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Dienstag, 23. Januar 2018

Gesundheit

Schnelltest auf Resistenzen für die Klinik

Von Klaus Jopp | 2. September 2016 | Ausgabe 35

Im Jahr 2050 werden Antibiotikaresistenzen nach Expertenmeinung weltweit die Todesursache Nr. 1 sein. Verursacht werden sie durch falsche Verordnung von Wirkstoffen, wenn der Krankheitserreger nicht exakt bestimmt wurde. Europäische Forscher entwickeln jetzt ein Lab-on-a-disc, das die Mikroben schon in 30 min identifizieren kann.

BU Schnelltest
Foto: Hahn-Schickard-Gesellschaft

Handlich und schnell: Der Lab-Disk-Player detektiert simultan Infektionserreger und deren Antibiotikaresistenzen noch auf der Klinikstation.

Sind Antibiotika nicht wirksam, schreiten bakterielle Erkrankungen rasch voran. Nicht selten sterben die Menschen in der Folge. Und Antibiotikaresistenzen nehmen weltweit zu. „Sie stellen eine globale Krise dar und sind eine der größten Bedrohungen für die Gesundheit“, erklärte Margaret Chang, Generaldirektorin der Weltgesundheitsorganisation WHO, kürzlich in New York. „Wir verlieren unsere First-Line-Antibiotika. Die Mittel, die als Zweit- oder Drittwahl infrage kommen, sind teurer, giftiger, brauchen eine deutlich längere Behandlungsdauer und teilweise sogar eine Intensivstation zur Verabreichung.“

Dies mache es künftig viel schwieriger, eine breite Palette von weit verbreiteten Infektionen zu behandeln, sagte Chang. Nach einer Studie des European Centre for Disease Prevention and Control wird die Zahl der antibiotikaresistenten Bakterien ohne gezielte Gegenmaßnahmen erheblich steigen. Im Jahr 2050 werden demnach die Resistenzen mit 10 Mio. Todesfällen weltweit die Todesursache Nr. 1 sein – noch vor Krebs.

Vor diesem Hintergrund gewinnt das Projekt „Diagoras“ an Bedeutung. Mit Förderung der EU in Höhe von 5,5 Mio. € und der Schweiz mit rund 850 000 € entwickeln neun Partner unter Koordinierung der Hahn-Schickard-Gesellschaft in Freiburg Schnelltests, um rasch zu klären, ob es sich um einen bakteriellen oder viralen Infekt handelt. Das Projekt zielt darauf, eine sogenannte Point-of-Care-Diagnoseplattform direkt für Klinik oder Praxis auf mikrobiologischer Basis zu generieren, die eine genaue Erfassung für eine große Gruppe von viralen und bakteriellen Erkrankungen ermöglicht.

„Es geht insbesondere um Infektionen der Atemwege und orale Infektionen wie Parodontitis und Karies einschließlich der zugehörigen Antibiotikaresistenzen“, erklärt Giorgio C. Mutinati, Projektleiter am Austrian Institute of Technology (AIT) in Wien. Das AIT ist u. a. auf Technologien für die patientennahe Labordiagnostik spezialisiert, dazu zählen hochempfindliche Biosensoren für molekulare Diagnostik in Körperflüssigkeiten wie Serum, Urin oder Speichel. Genau diese Substanzen werden für Diagoras benötigt.

Weil Labortests zu lange dauern, werden Antibiotika prophylaktisch verordnet

Das Point-of-Care-System besteht aus einer Kunststoffscheibe, die als Lab-on-a-disc fungiert und bereits alle Testreagenzien enthält, sowie einem Lesegerät, das einem DVD-Spieler vergleichbar ist. Die Probenflüssigkeit wird in kleine Kammern auf der Scheibe eingebracht und reagiert mit den Biosensoren, die eine chemische Reaktion mit der Probe eingehen und die Krankheitserreger auf molekularer Ebene nachweisen.

Für diese biochemischen Tests hat das Wiener Institut DNA- und RNA-Stränge entwickelt, die „spezifisch auf die Bakterien und Viren abzielen“, wie Mutinati berichtet. Die Forscher etablierten dabei effiziente Verfahren für die häufigsten Viren- und Bakterienstämme, etwa Porphyromonas gingivalis (Parodontose) oder Influenza (echte Grippe). Neben Mikroorganismen lassen sich auch spezielle Proteine als Entzündungsmarker analysieren. Die Ergebnisse werden mit optischen Verfahren (Fluoreszenz und Lumineszenz) ausgelesen.

Da Diagoras als Plattformtechnologie angelegt ist, könnten das Gerät und die Labor-Discs auch auf weiteren Feldern zum Einsatz kommen. So ließe sich das System auf alle Infektionskrankheiten ausdehnen und sogar bei Tieren anwenden, wobei Landwirte Speichelproben von ihren Tieren selbst diagnostizieren könnten.

Auch hier böte ein mobiles, handliches Gerät große Vorteile. Zudem sind die Ergebnisse in 30 min bis 60 min verfügbar – ein enormer Zeitgewinn, weil Labortests heute noch bis zu zwei Wochen dauern. Genau deshalb verschreiben viele Ärzte „prophylaktisch“ Antibiotika, die dann zu den Resistenzen führen, weil viele Erkrankungen gar nicht bakteriell verursacht sind. Das Gerät zeigt eindeutig an, ob eine bakterielle Infektion vorliegt, wenn ja, welche, und ob eine Antibiotikaresistenz vorhanden ist.

„Unser Hauptaugenmerk richtet sich derzeit auf die Assay-Entwicklung, auf die Labor-Disc sowie die notwendige Software“, berichtet Konstantinos Mitsakakis, Projektkoordinator der Hahn-Schickard-Gesellschaft. Noch haben die Wissenschaftler keine konkrete Preisvorstellung, dafür ist die notwendige Entwicklungszeit inklusive der klinischen Tests noch zu lang.

Erst nach Ende des Projektes 2019 dürfte eine Abschätzung möglich sein, wann ein marktreifes Produkt zur Verfügung steht. Dafür ist bereits klar, wo die Erprobung stattfinden wird: Eine erste Validierung mit über 200 Patienten ist am Zentrum für Dentalmedizin der Uni Zürich geplant. Bleibt zu hoffen, dass die Entwicklungsarbeiten an der Lab-Disc-Plattform schnell genug vorankommen, um im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen einen wichtigen Beitrag zu leisten.

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