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Durchbruch in der Tuberkuloseforschung: Erbgut des Erregers als Schlüssel für optimale Behandlung

24.06.2015

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Forschungszentrums Borstel, des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung, des Oxford Biomedical Research Centre und des South African National Institute for Communicable Diseases haben eine neue genetische Methode entwickelt, mit der sie nicht nur voraussagen können, gegen welche Antibiotika Resistenzen bestehen, sondern auch welche Präparate gegen den jeweiligen Tuberkulose (Tb-)-Erreger wirksam sind. Die Ergebnisse werden am 24. Juni in der Onlineausgabe der internationalen Fachzeitschrift The Lancet Infectious Diseases veröffentlicht.

Der Nachweis von Tb-Erregern und die genaue Ermittlung von Antibiotikaresistenzen erfolgt bisher in Kulturverfahren. Diese Methode benötigt bis zu sechs Wochen, bis ein Ergebnis vorliegt. Wertvolle Zeit, die häufig eine effektive Behandlung verzögert. Zudem sind die Kulturverfahren relativ fehleranfällig.


Thomas Kohl vom FZB bei der Vorbereitung für die Genomsequenzierung.

Foto/Copyright: Deutsches Zentrum für Infektionsforschung/scienceRELATIONS

Sie müssen sehr präzise sein, um verlässliche und vergleichbare Ergebnisse zu erhalten. Solche optimalen Laborbedingungen sind jedoch insbesondere in Ländern mit hohen Tuberkuloseraten oft nicht vorhanden. Auch die in den letzten 20 Jahren eingesetzten molekulardiagnostischen Schnelltests können lediglich eine Aussage über eine begrenzte Anzahl von Mutationen und die daraus resultierenden Resistenzen treffen.

„Wir wollten einen Schritt weitergehen und therapeutische Hinweise geben, welche Kombination von Antibiotika sich zur Behandlung eines bestimmten Erregers eignen“, fasst Professor Stefan Niemann, Leiter der Forschungsgruppe Molekulare Mykobakteriologie am Forschungszentrum Borstel und Mitglied des Exzellenzclusters Entzündungsforschung, den Forschungsansatz zusammen. „Wir bewegen uns dazu von 130 Jahren Tb-Kultivierung zu einer neuen, digitalen Ära in der Mikrobiologie.“

Dazu untersuchte das Team mittels Gesamtgenomsequenzierung das Erbgut von rund 3500 Tb-Stämmen. Die Forscherinnen und Forscher konzentrierten sich dabei auf Veränderungen im Erbgut, die sie mit Antibiotikaresistenzen und -Empfindlichkeit in Verbindung bringen können. „Wir haben eine Art Lexikon für Mutationen im Erbgut der Tb-Erreger ermittelt“, erklärt Niemann.

„Findet man Veränderungen im genetischen Code eines Erregers, sind bestimmte Medikamente nicht mehr wirksam und sollten daher nicht für die Therapie verwendet werden. Das ist ein enormer Fortschritt, insbesondere für die Behandlung von multiresistenten Erregern!“

Bis die Methode im praktischen Arbeitsalltag von Medizinerinnen und Medizinern angewendet werden kann, dauert es aber noch etwas. Dennoch habe die Methode großes Potential, glaubt Dr. Thomas Kohl, Zweitautor der Publikation: „Auf längere Sicht ist die Genomanalyse erheblich einfacher durchzuführen und kostengünstiger als konventionelle Verfahren. Vor allem im Hinblick auf die EndTB-Strategie der WHO, die vorsieht, dass die Tuberkulose bis zum Jahr 2035 erfolgreich eliminiert werden soll, sind diese neuen diagnostischen Ansätze von großer Bedeutung.“

Tuberkulose (Tb) ist die weltweit häufigste tödliche Infektionskrankheit. Vermutlich ist etwa ein Drittel der Menschen weltweit mit dem Erreger infiziert. Bei den meisten Betroffenen bricht die Tuberkulose aber nie aus. Pro Jahr erkranken 9 Millionen Menschen an Tb – ca. 1,5 Millionen sterben an den Folgen dieser Krankheit. Insbesondere die stark zunehmenden Antibiotikaresistenzen der Erreger sind dabei ein immenses Problem. Diese verlängern die Behandlungsdauer erheblich und verursachen hohe Kosten.

Originalarbeit:
Walker, TM, Kohl, TA, Omar, SV, Hedge, J, Elias, CDO, Bradley, P, Iqbal, Z, Feuerriegel, S, Niehaus, KE, Wilson, DJ, Clifton, DA, Kapatai, G, Ip, C, Bowden, R, Drobniewski, FA, Allix-Béguec, C, Gaudin, C, Parkhill, J, Diel, R, Supply, P, Crook, DW, Smith, EG, Walker, AS, Ismail, N, Niemann, S, Peto, TEA und Modernizing Medical Microbiology (MMM) Informatics Group (2015): Whole-genome sequencing for prediction of Mycobacterium
tuberculosis drug susceptibility and resistance: a retrospective cohort study. The Lancet Infectious Diseases, http://dx.doi.org/10.1016/S1473-3099(15)00062-6 (ab 24. Juni, 1:00 Uhr MESZ)

Kontakt:
Professor Dr. Stefan Niemann
Forschungszentrum Borstel/ Exzellenzcluster Entzündungsforschung
Deutsches Zentrum für Infektionsforschung
Tel.: 04537/ 188-7620
E-Mail: sniemann@fz-borstel.de

Pressekontakt:
Dr. Tebke Böschen
Telefon: (0431) 880-4682, E-Mail: tboeschen@uv.uni-kiel.de
Internet: www.inflammation-at-interfaces.de

Britta Weller
Telefon: (04537)188-2890, Email: bweller@fz-borstel.de
Internet: www.fz-borstel.de

Die Leibniz-Gemeinschaft verbindet 89 selbständige Forschungseinrichtungen. Deren Ausrichtung reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute bearbeiten gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch rele vante Fragestellungen. Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Grundlagenforschung. Sie unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an.

Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer in Richtung Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit. Leibniz-Institute pflegen intensive Kooperationen mit den Hochschulen - u.a. in Form der Leibniz-WissenschaftsCampi - , mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Sie unterliegen einem maßstabsetzenden transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam.

Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 18.100 Personen, darunter 9.200 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Der Gesamtetat der Institute liegt bei 1,64 Milliarden Euro.

Der Exzellenzcluster „Inflammation at Interfaces/Entzündungsforschung“ wird seit 2007 durch die Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder mit einem Gesamtbudget von 68 Millionen Euro gefördert; derzeit befindet er sich in der zweiten Förderphase. Die rund 300 Clustermitglieder an den insgesamt vier Standorten: Kiel (Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein), Lübeck (Universität zu Lübeck, UKSH), Plön (Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie) und Borstel (Forschungszentrum Borstel – Leibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften) forschen in einem innovativen, systemischen Ansatz an dem Phänomen Entzündung, das alle Barriereorgane wie Darm, Lunge und Haut befallen kann.

Exzellenzcluster Entzündungsforschung
Wissenschaftliche Geschäftsstelle, Leitung: Dr. habil. Susanne Holstein
Postanschrift: Christian-Albrechts-Platz 4, D-24118 Kiel
Telefon: (0431) 880-4850, Telefax: (0431) 880-4894
E-Mail: spetermann@uv.uni-kiel.de

Weitere Informationen:

http://inflammation-at-interfaces.de/de/newsroom/aktuelles/durchbruch-tuberkulos...

Dr. Tebke Böschen | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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