Antibiotikaresistenz

Schnelltest auf Genbasis

Bisher müssen Bakterien auf einem Nährboden gezüchtet werden, um Resistenzen zu erkennen - ein aufwendiges Prozedere (Bild: Curetis)
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Mit Hilfe einer umfassenden Gendatenbank und leistungsfähigen Algorithmen entwickeln Forscher einen Schnelltest für mögliche Antibiotikaresistenzen. Sie können damit Resistenzen bereits zu 85 Prozent vorhersagen.

Vor wenigen Tagen hat die Weltgesundheitsorganisation WHO eine Liste von zwölf Bakterienstämmen veröffentlicht, die aufgrund ihrer Resistenz „die größte Bedrohung“ für die globale Gesundheit darstellen, so die WHO. An diesen Resistenzen forscht auch Andreas Keller, Professor für Klinische Bioinformatik an der Universität des Saarlandes. „Wenn Patienten rasch Zugang zu der Therapie erhalten, die am besten geeignet ist, den Krankheitserreger zu bekämpfen, ist es nicht nur zum Vorteil des Patienten. Es kann auch dazu beitragen, die momentan vorhandenen Antibiotika gezielter einzusetzen, um die Entstehung von Resistenzen zu verlangsamen “, erklärt er seinen Ansatz.

Evolution in Zeitraffer
Bisherige Verfahren, um solche Resistenzen zu zeigen, sind zeitaufwendig. Die Bakterien werden auf Nährböden in einer Petrischale gezüchtet, bis sie sichtbar sind und ihr Ansprechverhalten auf Antibiotika getestet werden kann. „Erst nach 24 bis 72 Stunden weiß der Arzt sicher, mit welchem Antibiotikum er behandeln muss. Kein Mediziner lässt einen Patienten so lange leiden, also verlässt er sich auf seine Erfahrung“, erklärt Achim Plum, Chief Commercial Officer von Curetis. „Wenn er das falsche Antibiotikum einsetzt, ist dem Patienten nicht geholfen. Aber nicht nur das: Mit jeder Gabe von Antibiotika besteht das Risiko, dass resistente Erreger entstehen. Da sich Bakterien sehr schnell vermehren, ist das Evolution im Zeitraffer“, so Plum.
Schon jetzt vertreibt das Unternehmen aus Baden-Württemberg Schnelltests, die mit Hilfe von speziellen Molekülen Erreger und deren Resistenzen bei Lungenentzündungen, Gewebs- und Implantatinfektionen sowie Infektionen von Blut und Bauchhöhle erkennen. Um die derzeit noch weniger häufigen Resistenzmechanismen zu entschlüsseln, braucht es jedoch Untersuchungen an hunderten oder tausenden von Erregern, die aus Patienten isoliert wurden. „Wir benötigen dabei sowohl die vollständige genetische Information der Pathogene als auch ihr Ansprechverhalten gegenüber gängigen Antibiotika, damit wir einen Zusammenhang zwischen Resistenz und der zugrundeliegenden genetischen Veränderung herstellen können“, erläutert Plum.
Strategien der Bakterien nachvollziehen
Um das zu erreichen, erwarb Curetis im September des vergangenen Jahres von der Siemens Technology Accelerator GmbH die Gendatenbank Gear, was für „Genetic Antibiotic Resistance and Susceptibility“ steht. „Bakterien sind unheimlich clever und setzen ihre Genanlagen für Resistenzen sehr schnell um. Mit Hilfe von Gear können wir nun ihre Strategien nachvollziehen“, sagt Bioinformatiker Andreas Keller.
Voraussetzung dafür ist eine weltweite Datenbasis, die über Jahrzehnte reicht. Deswegen enthält Gear11 000 Bakterienstämme und Reaktionsmuster zu 21 Antibiotika, die in den vergangenen drei Jahrzehnten aus Patientenproben rund um den Globus isoliert wurden.
Mit Hilfe der Daten prüfen die Forscher, welche genetischen Auffälligkeiten mit der jeweiligen Antibiotika-Resistenz zusammenhängen. „Das ist ein gigantisches Puzzle“, sagt Keller – die untersuchte Datenmenge entspricht knapp 500 000 Bibeln. Seine Algorithmen und erste Ergebnisse geben ihm Zuversicht: „Wir können die Resistenzen bereits zu 85 Prozent vorhersagen.“
Resistenzen gegen alte und neue Antibiotika entwickeln sich dynamisch weiter. Daher soll sich auch die Gear-Datenbank weiter entwickeln. Es ist geplant, sie im Schulterschluss zwischen akademischer Forschung, öffentlichem Gesundheitswesen und Industrie zu einer gemeinsamen Forschungsplattform für Antibiotikaresistenzen auszubauen.
Die Forscher präsentieren ihre Schnelltests auf der Computermesse Cebit vom 20. bis 24.03.2017 in Hannover, in Halle 6, am Stand E28.
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