Innovation in Zeiten der Not: Cepheids Vermächtnis in der Reaktion auf Ausbrüche

Eine Geschichte von Mikroorganismen und makroskopischer Wirkung

Begeben Sie sich auf eine Reise durch die Geschichte der Innovationen, die als Reaktion auf – und oft sogar im Voraus vor – Ausbruchsbedrohungen durch neu auftretende und sich weiterentwickelnde Infektionserreger entstanden sind. Lesen Sie mehr über die Cepheid-Innovationen, die seit über 20 Jahren zur Bewältigung infektiöser gesundheitlicher Notlagen eingesetzt werden – und über die Grundlagen, die geschaffen wurden, um für zukünftige Anforderungen gerüstet zu sein.  

Die erste Cepheid-Kartusche für die Reaktion auf Krisen: Anthrax

Im September 2001 wurde die Welt von verheerenden Terroranschlägen erschüttert, die als „9/11“ in die Geschichte eingingen. Nur einen Monat später wurde die USA von einer weiteren Anschlagsserie erschüttert: Vier mit Milzbrandsporen versetzte Briefe wurden per Post verschickt und führten zu 22 Erkrankungen, 5 Todesfällen und einer weit verbreiteten Angst vor weiteren Angriffen.¹

Als Reaktion auf die Bedrohung hat United States Postal Service (USPS) den allerersten Schnelltest auf Biogefahren im Postsystem in Auftrag gegeben. Cepheid arbeitete mit Northrop Grumman, einem multinationalen Luft-, Raumfahrt- und Verteidigungsunternehmen, zusammen, um seinen ersten Kartuschen-basierten Test zur Erkennung von Milzbrandsporen in den frühen 2000er Jahren zu entwickeln. USPS verwendet den Test auch heute noch als Teil seines Systems zur Erkennung von biologischen Gefahren², das landesweit in allen Postfilialen installiert ist, um seine Mitarbeiter/-innen und Kund/innen vor Milzbrand zu schützen. 

Reaktion auf die „Schweinegrippe“-Pandemie: der erste Xpert®-Influenzatest

Mitte der 2000er-Jahre begann Cepheid damit, molekulare Tests in einem automatisierten, kassettenbasierten Format an Krankenhäuser und Kliniken zu liefern und damit die Molekulardiagnostik für Erreger wie Gruppe-B-Streptokokken und Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus zu vereinfachen.

Im Jahr 2009 tauchte in Nordamerika ein neuartiges Influenza-A-(H1N1)-Virus auf, das zunächst als „Schweinegrippe“ bezeichnet wurde und sich rasch weltweit ausbreitete – die erste Influenza-Pandemie des 21. Jahrhunderts.³ Dieses neue Virus enthielt eine einzigartige Kombination von Influenzagenen, die zuvor weder bei Tieren noch bei Menschen beobachtet worden war. Dadurch entstand ein dringender Bedarf an diagnostischen Tests, um das Virus in Patientenproben zuverlässig nachzuweisen.  

Nach der Ausrufung des Gesundheitsnotstands aufgrund des H1N1-Ausbruchs erteilte die U.S. Food & Drug Administration (FDA) die Notfallzulassung für ausgewählte In-vitro-Diagnostika.⁴ Cepheid reagierte darauf mit schneller Innovation und erhielt im Jahr 2009 die Emergency Use Authorization (EUA)⁴ für den Xpert-Influenzatest. Obwohl die WHO die 2009 H1N1-Influenza-Pandemie im August 2010 für beendet erklärte, zirkuliert das H1N1-Virus bis heute als saisonales Influenzavirus und verursacht jedes Jahr Erkrankungen, Krankenhausaufenthalte und Todesfälle⁵ – weshalb die Zielsequenzen des Tests nach wie vor von großer Relevanz sind.

Mit einem neuartigen Multiplex-Testdesign umfasste der Xpert-Influenzatest Nachweisziele für Influenza A, Influenza B und ein dediziertes H1N1-Berichtsresultat. Die erste EUA von Cepheid war signifikant und legte den Grundstein für eine weitere Ausbruchreaktion 10 Jahre später.

Multiplex-Paneltests und die Agilität, mit Varianten umzugehen: Influenza und RSV

Influenzaviren verändern sich ständig und bringen immer neue Varianten hervor – ein endloses molekulares Versteckspiel. Cepheid reagierte auf neu auftretende Vogelgrippevarianten, indem der Xpert-Influenzatest im Jahr 2012 erneut aktualisiert wurde – mit einer erweiterten Abdeckung von Influenza-A-Stämmen, um auch H5N1 nachweisen zu können. 

Um der Virusmutation einen Schritt voraus zu sein und eine ständige Aktualisierung der Tests zu vermeiden, hat Cepheid sich die Leistungsfähigkeit des Multi-Target-Testdesigns zunutze gemacht, um einen starken viralen Atemwegstest zu erstellen. Im Jahr 2014 wurden Multiplexinnovationen implementiert, um einen der ersten molekularen Influenza+RSV-Kombinationstests auf dem Markt zu entwickeln, Xpert Flu/RSV XC (erweiterte Abdeckung). 

Der Test wurde als „pandemiebereit“ konzipiert – mit einer breiteren Abdeckung von Influenza-A-Stämmen, dem Nachweis der neu auftretenden H3N2-Variante, einer zuverlässigeren Erkennung von Influenza B sowie der Aufnahme von RSV A und B in einem kombinierten RSV-Nachweis. Der Test wurde sowohl in den USA (FDA) als auch in Europa (CE-IVD) im Jahr 2014 gestartet. Im Jahr 2015 erhielt der Test den U.S.-FDA-CLIA-Waiver-Status und wurde damit zum ersten CLIA-waived PCR-Paneltest, der in POC-Umgebungen eingesetzt werden kann. 

Reaktionen auf anhaltende globale Gesundheitskrisen: Tuberkulose 

Tuberkulose (TB) bleibt eine globale Epidemie und ist die weltweit führende Ursache für Todesfälle durch Infektionskrankheiten – mit über 1,25 Millionen Todesfällen pro Jahr.⁶ Cepheid unterstützt die TB-Testung in Ländern mit hoher Krankheitslast und weltweit seit über 15 Jahren. Xpert MTB/RIF, veröffentlicht im Jahr 2009 in Zusammenarbeit mit der Foundation for Innovative New Diagnostics (FIND), war einer der ersten molekularen Tests seiner Art, der gleichzeitig Mycobacterium tuberculosis (den Erreger der TB) sowie eine mögliche Rifampicin-Resistenz (eines der wichtigsten TB-Medikamente) nachweisen konnte. 

Der Test wurde von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) im Jahr 2010 befürwortet. In einer globalen Pressekonferenz kommentierte Marion Raviglione, Director of Stop TB: „Es ist im Grunde eine Entwicklung, auf die die Welt seit Jahrzehnten wartet.“⁷ Laut Reuters⁸ erklärte die WHO in einer Stellungnahme, sie unterstütze den Test, weil er die TB-Versorgung und -Kontrolle „revolutionieren“ könne. Er ermöglicht eine präzise Diagnose in etwa 100 Minuten, während aktuelle Tests bis zu drei Monate benötigen, um Ergebnisse zu liefern.

Weitere Innovationen im Kampf gegen TB umfassten den Xpert MTB/RIF Ultra-Test mit überarbeitetem Design und schnelleren Ergebnissen sowie Xpert MTB/XDR in Zusammenarbeit mit FIND, um das zunehmende Problem der extensiv arzneimittelresistenten (XDR)⁹ TB – der schwersten Form der Tuberkulose – anzugehen. Xpert MTB/XDR nutzte eine erweiterte Multiplexing-Fähigkeit, die es ermöglicht, aus nur einer Probe mehrere resistenzvermittelnde Mutationen in verschiedenen Genen nachzuweisen. 

Innovationen sind jedoch nicht auf das Testdesign beschränkt. Im Jahr 2011 startete Cepheid sein Global Access-Programm in Partnerschaft mit wichtigen gemeinnützigen Organisationen, um Sonderpreise für Entwicklungsländer mit hoher Belastung (High Burden Developing Countries) bereitzustellen. Heute erreicht das Programm jeden Winkel der Welt, der von tödlichen Krankheiten wie Tuberkulose, HIV und Ebola betroffen ist.

Das Ziel ist es, tödliche Krankheiten im Keim zu ersticken: Ebola

2024 markierte den zehnten Jahrestag der größten Ebola-Epidemie der Geschichte.¹⁰ Eine frühe Testung war damals entscheidend, denn ohne Behandlung liegt die Sterblichkeitsrate von Ebola bei bis zu 90 %.¹⁰ Da sich die Zahl der Infektionen etwa alle 3-4 Wochen verdoppelte und es keinen sicheren, wirksamen Impfstoff gab, war das rasche Erkennen Infizierter und deren Isolation essenziell, um die Ausbreitung einzudämmen.¹¹ Dennoch wurde – selbst fast ein Jahr nach Beginn der 2014-Epidemie – weniger als einer von fünf Erkrankten innerhalb von zwei Tagen nach Beginn der Infektiosität diagnostiziert.¹¹

Der Xpert Ebola-Test erhielt im Jahr 2015 eine EUA sowie die WHO-Eignungslistung für die Beschaffung in Ebola-betroffenen Ländern und wurde anschließend in Westafrika und anderen bedürftigen Regionen eingesetzt. Zwei Jahre später, als in der Demokratischen Republik Kongo ein neuer Ebola-Ausbruch begann, wurde der Test von Cepheid für seine Rolle bei der Eindämmung der Ausbreitung anerkannt.¹² Die Regierung der DR Kongo machte das GeneXpert-System zur primären Testmethode während des Ausbruchs – was schnelle Ergebnisse und eine deutlich flexiblere Reaktion ermöglichte als während der vorherigen Epidemie.¹² 

Widerstandsfähigkeit gegen genetische Variabilität mit breiter Stammabdeckung: Die COVID-19-Pandemie

Als die COVID-19-Pandemie im Jahr 2020 ausgerufen wurde, verfügte Cepheid über die notwendige Testdesign-Expertise, um in Rekordzeit reagieren zu können. Xpert Xpress SARS-CoV-2, im März 2020 unter einer U.S.-FDA-EUA zugelassen, war der erste schnelle SARS-CoV-2-PCR-Test zur Anwendung direkt am POC. Sechs Monate später erhielt der 4-in-1-Atemtest von Cepheid EUA zum Nachweis von SARS-CoV-2, Influenza A, Influenza B und RSV: kozirkulierende Viren, die sich überschneidende klinische Präsentationen, aber unterschiedliche klinische Behandlungen aufweisen.

Angesichts der raschen Evolution des Coronavirus und der Erwartung, dass im Laufe der Zeit neue Virusvarianten entstehen würden, aktualisierte Cepheid die Tests im Jahr 2021, indem ein drittes Genziel für den Nachweis von SARS-CoV-2 hinzugefügt wurde. Mit drei Genzielen zum Nachweis des neuartigen Coronavirus waren die Tests von Cepheid in der Lage, die genetische Variabilität abzufangen, die andere Tests beeinträchtigte.¹³ So konnten Gesundheitseinrichtungen und Patient/innen während der Pandemie verlässlich auf SARS-CoV-2-Ergebnisse vertrauen.

Kontrolle eines kürzlichen Ausbruchs mit Vorbereitung: Mpox

Im Mai 2022 kam es zu einem Ausbruch von Mpox. Sie breiteten sich schnell in Europa, Nord- und Südamerika und allen sechs WHO-Regionen aus. Sie wurde bald darauf zur „Gesundheitlichen Notlage von internationaler Tragweite“ erklärt¹⁴ – einer formellen WHO-Einstufung für ein außergewöhnliches Ereignis, das aufgrund der internationalen Ausbreitung einer Krankheit ein Gesundheitsrisiko für andere Länder darstellt und möglicherweise eine koordinierte internationale Reaktion erfordert.

Xpert Mpox war im Jahr 2023 der erste POC-Test, der von der U.S. FDA eine EUA für den Nachweis einer Mpox-Infektion erhielt. Als einziger molekularer POC-Test mit WHO-Emergency-Use-Listing (EUL) war er ein wertvolles Instrument für Vorsorge und Reaktion und konnte schnell dort eingesetzt werden, wo präzise und handlungsrelevante Informationen benötigt wurden. Xpert Mpox erwies sich auch im Jahr 2024 erneut als wertvoll, als eine neue internationale Mpox-Notlage ausgerufen wurde und eine schnelle, präzise Diagnostik notwendig war, um betroffene Gemeinschaften zu unterstützen.

Blick in die Zukunft

Molekulardiagnostik muss flexibel und zugänglich sein, um gesundheitliche Herausforderungen und Krankheitsausbrüche wirksam bewältigen zu können. Zukünftige Entwicklungen müssen darauf abzielen, die Möglichkeiten der Schnelltestung auszubauen, Multiplex-Technologien weiter zu verbessern und die Anpassungsfähigkeit an neu auftretende Erreger und klinische Anforderungen sicherzustellen. 

Ganz gleich, wie unser nächster Auftrag aussieht – Cepheid ist bereit, die Bedürfnisse von Gesundheitseinrichtungen, Patient/innen und Gemeinschaften weltweit zu erfüllen. Wir sind bereit, zu handeln – und wir entwickeln unsere Lösungen kontinuierlich weiter für das, was vor uns liegt.