Ein Schnellnachweis für mehrere Pathogene
Bei einem Erregernachweis handelt es sich um ein arbeitsintensives Verfahren, das üblicherweise auf Mikrobiologie basierten Methoden gründet. Es gibt jedoch Umstände, unter denen Informationen zu Kontaminanten unverzüglich gebraucht werden, damit angemessene Eindämmungsmaßnahmen ergriffen werden können. Das multidisziplinäre Projekt MULTISENSE CHIP(öffnet in neuem Fenster) (The lab-free CBRN detection device for the identification of biological pathogens on nucleic acid and immunological level as lab-on-a-chip system applying multisensor technologies) war auf zwei Anwendungsarten fokussiert. Es wurde ein Einmal-Messsystem sowie ein permanentes Gerät entwickelt, das Mikroben über einen längeren Zeitraum erkennt. In den Multisense Chip Analyser ist die gesamte Prozesskette integriert – von der Probennahme zur Zielmolekülextraktion, gefolgt von der biochemischen Detektion und schließlich einem Readout-Verfahren über verschiedene Sensortechnologien. Von größter Bedeutung hierbei ist, dass das System einen laborlosen Ansatz bietet, der keine speziellen Fachkräfte und Räumlichkeiten erforderlich macht. In Übereinstimmung mit internationalen Leitlinien zur biologischen Abwehr und zur Bekämpfung von Infektionskrankheiten wurden Pathogene mit B-Priorität, hierzu zählen Brucella-Bakterien und der Erreger Bacillus antracis, anvisiert. Der Schlüssel für die Entwicklung dieses neuen Geräts ist die Anwendung hochmoderner Sensortechnologien, einer Lab-on-a-Chip-Technologie sowie innovativer Instrumente. Die Detektion basiert auf einer gleichzeitigen Analyse anhand einer Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und immunologischer Methoden, die innerhalb einer Stunde aussagekräftige Ergebnisse liefert. Zur Realisierung des Systems führten die Partner intensive Optimierungen auf technischer und biologischer Ebene durch. Es wurde an molekularen Assays, den Sensortechnologien wie auch an der Instrumenteentwicklung und -einrichtung gearbeitet. Es wurden mehrere Möglichkeiten zur Probenahme wie auch Methoden zur mikrobiellen DNA-Extraktion und zur Amplifikation spezifischer Genomregionen mittels PCR getestet. Im Hinblick auf die Immunassay-Komponente des Chips könnten Zielmoleküle über Elektrochemilumineszenz-, elektrochemische und fluoreszenzbasierte Sensoren erkannt werden. Diese Analyse biologischer Erreger auf mehreren Ebenen wird genauere Diagnosen ermöglichen und sich sowohl für die Human- als auch für die Veterinärmedizin als äußerst nützlich erweisen. Das System von MULTISENSE CHIP wird auch Ersthelfern und Behörden dabei behilflich sein, Informationen zu potenziellen Kontaminanten schnell zu erhalten, um geeignete Maßnahmen ergreifen zu können.
Schlüsselbegriffe
Erkennung, Pathogen, MULTISENSE CHIP, Lab-on-a-Chip, Sensortechnologien, PCR, Immunassay
