Neues medizinisches System zum Nachweis von Antibiotikaresistenzen
Antibiotikaresistenzen sind ein wachsendes Problem in Krankenhäusern und sorgen weltweit für eine Zunahme an Erkrankungen. Und noch immer ist der Nachweis dieser Bakterien nur mit teuren und zeitaufwendigen Labormethoden möglich. Das Projekt OPTOBACTERIA (Multianalyte automatic system for the detection of drug resistant bacteria) entwickelte daher einen automatisierten Labordetektor (ALD), der Medikamentenresistenzen innerhalb von 7 bis 25 Stunden anzeigt. Hierfür wurde eine jüngst entwickelte Glasfasertechnologie eingesetzt. Die Projektpartner konzipierten und entwickelten einen Nano-Glasfaser-Wandler, der biologische in optische Signale umwandelt. Nach der Optimierung wurden Prototypen dieses LPG-Wandlers (langperiodisches Gitter) hergestellt und erfolgreich auf ihre Wirksamkeit getestet. In Molekülbibliotheken wurde nach Sensoren für Beta-Lactamase gesucht (einem typischen Indikator für Antibiotikaresistenzen), sodass am Ende 20 mögliche Sensoren bestimmt werden konnten. Weiterhin konnten zwei dieser Sensoren mit LPG-Prototypen verankert werden, die Beta-Lactamase zuverlässig detektierten. Insbesondere für eine Substanz konnte bereits eine Patentanmeldung erfolgen. OPTOBACTERIA entwickelte zeit- und kostensparende Verfahren für die Proteinablösung und Sondenregeneration. Ein weiteres Ergebnis mit kommerziellem Potenzial ist das Softwareprogramm "FLAP dock", das kleine Molekülliganden identifiziert, die an die gesuchten Proteine binden. Auch ist inzwischen ein Ligandenpanel für die Detektion von Betalactamase über ALD-Funktionalisierung lieferbar. Ein wichtiger Erfolg war die Gestaltung und Entwicklung eines optoelektronischen ALD-Prototypen für automatisierte Tests mehrerer LPG-Biosensoren. Mit der entsprechenden Software können arzneimittelresistente Bakterien und deren stellenspezifische Konzentration ermittelt werden. Deutliche Fortschritte machten die Forscher bei der klinischen Validierung der ALD. Die Effektivität wurde an einer Sammlung Beta-Lactamase-exprimierender Stämme getestet, da die menschlichen Proben nicht rechtzeitig vorlagen. Das ALD-System einschließlich der im Projekt entwickelten Softwareprogramme, Sensoren und die Methoden haben großes kommerzielles Potenzial und werden die Wettbewerbsfähigkeit beteiligter Unternehmen verbessern. Ihr Anwendungsbereich ist breit gefächert - von der biologischen Forschung über Landwirtschaft und Lebensmittel bis hin zu Sicherheit und Umwelt. Sind die klinischen Studien am Menschen erfolgreich abgeschlossen, können die nachteiligen Effekte von Antibiotikaresistenzen auf die menschliche Gesundheit reduziert und ein Beitrag zur epidemiologischen Forschung geleistet werden.
Schlüsselbegriffe
Antibiotikaresistenz, resistente Bakterien, automatisierter Labordetektor, langperiodisches Gitter, Beta-Lactamase
