Die einfache Pipettenspitze ist winzig, günstig und für die Wissenschaft unverzichtbar. Sie ermöglicht die Forschung an neuen Medikamenten, die Covid-19-Diagnostik und jeden Bluttest, der jemals durchgeführt wurde.
Außerdem sind sie normalerweise im Überfluss vorhanden – ein typischer Laborwissenschaftler nimmt vielleicht jeden Tag Dutzende davon mit.
Doch nun hat eine Reihe ungünstiger Unterbrechungen in der Lieferkette für Pipettenspitzen – ausgelöst durch Stromausfälle, Brände und die pandemiebedingte Nachfrage – zu einem weltweiten Mangel geführt, der nahezu jeden Winkel der wissenschaftlichen Welt bedroht.
Der Mangel an Pipettenspitzen gefährdet bereits landesweite Programme zur Untersuchung von Neugeborenen auf potenziell tödliche Krankheiten, wie etwa die Unfähigkeit, Zucker aus der Muttermilch zu verdauen. Er bedroht auch die Stammzellgenetik-Experimente von Universitäten. Und er zwingt Biotech-Unternehmen, die an der Entwicklung neuer Medikamente arbeiten, dazu, bestimmte Experimente anderen vorzuziehen.
Derzeit gibt es keine Anzeichen dafür, dass der Mangel bald enden wird. Und wenn er sich verschärft, müssen Wissenschaftler möglicherweise damit beginnen, Experimente zu verschieben oder sogar Teile ihrer Arbeit aufzugeben.
Von allen Wissenschaftlern, die durch den Mangel verunsichert sind, waren die für die Untersuchung von Säuglingen zuständigen Forscher am organisiertesten und äußerten ihre Meinung am offensten.
Öffentliche Gesundheitslabore untersuchen Säuglinge innerhalb weniger Stunden nach der Geburt auf Dutzende genetischer Erkrankungen. Manche davon, wie Phenylketonurie und MCAD-Mangel, erfordern von den Ärzten eine sofortige Anpassung ihrer Babyversorgung. Schon Verzögerungen bei der Untersuchung haben laut einer Untersuchung aus dem Jahr 2013 zum Tod einiger Säuglinge geführt.
Für die Durchführung der Dutzenden von Diagnosetests werden bei jedem Kinder-Screening etwa 30 bis 40 Pipettenspitzen benötigt. In den Vereinigten Staaten werden jeden Tag Tausende von Kindern geboren.
Bereits im Februar machten diese Labore deutlich, dass sie nicht über die benötigten Vorräte verfügten. Laut der Association of Public Health Laboratories verfügen Labore in 14 Bundesstaaten über weniger als einen Monatsvorrat an Pipettenspitzen. Die Organisation war so besorgt, dass sie monatelang Druck auf die Bundesregierung – einschließlich des Weißen Hauses – ausübte, den Bedarf an Pipettenspitzen für Neugeborenen-Screening-Programme zu priorisieren. Bisher, so die Organisation, habe sich nichts geändert; das Weiße Haus teilte STAT mit, die Regierung arbeite an verschiedenen Maßnahmen, um die Verfügbarkeit von Spitzen zu erhöhen.
In einigen Bundesstaaten habe der Kunststoffmangel „fast dazu geführt, dass Teile der Neugeborenen-Screening-Programme eingestellt werden mussten“, sagte Susan Tanksley, Filialleiterin der Laborabteilung des texanischen Gesundheitsministeriums, während einer Sitzung eines bundesstaatlichen Beratungsausschusses zum Neugeborenen-Screening im Februar. (Tanksley und das Gesundheitsministerium des Bundesstaates reagierten nicht auf eine Bitte um Stellungnahme.)
Einige Bundesstaaten erhalten die Tipps nur noch einen Tag vor Ablauf der Frist und haben kaum eine andere Wahl, als andere Labore um Unterstützung zu bitten, so Scott Shone, Leiter des staatlichen Gesundheitslabors von North Carolina. Shone sagte, er habe von Beamten des öffentlichen Gesundheitswesens gehört, die herumtelefonierten und sagten: „Morgen ist nichts mehr da, können Sie mir etwas über Nacht schicken?“ „Der Lieferant sagt, es kommt, aber ich weiß es nicht.“
„Wenn der Verkäufer sagt: ‚Drei Tage bevor der Vorrat ausgeht, besorgen wir Ihnen einen Vorrat für einen weiteren Monat‘, dann macht das Angst“, sagte er.
Viele Labore greifen auf improvisierte Alternativen zurück. Manche waschen die Spitzen und verwenden sie dann wieder, was das potenzielle Risiko einer Kreuzkontamination erhöht. Andere führen Neugeborenen-Screenings in Chargen durch, was die Zeit bis zur Ergebnislieferung verlängern kann.
Bisher reichten diese Lösungen aus. „Wir befinden uns nicht in einer Situation, in der Neugeborene unmittelbar gefährdet sind“, fügte Shone hinzu.
Neben Laboren, die Neugeborene untersuchen, spüren auch Biotechnologieunternehmen, die an neuen Therapien arbeiten, und Universitätslabore, die Grundlagenforschung betreiben, den Druck.
Wissenschaftler bei PRA Health Sciences, einem Auftragsforschungsinstitut, das an klinischen Tests für Hepatitis B und mehrere Medikamentenkandidaten von Bristol Myers Squibb arbeitet, sagen, dass die Gefahr einer Erschöpfung der Vorräte eine ständige Gefahr darstellt – allerdings mussten sie bisher noch keine Ergebnisse offiziell verschieben.
„Manchmal steht nur noch ein Gestell mit Spitzen auf dem hintersten Regal und wir denken: ‚Oh meine Güte‘“, sagt Jason Neat, der Geschäftsführer für bioanalytische Dienste im Labor von PRA Health in Kansas.
Der Mangel ist bei Arrakis Therapeutics, einem Unternehmen aus Waltham im US-Bundesstaat Massachusetts, das an potenziellen Behandlungsmethoden für Krebs, neurologische Erkrankungen und seltene Leiden arbeitet, so besorgniserregend geworden, dass die Leiterin der RNA-Biologie, Kathleen McGinness, einen eigenen Slack-Kanal eingerichtet hat, um ihren Kollegen den Austausch von Lösungen zur Einsparung von Pipettenspitzen zu ermöglichen.
„Wir haben erkannt, dass die Situation nicht akut war“, sagte sie über den Kanal #tipsfortips. „Viele Teammitglieder haben sehr proaktiv an Lösungen gearbeitet, aber wir hatten keinen zentralen Ort, um diese zu teilen.“
Die meisten der von STAT befragten Biotech-Unternehmen gaben an, dass sie Maßnahmen ergreifen, um die begrenzten Pipetten einzusparen und ihre Arbeit bislang nicht unterbrechen mussten.
Octants Wissenschaftler gehen beispielsweise sehr selektiv mit gefilterten Pipettenspitzen um. Diese Spitzen – die in letzter Zeit besonders schwer zu beschaffen sind – bieten den Proben zusätzlichen Schutz vor äußeren Verunreinigungen, können aber nicht desinfiziert und wiederverwendet werden. Daher werden sie für möglicherweise besonders sensible Anwendungen eingesetzt.
„Wenn man nicht darauf achtet, was zur Neige geht, kann es sehr leicht passieren, dass einem die Dinge ausgehen“, sagt Danielle de Jong, Laborleiterin am Whitney Laboratory der University of Florida. In ihrem Labor untersucht sie die Funktion von Stammzellen bei kleinen, mit Quallen verwandten Meerestieren, die Teile ihrer selbst regenerieren können.
Wissenschaftler am Whitney Laboratory haben ihren Nachbarn schon manchmal aus der Patsche geholfen, wenn Lieferungen nicht rechtzeitig eintrafen. De Jong hat sich sogar dabei ertappt, wie sie die Regale anderer Labore nach unbenutzten Pipettenspitzen absuchte, für den Fall, dass ihr Labor welche ausleihen müsste.
„Ich arbeite seit 21 Jahren in einem Labor“, sagte sie. „So ein Problem in der Lieferkette hatte ich noch nie.“
Es gibt keine eindeutige Erklärung für den Mangel.
Die plötzliche Explosion der Covid-19-Tests im letzten Jahr – jeder davon basiert auf Pipettenspitzen – spielte sicherlich eine Rolle. Aber auch die Auswirkungen von Naturkatastrophen und anderen ungewöhnlichen Unfällen weiter oben in der Lieferkette wirkten sich auf die Labortische aus.
Die verheerenden Stromausfälle in Texas, die mehr als 100 Menschen das Leben kosteten, unterbrachen auch ein wichtiges Glied in der komplexen Pipetten-Lieferkette. Die Stromausfälle zwangen ExxonMobil und andere Unternehmen, Werke im Bundesstaat vorübergehend zu schließen – einige davon produzierten Polypropylenharz, den Rohstoff für Pipettenspitzen.
Laut einer Präsentation vom März war das Werk von ExxonMobil im Großraum Houston im Jahr 2020 der zweitgrößte Polypropylenproduzent des Unternehmens; nur das Werk in Singapur produzierte mehr. Zwei der drei größten Polyethylenwerke von ExxonMobil befanden sich ebenfalls in Texas. (Im April 2020 steigerte ExxonMobil die Polypropylenproduktion in zwei US-Werken sogar noch.)
„Nach dem Wintersturm im Februar dieses Jahres waren schätzungsweise über 85 Prozent der Polypropylen-Produktionskapazität in den USA beeinträchtigt. Dies war auf eine Reihe von Problemen zurückzuführen, darunter Rohrbrüche in den Produktionsanlagen sowie den Verlust von Elektrizität und lebenswichtigen Rohstoffen, die für die Wiederaufnahme der Produktion erforderlich waren“, sagte ein Sprecher von Total, einem weiteren Öl- und Gasunternehmen mit Sitz in Houston, das Polypropylen herstellt.
Doch die Lieferketten sind schon seit letztem Sommer – also schon lange vor dem Frost im Februar – überlastet. Geringere Rohstoffmengen als üblich sind nicht der einzige Faktor, der die Lieferketten behindert – und Pipettenspitzen sind nicht das einzige Laborgerät aus Kunststoff, das knapp ist.
Ein Brand in einer Fabrik hat zudem 80 Prozent der landesweiten Versorgung mit Behältern für gebrauchte Pipettenspitzen und andere scharfe Gegenstände lahmgelegt, heißt es in einem Dokument auf der Website der Universität Pittsburgh.
Und im Juli begann der US-Zoll- und Grenzschutz, Produkte eines großen Handschuhherstellers zu blockieren, der im Verdacht stand, Zwangsarbeit zu praktizieren. (Die Ergebnisse seiner Untersuchung gab der Zoll- und Grenzschutz letzten Monat bekannt.)
„Wir beobachten, dass im Kunststoffbereich des Unternehmens – insbesondere bei Polypropylen – tatsächlich alles entweder nachbestellt werden muss oder eine hohe Nachfrage besteht“, sagte Neat von PRA Health Sciences.
Laut Tiffany Harmon, Beschaffungsadministratorin im Bioanalytiklabor von PRA Health Sciences in Kansas, ist die Nachfrage so hoch, dass die Preise für einige knappe Vorräte gestiegen sind.
Das Unternehmen zahlt bei seinem Stammlieferanten mittlerweile 300 Prozent mehr für Handschuhe. Auch für Pipettenspitzen-Bestellungen von PRA wird nun ein Aufschlag erhoben. Ein Hersteller von Pipettenspitzen, der im vergangenen Monat einen neuen Aufschlag von 4,75 Prozent ankündigte, erklärte seinen Kunden, dieser Schritt sei notwendig, da sich der Preis für die Kunststoffrohstoffe fast verdoppelt habe.
Die Unsicherheit der Laborwissenschaftler wird noch dadurch verstärkt, dass die Vertriebshändler entscheiden, welche Bestellungen zuerst ausgeführt werden. Nur wenige Wissenschaftler erklärten, dass sie die Funktionsweise dieses Verfahrens vollständig verstanden hätten.
„Die Laborgemeinschaft hat uns von Anfang an gebeten, uns dabei zu helfen, zu verstehen, wie diese Entscheidungen getroffen werden“, sagte Shone, der die Formeln der Anbieter zur Bestimmung der Zuteilungen als „Black-Box-Magie“ bezeichnete.
STAT kontaktierte mehr als ein Dutzend Unternehmen, die Pipettenspitzen herstellen oder verkaufen, darunter Corning, Eppendorf, Fisher Scientific, VWR und Rainin. Nur zwei antworteten.
Corning lehnte eine Stellungnahme ab und verwies auf firmeneigene Vereinbarungen mit seinen Kunden. MilliporeSigma teilte unterdessen mit, dass die Pipetten nach dem Prinzip „Wer zuerst kommt, mahlt zuerst“ vergeben würden.
„Seit Ausbruch der Pandemie erlebt die gesamte Life-Science-Branche eine beispiellose Nachfrage nach Covid-19-bezogenen Produkten, darunter auch MilliporeSigma“, erklärte ein Sprecher des führenden Vertriebsunternehmens für wissenschaftliche Bedarfe gegenüber STAT in einer E-Mail. „Wir arbeiten rund um die Uhr daran, die gestiegene Nachfrage nach diesen Produkten und Produkten für wissenschaftliche Forschung zu decken.“
Trotz aller Versuche, die Lieferketten zu stärken, ist unklar, wie lange die Engpässe noch anhalten werden.
Corning erhielt vom Verteidigungsministerium 15 Millionen US-Dollar, um in seinem Werk in Durham, North Carolina, jährlich 684 Millionen zusätzliche Pipettenspitzen herzustellen. Auch Tecan baut mit 32 Millionen US-Dollar aus dem CARES Act neue Produktionsanlagen.
Doch das wird das Problem nicht lösen, wenn die Kunststoffproduktion weiterhin geringer ausfällt als erwartet. Und keines dieser Projekte wird vor Herbst 2021 tatsächlich Pipettenspitzen produzieren können.
Bis dahin müssen sich Laborleiter und Wissenschaftler auf weitere Engpässe bei Pipetten und praktisch allen anderen Gütern einstellen.
„Zu Beginn dieser Pandemie fehlten uns Tupfer und Nährmedien. Dann herrschte ein Mangel an Reagenzien. Und dann ein Mangel an Kunststoffen. Und dann wieder ein Mangel an Reagenzien“, sagte Shone aus North Carolina. „Es ist wie in ‚Und täglich grüßt das Murmeltier‘.“
Veröffentlichungszeit: 12. Februar 2022