oder innerhalb der Produkte angebrachte Tags und simultan mehrere Packungen ausgelesen werden“, gibt Berger Einblick in den Prozess. Zudem gelten RFID-Tags als kopiersicherer und können für Zusatzanwendungen mit Sensoren zur kontinuierlichen Temperaturkontrolle ausgerüstet werden. Darüber hinaus sind sie in der Lage, Verschlüsselungsverfahren zur Sicherung der Daten auf den Tags zu unterstützen.
Um das viel versprechende Potenzial von RFID für die gesamte Prozesskette zu heben, braucht es jedoch noch besserer Rahmenbedingungen. So fehlen bisher noch international gültige Standards, ebenso ist die Serienreife der eingesetzten Komponenten noch nicht vollends erreicht. Was es zudem noch braucht, das sind umfassende Kosten-Nutzen-Analysen, klare Datenschutz-Regeln sowie zwischen den Handelsstufen abgestimmte Implementierungspläne.
Für die Integration der RFID-Erfassung in bereits bestehende Logistiksysteme gilt jedenfalls: „Nur wenn wir Prozessinnovationen realisieren, die den Unternehmen auch tatsächlich Vorteile bringen, hat RFID eine Chance. Dazu sind Geschäftsmodelle notwendig, die von Herstellern, Händlern und Transporteuren gleichermaßen getragen werden. Erst die Vernetzung der Lösung und die Verteilung der Etikettenkosten bringt den entscheidenden Mehrwert“, betont Berger.
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<big><b>Produktsicherung wird wichtiger</b></big>
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<small> Die WHO geht davon aus, dass weltweit 10 % aller Arzneimittel gefälscht sind und der Pharmaindustrie daraus ein Schaden von 32 Mrd $ pro Jahr erwächst. Am häufigsten davon betroffen sind Antibiotika, Chemotherapeutika sowie Schmerzmittel und Potenzhilfen. Als fälschungssichere Identifikationssysteme sieht 3M die Kombination aus sichtbaren Merkmalen (RFID, Hologramme oder Folien mit Farbkipp-Effekt etwa) sowie versteckten Technologien (nur mit speziellen Lampen oder Lasern erkennbare retroreflektierende Materialien etwa). </small>
Seit transgene Pflanzen zum Anbau zur Verfügung stehen, fragen sich Konsumenten, ob DNA durch horizontalen Gentransfer in das Erbgut von Bakterien und anderen Lebewesen gelangen kann. Eine Einschätzung.<% image name="Bakterienkulturen" %><p>
<small> Horizontaler Gentransfer: Natürlich, aber extrem selten. </small>
Horizontaler Gentransfer: Das meint das Übertragen der DNA von einem Organismus auf einen anderen. Und das hat Auswirkungen. Einschlägige Studien der Biosicherheitsforschung geben Empfehlungen für den Umgang mit der neuen Technologie an die Hand.
<b>Selektionsdruck.</b> Horizontaler Gentransfer kann für den Menschen fatale Folgen haben. Die zunehmende Antibiotikaresistenz zeigt dies. Antibiotika-Resistenzgene sind auf bakteriellen Plasmiden lokalisiert und verbreiten sich zwangsläufig dann, wenn häufig Antibiotika verschrieben werden. Damit herrscht ein hoher Selektionsdruck auf die Bakterien, Resistenzen zu entwickeln.
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<small> Die meisten Bodenbakterien lassen sich im Labor nicht kultivieren – hier führen gentechnische Methoden weiter. </small>
Infektionen mit Bakterien, die Resistenzgene tragen, machen die Therapie unwirksam. Die Verbreitung von Antibiotikaresistenzen ist bereits ein ernst zu nehmendes Problem in der Humanmedizin, aber auch in der Landwirtschaft – die Hauptursache liegt in einem seit vielen Jahren zu hohen und unreflektierten Einsatz von Antibiotika in der landwirtschaftlichen Tierhaltung.
Bei der ersten Generation transgener Pflanzen wurden Antibiotika-Resistenzgene als Marker zum Nachweis für die erfolgreiche Transformation von erwünschten Fremdgenen in die Pflanze verwendet. Entsprechend waren die Bedenken groß, dass diese Resistenzgene von Bodenbakterien aufgenommen werden und in Folge in die Nahrungskette gelangen könnten. Theoretisch könnte dies beim Menschen zu einer Antibiotikaresistenz führen.
<b>Pauschalurteile unmöglich.</b> Experten der European Food Safety Authority (EFSA) sprechen sich in einem Bericht über Antibiotika-Resistenzgene als Markergene daher dafür aus, über den Einsatz jeweils individuell zu entscheiden. Es kommt nämlich auch darauf an, welches Resistenzgen im Einzelfall verwendet wird. In den meisten GM-Pflanzen wird etwa das nptII-Markergen verwendet. Es macht resistent gegen das Antibiotikum Kanamycin, das in der Humanmedizin jedoch überhaupt nicht mehr verwendet wird. Es kann daher laut EFTA weiterhin ohne Einschränkung verwendet werden.
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<small> Viren, die Bakterien befallen, heißen Bakteriophagen. Sie können DNA-Stücke aus einem Bakterium in ein anderes übertragen. </small>
Trotzdem werden für die Entwicklung transgener Pflanzen Konsequenzen gezogen: „Der Trend geht sicher zur Markergen-Eliminierung oder der Nutzung alternativer Marker“, weiß Kornelia Smalla, Wissenschaftlerin am Institut für Pflanzenvirologie, Mikrobiologie und biologische Sicherheit der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft in Braunschweig.
Viele Fragezeichen stehen hinter den Befürchtungen hinsichtlich Gefahren durch horizontalen Gentransfer. Wie wahrscheinlich ist das Szenario wirklich? Den eigentlichen Vorgang des horizontalen Gentransfers in natürlicher Umgebung zu untersuchen, ist schwierig. Denn Bodenbakterien lassen sich nur sehr schwer kultivieren. Vergleichende Genomstudien erlauben jedoch mittlerweile eine neue Bewertung seiner Bedeutung.
<b>Natürlicher Vorgang.</b> Horizontaler Gentransfer ist eine natürliche Eigenschaft der DNA – sie ist keine Besonderheit von Transgenen. Der Vorgang ist ein Hauptfaktor in der bakteriellen Evolution und Anpassungsfähigkeit, kommt aber auch zwischen verschiedenen Arten vor und bedingt deren Diversität und Variabilität – auch die der Mikropopulationen in der Erde.
Johann Peter Gogarten und seine Kollegen berichten in einem Beitrag über die Evolution von Mikroorganismen in Nature Reviews Microbiology (Nr.3, S. 679-686) im letzten Jahr, dass beispielsweise drei unterschiedlichen E. coli-Stämmen nur weniger als die Hälfte der Sequenz gemeinsam ist. Wofür steht der ausgedehnte, variable Bereich? Hier liegen Gene, welche die Anpassungsfähigkeit und Fitness der Bakterien fördern, etwa die Wirtsspezifität, die Pathogenität, aber auch ökologisch relevante Eigenschaften wie die Resistenz gegenüber Schwermetallen wie Quecksilber.
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<small> Gentransfer zwischen Bakterien ist ein natürlicher Vorgang. Die Wahrscheinlichkeit für einen stabilen Gentransfer pflanzlicher DNA in Bodenbakterien ist extrem gering. </small>
Vergleichende Sequenzanalysen haben ergeben, dass horizontaler Gentransfer auch zwischen unterschiedlichen Arten vorkommt. Es gibt Beispiele dafür, dass Pflanzengene in Bakterien gelangen, oder umgekehrt. Sogar zwischen Tieren können Gene übertragen werden. Wie gelingt es den Wissenschaftlern, genau diese Sequenzen im Genom zu identifizieren? Die Antwort liegt im Stammbaum: Die betreffenden Sequenzen weisen Unstimmigkeiten mit dem phylogenetischen Stammbaum auf. Sie sind den Genen ihrer Herkunftsorganismen ähnlich, und Profis erkennen auch, dass der Gehalt an den Basen Guanin und Cytosin nicht ins Bild passt.
<b>Seltener Transfer.</b> Allerdings sind diese Ereignisse selbst in langen evolutionären Zeiträumen selten, wie Anton Hartmann vom GSF-Institut für Bodenökologie, Abteilung Rhizosphärenbiologie Neuherberg bei München, zu diesen Beobachtungen in einem Beitrag in mensch + umwelt spezial (17. Ausgabe 2004/2005) anmerkt. Warum so selten? Es müssen eben die Voraussetzungen stimmen.
Erst einmal muss der Empfänger-Organismus „aufnahmefähig“ sein, die DNA muss also durch die Zellmembran „durchschlüpfen“ können. Weiters muss die fremde DNA in genügender Menge vorliegen und zudem ganz bestimmte Sequenzen aufweisen, die das Rekombinationsereignis ermöglichen. Und selbst wenn das alles passt, wird sich beispielsweise ein „neues“ Bakterium nur dann behaupten können, wenn es dann einen Selektionsvorteil gegenüber Stressfaktoren wie etwa Antibiotika oder Schwermetallen hat oder in anderer Art besser an die Umwelt angepasst ist als die im selben Lebensraum konkurrierenden Bakterien.
So wundert es nicht, dass die Wahrscheinlichkeit für einen stabilen Gentransfer pflanzlicher DNA in Bodenbakterien extrem gering ist. Hartmann führt einige Beispiele an: Die nachgewiesene Übertragungsrate für das Ampicillin-Resistenzgen transgener Kartoffeln in das Bakterium Erwinia chrysanthemis liege mit 10 hoch-17 weit unter der natürlichen Mutationsrate. Mit 10 hoch-16 ähnlich niedrig sei die Übertragungsrate, wenn die Kartoffel ein Kanamycin-Resistenzgen trägt und in natürlicher Umgebung mit dem Bakterium Acinetobacter in Berührung komme. Ist allerdings das Streptomycin-Resistenzgen als Transgen in den Chloroplasten einer Tabakpflanze enthalten, so macht sich sofort der Dosis-Effekt bemerkbar: eine Konzentration von 10.000 Kopien des Transgens pro Zelle bewirkt, dass die Transformationsrate im Bakterium Acinetobacter bereits bei 10 hoch-8 liegt.
Die Wahrscheinlichkeit für die Verbreitung von Genen aus transgenen Pflanzen über Bodenbakterien ist also sehr gering. Trotzdem ist die Biosicherheitsforscherin Smalla vorsichtig: „Natürlich können sich auch sehr seltene Ereignisse etablieren, wenn sie nur einen Selektions-/Fitness-Vorteil bewirken.“
<b>Gentransfer beim Essen?</b> Was aber geschieht mit der DNA, die wir täglich mit der Nahrung zu uns nehmen? Dazu wurden zahlreiche Studien durchgeführt. Dieselben Ergebnisse werden je nach Einstellung zu transgenen Nahrungsmitteln oft unterschiedlich interpretiert und machen von Zeit zu Zeit Schlagzeilen. Für eine seriöse Interpretation ist zu berücksichtigen, dass die gewählten Bedingungen den realen Gegebenheiten entsprechen müssen.
Fakt ist, dass sich DNA abbauende Enzyme bereits in der Mundhöhle finden und diese dort anknabbern (Flint et al, FSA Project Code FSG 01007, 2001), dass sie die DNA unter sauren Bedingungen, wie sie im Magen vorherrschen, zu einem beachtlichen Prozentsatz weiter abbauen und dass im Dünndarm nur noch einige wenige Prozent der Ausgangsmenge vorliegen, der dann im Dickdarm endgültig der Garaus gemacht wird (S. Martin-Orue et al, Nutrition 87, 533ff, 2002).
Und wenn wider Erwarten trotzdem einige Moleküle mit transgenen Sequenzen dies alles unbeschadet überstehen würden? Dann gilt für einen horizontalen Gentransfer in Darmbakterien prinzipiell dasselbe wie für Bodenbakterien – vorteilhaft würde er sich dann auswirken, wenn ein Selektionsvorteil gegeben wäre. Die Epithelzellen übrigens, die den Darm auskleiden und theoretisch auch DNA aus Nahrungsmitteln aufnehmen könnten, haben eine Lebensdauer von zwei Tagen.
Unter realen Bedingungen gibt es jedenfalls keine Evidenz für den Transfer eines Transgens in unserem Verdauungssystem.Flexibles Erbgut. Bedrohtes Erbgut?
Eine Studie unter 691 Patienten mit einer Vielzahl von Krebsarten zeigt, dass NeoRecormon (Epoetin beta) von <a href=http://www.roche.com>Roche</a> binnen 3 Wochen für einen schnellen und effektiven Anstieg des Hämoglobins (Hb) gesorgt hat. <% image name="Roche_Logo" %><p>
Anämie verursacht lähmende Müdigkeit, die nicht durch Ruhe oder Schlaf gelindert wird und die Lebensqualität von Krebspatienten reduziert. Für sie ist es daher wichtig, schnell auf eine Anämie zu reagieren.
Bei der NAUTICA-Studie handelte es sich um eine Open-Label-, Single-Arm-Studie, in der die Wirkung von NeoRecormon (einmal wöchentlich subkutan verabreicht) auf die Korrektur des Hb untersucht werden sollte, für die eine Chemotherapie bei festen oder nicht myeloischen hämatologischen Malignitäten sowie bei Anämie (Hb-Spiegel von 8-12 g/dL) geplant war. Das mittlere Alter der Patienten betrug 62,6 Jahre.
Der mittlere Hb-Spiegel über die 16 Wochen dauernde Studie betrug am Ausgangspunkt 10,1 g/dL. Der mittlere Hb-Spiegel am Ende der Studie betrug 12 g/dL.
Der mittlere Anstieg des Hb nach 3 Wochen betrug 0,94 g/dL und nach 6, 9 und 12 Wochen jeweils 1,42 g/dL, 2,03 g/dL und 2,45 g/dL.
Die Autoren der Studie schlossen daraus, dass NeoRecormon den Hb schnell und effektiv auf die angestrebte Höhe ansteigen ließ und sowohl von Patienten mit festen Tumoren als auch solchen mit nicht myeloischen hämatologischen Malignitäten gut vertragen wurde.Chemotherapie: NeoRecormon korrigiert Blutarmut
