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Gefährliche Infektionen früh erkennen

16.10.2013
Auf künstlichen Gelenken oder anderen Implantaten im Körper können sich gefährliche Bakterien ansiedeln. Forscher aus Würzburg und den Niederlanden haben eine Methode entwickelt, um solche Infektionen frühzeitig aufzuspüren.

Staphylokokken sind Bakterien, die besonders in Krankenhäusern gefürchtet werden. Denn eine Infektion mit ihnen kann lebensgefährlich für Patienten verlaufen, deren Abwehrkräfte geschwächt sind – zum Beispiel nach einem größeren Eingriff wie einer Organtransplantation. Besondere Probleme machen dabei Staphylokokken, die gegen mehrere Antibiotika gleichzeitig resistent sind.


Nachweis einer Staphylokokken-Infektion (rot, rechts) im Beinmuskel einer Maus mit dem neuartigen Fluoreszenzmittel vanco-800CW. Das Fluoreszenzsignal unter dem Becken des Tiers entsteht, weil sich das Mittel in der Blase sammelt, bevor es mit dem Urin ausgeschieden wird.

Bild: Kevin P. Francis, Caliper (Alameda, California, USA)

Gefährlich werden solche Infektionen auch für Patienten, die zum Beispiel künstliche Gelenke oder andere Implantate eingesetzt bekommen. Denn gerade bei Implantaten besteht das Risiko, dass die Bakterien darauf sogenannte Biofilme bilden: Die Mikroben umgeben sich dabei mit einer Schleimhülle, in der sie sehr gut vor Medikamenten geschützt sind.

Was eine Infektion nach sich ziehen kann

„Wenn eine solche Infektion ausufert, muss das Implantat unter Umständen operativ wieder entfernt werden“, sagt Knut Ohlsen vom Institut für Molekulare Infektionsbiologie der Universität Würzburg. Danach werde die infizierte Region erst „saniert“, bevor sich ein neues Implantat einsetzen lässt – alles in allem eine langwierige und für den Patienten sehr belastende Angelegenheit.

Darum ist es wichtig, Infektionen an Implantaten so früh wie möglich zu erkennen. Erstmals stellen nun Forschungsteams von der niederländischen Universität Groningen im Fachblatt „Nature Communications“ eine Methode vor, die sich dafür eignet. Knut Ohlsen und Tina Schäfer von der Universität Würzburg haben sie mitentwickelt.

Wie der neue „Spürhund“ arbeitet

Die Wissenschaftler haben ein Mittel entwickelt, das man als „fluoreszierenden Spürhund“ bezeichnen könnte: Es findet schon geringste Mengen der gefährlichen Staphylokokken im Körper und markiert sie so, dass sie sich mit einer Spezialkamera von außen erkennen lassen. Bei dem „Spürhund“ handelt es sich um das gängige Antibiotikum Vancomycin, das an einen neuartigen Fluoreszenz-Farbstoff gekoppelt ist.

In Versuchen mit Mäusen hat sich das Verfahren als geeignet erwiesen. Falls es auch beim Menschen anwendbar ist, lassen sich Infektionen an Implantaten und die Folgeoperationen in Zukunft vielleicht vermeiden: Gibt es nach dem Einsetzen eines Implantats Anzeichen für eine Infektion, etwa Fieber oder auffällige Proteine im Blut, könnte man den Patienten den „Spürhund“ nach Art eines Kontrastmittels verabreichen. Mit einer Videokamera, die die Fluoreszenzsignale des Mittels aufzeichnet, werden dann umgehend Ort und Ausmaß der Infektion festgestellt und Gegenmaßnahmen ergriffen.

Das neue Mittel namens vanco-800CW soll unter Federführung der niederländischen Forscher jetzt für die Anwendung am Menschen weiterentwickelt werden. Entsprechende klinische Studien sind in Planung.

Was in Würzburg gemacht wurde

Tina Schäfer und Knut Ohlsen haben bei dem Projekt die Eignung des neuen Mittels geprüft. Welche Bakterien weist das fluoreszenzmarkierte Vancomycin überhaupt nach und wie gut lässt sich seine Fluoreszenz mit unterschiedlichen Nachweisverfahren abbilden? Diese Fragen wurden in Würzburg geklärt. Die Bildgebung mit Fluoreszenz ist ein Schwerpunkt am Institut für Molekulare Infektionsbiologie. Die Arbeiten werden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Sonderforschungsbereich-Transregio 34 gefördert.

“Real-time in vivo imaging of invasive- and biomaterial-associated bacterial infections using fluorescently labeled vancomycin”, Marleen van Oosten, Tina Schäfer, Joost A.C. Gazendam, Knut Ohlsen, Eleni Tsompanidou, Marcus C. de Goffau, Hermie J.M. Harmsen, Lucia M.A. Crane, Ed Lim, Kevin P. Francis, Lael Cheung, Michael Olive, Vasilis Ntziachristos, Jan Maarten van Dijl, Gooitzen M. van Dam. Nature Communications, 15 October 2013, DOI: 10.1038/ncomms3584

Kontakt

PD Dr. Knut Ohlsen, Institut für Molekulare Infektionsbiologie, Universität Würzburg, T (0931) 31-82155, knut.ohlsen@uni-wuerzburg.de

Robert Emmerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

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