Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der kleine Unterschied im Erbgut von Bakterien

30.06.2009
Braunschweiger Helmholtz-Forscher entwickeln Methode zur besseren Diagnose von Durchfall auslösenden Bakterien.

Rund fünf Millionen Menschen sterben weltweit jährlich an Durchfallerkrankungen. Auslöser sind meist Mikroorganismen wie Bakterien und Viren, die über verschmutztes Trinkwasser oder Nahrungsmittel in den Magen-Darm-Trakt gelangen.

Zu bestimmen, um welchen Krankheitserreger es sich dann handelt, ist sehr aufwändig. Forscher des Braunschweiger Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) haben jetzt in Zusammenarbeit mit chilenischen Wissenschaftlern ein sehr genaues Diagnoseverfahren entwickelt.

Ihre Methode basiert darauf, kurze, sich wiederholende DNA-Abschnitte im Erbgut der Bakterien nachzuweisen. Diese Wiederholungen sind sehr charakteristisch für jeden Bakterienstamm. "Mit dieser Methode können wir Bakterienstämme identifizieren, aber auch Verwandtschaftsverhältnisse klären und zeigen, wie neue, gefährlichere Varianten entstehen", sagt Manfred Höfle, Forscher am HZI.

Die Ergebnisse veröffentlichte jetzt das Wissenschaftsmagazin "Applied and Environmental Microbiology" in seiner aktuellen Ausgabe. Die Arbeit entstand im Rahmen der von der Europäischen Union geförderten Projekte "Healthy-Water" und "AQUA-chip". Manfred Höfle koordiniert beide Projekte, die sich mit verschiedenen Aspekten der mikrobiologischen Sicherheit von Trink- und Meerwasser beschäftigen.

Im Trink- und Meerwasser kommt eine Reihe von Bakterien vor, die beim Menschen Krankheiten auslösen. Eine dieser Bakterien-Gattungen sind Vibrionen. Ihr bekanntester Vertreter, Vibrio cholerae, ist der Auslöser der Cholera, die in Europa bis in das 20. Jahrhunderts grassierte. Jedoch sind nicht alle Vibrio cholerae-Stämme für den Menschen gefährlich. Durchfälle lösen nur bestimmte Stämme aus, die ein Bakteriengift produzieren, das die Darmwand angreift. Ein weniger bekanntes, aber dennoch gefährliches Mitglied der Vibrionen-Familie ist der Erreger Vibrio parahaemolyticus. Der Keim ist hoch infektiös und bereits ein Dutzend aufgenommene Bakterien reichen aus, um einen schweren Durchfall auszulösen.

Dieser Erreger bedroht den gesamten pazifischen Raum und hat im 21. Jahrhundert die Ostküste der USA erreicht. Seit Ende der Neunziger führten Vibrio parahaemolyticus-Epidemien in Chile zu tausenden von Krankheitsfällen. Aufgrund von Ballastwasser und Klimaveränderungen könnte dieser Erreger in Zukunft auch in Europa an Bedeutung gewinnen. Wie beim Cholera-Erreger existieren von Vibrio pareahaemolyticus verschiedene Stämme, die unterschiedlich gefährlich sind. Sie voneinander zu unterscheiden, war bisher sehr schwierig und aufwändig.

Die neu entwickelte Methode der HZI-Forscher ermöglicht es nun, hunderte Stämme in kurzer Zeit zu charakterisieren und voneinander zu unterscheiden. Sie basiert auf dem Vorkommen von kurzen, sich wiederholenden DNA-Abschnitten im Erbgut aller Lebewesen. Da diese Abschnitte sich aneinander anreihen wie Fahrradfahrer auf einem Tandem-Fahrrad, nennen Wissenschaftler sie "tandem repeats", Tandem-Wiederholungen. Sie sind kennzeichnend für jeden Bakterienstamm. Um einen bestimmten Stamm zu identifizieren, nutzen die Forscher kurze, mit verschiedenen Farben markierte DNA-Fragmente. Diese erkennen eine Wiederholung der "tandem repeats" genau und binden sich an sie. Die Forscher erhalten dann zum Beispiel sechs rote Fragmente, die ein Tandem aus sechs Wiederholungen markieren. Anschließend werten die Wissenschaftler diese nun farbigen DNA-Abschnitte aus: Bei jedem einzelnen Bakterienstamm unterscheidet sich das Muster der Größe und Farbe der gemessenen Tandems voneinander.

"Wir können heute mehr als 120 Stämme von Vibrio parahaemolyticus mit dieser Methode voneinander unterscheiden", sagt Manfred Höfle. Wichtig sei dies für Infektionen, in denen geklärt werden müsse, welcher Bakterienstamm der Auslöser des Durchfalls ist, ob es ein oder mehrere Erreger-Stämme sind und woher diese stammen. Letzteres kann auch dabei helfen, die Gefahr einer weiteren Verbreitung durch entsprechende Maßnahmen entgegenzuwirken. "Vibrio parahaemolyticus wird häufig durch den Verzehr von rohen Muscheln aufgenommen, die kontaminiertes Meerwasser filtrieren. Mit unserer Methoden können wir sagen, aus welcher Art von Muschel der Erreger stammt." Die neue Technik dient auch dazu, andere bakterielle Krankheitskeime zu charakterisieren und zu erforschen, wie die Evolution pathogener Bakterien in der Umwelt voranschreitet. "Hiermit leistet diese hochauflösende Bakteriendiagnostik einen Beitrag zum schnellen und genauen Erkennen von Erregern mit pandemischem Potential"

Oiginalartikel: Multiple-Locus Variable-Number Tandem-Repeat Analysis for Clonal Identification of Vibrio parahaemolyticus Isolates by Using Capillary Electrophoresis. Erika Harth-Chu, Romilio T. Espejo, Richard Christen, Carlos A. Guzmán, and Manfred G. Höfle. Appl. Environ. Microbiol. 2009; 75: 4079-4088

Dr. Bastian Dornbach | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-hzi.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neuer Impfstoff-Kandidat gegen Malaria erfolgreich in erster klinischer Studie untersucht
25.04.2018 | Universitätsklinikum Heidelberg

nachricht Demographie beeinflusst Brutfürsorge bei Regenpfeifern
25.04.2018 | Max-Planck-Institut für Ornithologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neuer Impfstoff-Kandidat gegen Malaria erfolgreich in erster klinischer Studie untersucht

25.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Erkheimer Ökohaus-Pionier eröffnet neues Musterhaus „Heimat 4.0“

25.04.2018 | Architektur Bauwesen

Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

25.04.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics