Fast tausend Menschen erkranken Tag für Tag in Deutschland an Diabetes – mehr als 90 % davon an Typ2-Diabetes. Zu den Begleiterkrankungen bei Typ2-Diabetes gehört unter anderem eine Schädigung von Nervenzellen: Die Betroffenen verlieren das Gefühl in den Extremitäten und ziehen sich häufig schlecht heilende Wunden zu.
Diese diabetisch bedingten Wunden werden oft mit verschiedenen Erregern infiziert. Ärzte behandeln daher üblicherweise mit Antibiotika. Das Problem: Nicht jedes Antibiotikum wirkt gegen jeden Erreger, es treten mittlerweile viele Resistenzen auf. Die Mediziner nehmen aus diesem Grund einen Abstrich der Wunde und lassen im Labor eine Bakterienkultur anlegen. Allerdings dauert es zwei Tage, bis ein solches Ergebnis vorliegt.
In einer Stunde Antibiotika-Resistenz ausschließen
Ein neuartiger Schnelltest ermöglicht es Medizinern, von Anfang an auf das passende Antibiotikum zu setzen. Entwickelt haben ihn Forscher der Fraunhofer-Institute für Zelltherapie und Immunologie, Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse IZI-BB aus Potsdam und für Elektronische Nanosysteme ENAS aus Chemnitz gemeinsam mit der Firma Biflow Systems GmbH aus Chemnitz sowie Partnern in Indien im Projekt Midardi. „Mit unserem Schnelltest lässt sich innerhalb von einer Stunde bestimmen, welche Bakterien die Wunde besiedeln und welche Resistenzen sie aufweisen – und somit bereits direkt zu Beginn der Behandlung das passende Antibiotikum auswählen“, sagt Dr. Harald Peter, Gruppenleiter am Fraunhofer IZI-BB.
DNA führt zu passenden Antibiotika
Statt wie bisher eine Bakterienkultur anzulegen und zu beobachten, wie die Bakterien auf verschiedene Antibiotika reagieren, analysiert der Schnelltest die DNA der Bakterien. Der Arzt nimmt einen Abstrich der Wunde und gibt die Wundflüssigkeit auf den Eingangsbereich der etwa Smartphone-großen Kartusche. Im Inneren werden die Bakterien extrahiert, ihre DNA freigelegt und zerteilt.
Auf einem Biosensor, der in der Kartusche integriert ist, befinden sich spezielle Fängermoleküle: Sie bilden das passende Gegenstück zu den Erbgutsträngen der Bakterien, beziehungsweise des mutierten Erbguts, das bestimmte Resistenzen hervorruft. Passt ein Erbgutstrang zu einem bestimmten Fänger, bindet dieses DNA-Stück daran, während die Erbgutstränge an allen anderen Fängern durch einen Spülgang entfernt werden.
Das Leuchten der fluoreszenzmarkierten bakteriellen DNA verrät, an welchen Fängermolekülen das Erreger-Erbgut gebunden hat – und somit auch, um welche Erreger es sich handelt und welche Resistenzen diese aufweisen.
Nicht nur für diabetisch bedingte Wunden
Der Schnelltest lässt sich für alle Arten von Proben auslegen, zum Beispiel bei Blutvergiftungen oder im Veterinärbereich für eine Mastitis – also eine Milchdrüsenentzündung – bei Milchkühen. Nötig ist nur ein anderer Biochip mit angepassten Fängermolekülen. In etwa zwei bis drei Jahren, so schätzen die Experten, könnte der Schnelltest auf dem Markt sein.
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