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Weltweiter Mycobacterium chimaera-Ausbruch mittels Genomanalyse rekonstruiert

13.07.2017

Wissenschaftler eines europäischen Konsortiums konnten einen weltweiten Ausbruch von Mycobacterium chimaera-Bakterien mittels Genomanalysen rekonstruieren. Die Studie zeigte, dass in der Intensivmedizin eingesetzte Hypothermiegeräte („Heater Cooler Units“) die wahrscheinliche Quelle einer Infektion mit einem M. chimaera-Stamm waren, an der 21 Patienten aus der Schweiz, Deutschland, den Niederlanden und dem Vereinigten Königreich, sowie zwölf weitere Patienten in den USA und Australien erkrankten. DZIF-Wissenschaftler am Forschungszentrum Borstel und Wissenschaftler des Universitätsspitals Zürich haben die Studie geleitet.

„Die Ansteckung mit Mycobakterium chimaera erfolgte wahrscheinlich im Rahmen von herzchirurgischen Eingriffen, bei denen die Hypothermiegeräte zur Regulierung der Bluttemperatur eingesetzt wurden“, erklärt Prof. Stefan Niemann, Leiter der Forschungsgruppe Molekulare und Experimentelle Mykobakteriologie am Forschungszentrum Borstel und Koordinator des Forschungsbereichs „Tuberkulose“ im Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF).


Prof. Stefan Niemann vom FZB bei der Vorbereitung für die Genomsequenzierung

DZIF/scienceRelations

Schon länger hatte man kontaminierte Hypothermiegeräte als Quelle der Bakterien ausgemacht, aber eine Erklärung für den Infektionsweg von der Kontamination der Geräte bis zum Patienten fehlte bislang. Diesen wollten die Wissenschaftler nun mit Hilfe von Genomsequenzierungen liefern.

Um den Infektionsweg aufzuklären, wurden in der aktuellen Studie 250 M. chimaera-Proben mittels Genomsequenzierung untersucht (von Herzpatienten, Temperaturregulierungsgeräten, weiteren Medizinprodukten, Trinkwasserspendern und Leitungswassersystemen der Krankenhäuser und Hypothermiegeräten aus Produktionsstandorten). Zusätzlich wurden M. chimaera-Stämme von Patienten ohne Herzoperation aus der Schweiz, aus Deutschland, den Niederlanden und Großbritannien einbezogen.

M. chimaera gehört zu den sogenannten nicht-tuberkulösen Mykobakterien, es kommt in natürlichen Wasserreservoirs vor und ist normalerweise harmlos. Bei Patienten mit bestimmten Vorerkrankungen und bei immungeschwächten Patienten können die Bakterien allerdings Infektionen insbesondere der Lunge hervorrufen.

Erste Studien aus den Jahren 2013 bis 2015 zeigten, dass M. chimaera ebenfalls Entzündungen der künstlichen Herzklappe verursachen kann, wahrscheinlich ausgelöst durch eine Infektion während einer Operation am offenen Herzen durch verunreinigte Hypothermiegeräte.

Die Ergebnisse der aktuellen Studie zeigten, dass die M. chimaera-Bakterien aus den Proben der 21 infizierten Herzchirurgie-Patienten, aus 12 weiteren Proben von Patienten aus den USA und Australien, und aus den meisten der Proben aus Hypothermiegeräten eine sehr große Ähnlichkeit aufweisen und somit einen deutlichen Hinweis auf diese Geräte als eine gemeinsame Infektionsquelle geben.

„Genomsequenzierungen sind ein leistungsstarkes Werkzeug, um Ausbrüche von Pathogenen zu untersuchen. Unsere Untersuchungen legen nahe, dass der weltweite M. chimaera-Ausbruch höchstwahrscheinlich einer Quelle zuzuordnen ist“, fasst Niemann die Ergebnisse zusammen. Prof. Hugo Sax vom Universitätsspitals Zürich fügt hinzu: „Die Studie zeigte aber auch, dass mindestens ein Patient möglicherweise durch eine lokale Verunreinigung im Krankenhaus infiziert wurde. Operationssäle sollten deswegen frei von unkontrollierten Wasserquellen sein, um das generelle Infektionsrisiko zu minimieren.“

Insgesamt ist eine Infektion mit M. chimaera sehr selten (Schätzungen zufolge infiziert sich 1 Patient von 5000 in Großbritannien während eines herzchirurgischen Eingriffes), sie kann jedoch tödlich verlaufen. Seit 2013 wurden über 100 Fälle einer M. chimaera-Infektion in der EU, den USA und Australien gemeldet. Viele Länder haben aufgrund dieser Gefährdung spezielle Richtlinien für die Verringerung des Infektionsrisikos herausgegeben.

Die jetzt veröffentlichte Studie liefert entscheidende Hinweise zu Zeitpunkt und Ursache der Kontamination von Hypothermiegeräten und potenziellen Übertragungswegen. Sie zeigt, dass Genomanalysen essenzielle Informationen liefern, um die Ausbreitungsmechanismen besser zu verstehen und effektive Kontrollmaßnahmen zu etablieren.

Diese Studie wurde finanziert durch das EU-Forschungsrahmenprogramm Horizont 2020, das Deutsche Zentrum für Infektionsforschung (DZIF), den Schweizerischen Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (SNF), das Bundesamt für Gesundheit und das National Institute of Health Research Oxford Health Protection Research Units on Healthcare Associated Infection and Antimicrobial Resistance.

Kontakt:
Prof. Stefan Niemann
Forschungszentrum Borstel – Leibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften und
Deutsches Zentrum für Infektionforschung
T: +49 4537 188-7620
Email: sniemann@fz-borstel.de

Publikation:
Jakko van Ingen et al
Global outbreak of severe Mycobacterium chimaera disease after cardiac surgery: a molecular epidemiological study
Lancet Infect Dis 2017
Published Online July 12, 2017, S1473-3099(17)30324-9

Über das Deutsche Zentrum für Infektionsforschung
Im Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) entwickeln bundesweit circa 500 Wissenschaftler aus 35 Institutionen gemeinsam neue Ansätze zur Vorbeugung, Diagnose und Behandlung von Infektionskrankheiten. Ziel ist die sogenannte Translation: die schnelle, effektive Umsetzung von Forschungsergebnissen in die klinische Praxis. Damit bereitet das DZIF den Weg für die Entwicklung neuer Impfstoffe, Diagnostika und Medikamente gegen Infektionen. Weitere Informationen: www.dzif.de.

Über das Forschungszentrum Borstel
Das Forschungszentrum Borstel ist das Lungenforschungszentrum der Leibniz-Gemeinschaft. Im Fokus stehen chronisch-entzündliche Lungenerkrankungen wie Asthma und Allergien, chronisch-obstruktive Lungenerkrankung (COPD) sowie Tuberkulose und andere infektionsbedingte Entzündungen der Lunge. Das übergeordnete Ziel der interdisziplinären Forschungsaktivitäten ist, die Ursachen und Mechanismen chronisch-entzündlicher und degenerativer Erkrankungen der Lunge aufzuklären, um daraus neue innovative Konzepte zu deren Diagnostik, Prävention und Therapie abzuleiten.

Weitere Informationen:

http://www.thelancet.com/journals/laninf/article/PIIS1473-3099(17)30324-9/fullte... Link zur Publikation

Karola Neubert | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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