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Schnelldiagnose von Blutvergiftungen

An Sepsen bzw. Blutvergiftungen sterben in Europa jährlich bis zu 135.000 Menschen, sodass eine schnelle Diagnose viele Patientenleben retten könnte. Hierfür wurde eine Akustophorese-gestützte Probenvorbereitung (Separation mittels Ultraschallwellen) aus Vollblut mit einer Photolumineszenz-DNA-Detektionstechnologie kombiniert.
Schnelldiagnose von Blutvergiftungen
Derzeit müssen zur Diagnose einer Sepsis Zellkulturen aus Patientenblut angelegt werden, um Bakterien und Antibiotikaresistenzen nachzuweisen, was mehrere Tage dauern kann. Ein Schnelltest auf Sepsiserreger könnte damit die Überlebenschancen deutlich verbessern.

Das EU-finanzierte Projekt ACUSEP sollte die Machbarkeit (Proof-of-Concept) der neuen Sepsisdiagnostik demonstrieren, die schon kleinste Mengen von Bakterien innerhalb weniger Stunden nachweist. Das Ziel von ACUSEP war eine sofort einsetzbare Einwegkartusche für den direkten Schnelltest von Sepsiserregern in verdächtigen Blutproben.

Mit dem mikrofluidischen Verfahren der Akustophorese können Bakterien mittels Ultraschall in einer kleinen Blutprobe erfasst werden. Die Identifizierung von Bakterien und Antibiotikaresistenzgenen erfolgt dann mittels PCR (Polymerase-Kettenreaktion).

Das Detektionssystem besteht aus mehreren, von den Projektteilnehmern entwickelten Komponenten. Die Akustophoresemethode für das Separieren der Bakterien von Blutzellen und ihrer Anreicherung wurde an bakteriell kontaminierten Blutproben demonstriert. Neue Moleküle, die mittels Lanthanidlumineszenz markiert wurden, ermöglichten die PCR-Detektion bakterieller DNA, Festphasen-Oligonukleotidsonden hingegen die homogene Multiplex-Detektion der PCR-amplifizierten Produkte. Mit sensitiven PCR-Assays konnten die fünf wichtigsten Sepsiserreger und mehrere Resistenzgene nachgewiesen und identifiziert werden.

In dem integrierten System wurden auf Basis der PCR-Assays Trockenreagentien auf Chips für eine automatisierte Auswertung der PCR-Reaktion erzeugt. Das Projekt entwickelte und testete nacheinander vier Prototypen des integrierten Systems, In einer klinischen Studie wurde der am besten geeignete Prototyp dann mit herkömmlicher Sepsisdiagnostik verglichen. Der ACUSEP-Test wies die Bakterien in Patientenblutproben innerhalb von zwei Stunden nach, was später mittels Zellkultur bestätigt werden konnte.

Das System von ACUSEP hat großes Potenzial. Seine Weiterentwicklung bis hin zur kommerziellen Nutzung könnte die Versorgung bei Verdacht auf Sepsis in Krankenhäusern deutlich verbessern, da ein schneller Nachweis von Sepsiserregern und möglicher Antibiotikaresistenzen die Mortalität und Morbidität senkt.

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Schlüsselwörter

Schnelldiagnose, Sepsis, Vollblut, Ultraschall, Akustophorese
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