Neue Entwicklungen für den Nachweis von Krankheitserregern

Infektionen mit Bakterien, Viren und Co. sind eine Gefahr für die Menschheit, wie COVID-19 jüngst eindrucksvoll gezeigt hat. Einen Überblick über die Diagnostik von Krankheitserregern gibt Prof. Dr. Steffen Rupp, stellvertretender Institutsleiter und Koordinator des Geschäftsfelds Gesundheit am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart, in seinem Vortrag am 7. Oktober 2021 um 18 Uhr in der Württembergischen Landesbibliothek. Neben Nachweisprinzipien und gängigen Verfahren stellt er neue biointelligente Verfahren dar, die das Fraunhofer IGB für den spezifischen und schnellen Erregernachweis entwickelt.

Infektionen – nicht erst seit Corona eine Gefahr

Das neuartige Coronavirus führt uns seit mehr als einem Jahr vor Augen, welche Bedrohungen von Infektionen ausgehen und welche Einschränkungen für das öffentliche und private Leben damit einhergehen können, solange es keinen Impfschutz oder keine Therapie gibt. Doch nicht erst seit COVID-19 stellen Infektionen für viele Menschen eine ernstzunehmende Gefahr dar. In den nicht industrialisierten Ländern zählen nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation WHO durch Bakterien, Viren und Parasiten ausgelöste Erkrankungen – AIDS, Tuberkulose oder Malaria – immer noch zu den häufigsten Todesursachen.

Doch auch in den Industrieländern sind Infektionserkrankungen wieder auf dem Vormarsch. Vor allem der breite Einsatz von Antibiotika, einst Wunderwaffe gegen bakterielle Erreger, hat dazu geführt, dass heute viele pathogene Bakterien Resistenzen gegen Antibiotika tragen. Die Zahl von Infektionen mit antibiotikaresistenten Erregern ist daher gestiegen, ebenso wie die dadurch verursachten Todesraten.

Diagnose ist Voraussetzung für erfolgreiche Therapie

Die Diagnose einer Infektion ist dabei nicht nur – wie in der aktuellen Pandemie – wichtig für die Epidemiologen. Vielmehr ist der exakte Nachweis eines infektiösen Erregers der erste Schritt und die Voraussetzung für eine erfolgreiche Therapie der Infektionskrankheiten. Obschon in der Erregerdiagnostik (wie in der Krebsdiagnostik) immer mehr molekulare Methoden Einzug halten – wie z. B. die uns mittlerweile allen bekannten PCR- und Antigen-Schnelltests − werden beispielsweise Sepsiserkrankungen in der Klinik noch vorwiegend über mikrobiologische Kultivierungsmethoden (die sogenannte Blutkultur) diagnostiziert. Dabei lässt sich ein nicht unerheblicher Teil der Erreger gar nicht damit erfassen.

Vortrag am 7. Oktober: Spezifische molekulare Verfahren zur Infektionsdiagnostik

Je spezifischer (genauer) und schneller der Nachweis eines Erregers zu einer korrekten Diagnose führt, desto größer sind die Chancen für eine gezielte Behandlung bzw. Bekämpfung der krankheitsverursachenden Erreger. Molekulare Verfahren, die auf dem auf dem Nachweis charakteristischer Moleküle des Erregers beruhen, eröffnen beim Nachweis von Bakterien, Viren und Co. neue Möglichkeiten.

In der Vortragsreihe »Biointelligenz« nimmt sich Prof. Dr. Steffen Rupp, stellvertretender Institutsleiter und Koordinator des Geschäftsfelds Gesundheit am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart, am 7. Oktober 2021 genau dieses topaktuellen Themas der Infektionsdiagnostik an. In seinem Vortrag »Neue Entwicklungen für den Nachweis von Krankheitserregern« erklärt er, wie Erreger grundsätzlich erkannt werden können, aber auch, welche Lücken oder Nachteile gängige Verfahren aufweisen.

Danach stellt der im Fach Biochemie habilitierte Chemiker neue biointelligente molekulare Diagnostikverfahren vor, die das Fraunhofer IGB für einen möglichst eindeutigen und spezifischen Nachweis von infektiösen Erregern entwickelt. Diese setzen etwa auf den Nachweis von Nukleinsäuren, beispielsweise mit Hochdurchsatzsequenzierverfahren, oder Nukleinsäure-basierten Schnelltests nach dem Prinzip eines Lateral Flow Assays, ähnlich wie beim Schwangerschaftstest. Darüber hinaus setzt das Fraunhofer IGB auf bestimmte Immunrezeptoren zur Erkennung pathogenspezifischer biochemischer Komponenten: als zelluläre oder immobilisierte Reportersysteme.