Erforschung von Antibiotika-Resistenzen

Schnelltest für das mobile Resistenzgen mcr-1

Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF) und der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) haben einen Schnelltest evaluiert, mit dem das gefürchtete mobile Colistin-Resistenzgen innerhalb von zwanzig Minuten nachweisbar ist. Ein Einsatz in Kliniken sowie in der Nutztierhaltung ist somit möglich.

Anreicherung von Bakterienkulturen. (© JLU Gießen)

Als letzte Therapiemöglichkeit gegen gefürchtete multiresistente Keime wird vor allem in Kliniken das „Reserve-Antibiotikum“ Colistin eingesetzt. Doch es gibt bereits Darmbakterien, die auch gegen Colistin unempfindlich geworden sind – Ursache dafür ist das mobile Resistenzgen mcr-1.

Bakterien mit diesem Resistenzgen wurden Anfang 2016 erstmals in Deutschland gefunden. Seither wächst die Angst vor einem „Superkeim“, gegen den auch Notfall-Antibiotika keine Chance mehr haben. Die Gefahr einer weiteren Verbreitung dieser Colistin-Resistenz ist groß, denn sie kommt vor allem auf sogenannten beweglichen genetischen Elementen (Plasmiden) vor. Diese können relativ einfach zwischen unterschiedlichen Bakterienarten übertragen werden.

„Es ist wichtig, die mobile mcr-1-Resistenz möglichst schnell nachzuweisen, um einer weiteren Übertragung vorzubeugen“, betont Linda Falgenhauer, DZIF-Wissenschaftlerin an der Justus-Liebig-Universität Gießen und eine Erstautorin der aktuellen Studie. Gemeinsam mit ihren Kollegen an der Universität Gießen sowie Wissenschaftlern im Forschungsverbund RESET konnte nun ein bereits kommerziell erhältlicher Schnelltest evaluiert werden, der das Colistin-Resistenzgen genotypisch nachweist. „Nur auf diese Weise lässt sich die mobile erworbene von der herkömmlichen Resistenz unterscheiden, denn phänotypisch sind sie gleich“, erklärt Can Imirzalioglu, ebenfalls Erstautor der Studie und DZIF-Wissenschaftler an der Universität Gießen.

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Im Schnelltest zum Ergebnis

Für die Evaluation des Schnelltests arbeiteten die Wissenschaftler mit der Firma AmplexBiosystems GmbH zusammen, die die Kits kostenlos zur Verfügung stellte. 104 bakterielle Isolate aus Tier, Mensch und Umwelt wurden dem molekularen Schnelltest unterzogen: Die Resultate des Schnelltests wurden verglichen mit denen, die sich aus einer vollständigen Genom-Sequenzierung oder PCR ergaben, und es zeigte sich eine hundertprozentige Sensitivität und Spezifität.

Der Test konnte klar zwischen der herkömmlichen und der auf Plasmiden lokalisierten Colistin-Resistenz unterscheiden. „Die Ergebnisse für eine Probe liegen bereits nach zwanzig Minuten vor“, erklärt Judith Schmiedel aus dem Gießener Team. Beim herkömmlichen Verfahren müsse man mehrere Stunden darauf warten. Zudem sei das System so unkompliziert, dass es künftig zur Diagnose in Krankenhäusern, aber auch in der Nutztier- oder Lebensmittelproduktion weiterentwickelt werden sollte.

Der Schnelltest ist allerdings noch limitiert, da eine direkte Anwendung des Systems aus Probenmaterial noch nicht evaluiert worden ist. Derzeit werden zunächst noch Bakterienkulturen angelegt. Aber die Wissenschaftler sind überzeugt davon, dass eine Weiterentwicklung nur eine Frage der Zeit ist.

Projekt-Hintergrund

In dem aktuellen Projekt haben die DZIF-Wissenschaftler mit Projektpartnern aus dem Forschungs-verbund RESET zusammengearbeitet, der sich der Erforschung von Resistenzen gegen Antibiotika in Darmbakterien verschrieben hat. Das Forscherteam vereint Expertisen aus wissenschaftlichen Instituten und dem öffentlichen Gesundheitsdienst. Mit dabei sind unter anderem neben der Justus-Liebig-Universität Gießen sind unter anderem Wissenschaftler der Freien Universität Berlin, der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, des Landesbetriebes Hessisches Landeslabor Gießen und des Bundesinstituts für Risikobewertung in Berlin, in dem Verbund mit dabei.

„Durch diese interdisziplinäre Zusammenarbeit verfolgen wir den One-Health-Ansatz, der die systemischen Zusammenhänge von Mensch, Tier, Umwelt und Gesundheit mit einbezieht, um Antibiotika-Resistenzen zu bekämpfen“, so Prof. Dr. Trinad Chakraborty, Direktor Instituts für Medizinische Mikrobiologie an der JLU in Gießen und Koordinator am DZIF-Standort Gießen-Marburg-Langen.

Publikation:

Can Imirzalioglu, Lind Falgenhauer, Judith Schmiedel, Said-Elias Waezsada, Konrad Gwozdzinski, Nicole Roschanski, Uwe Roesler, Lothar Kreienbrock, Arthur P. Schiffmann, Alexandra Irrgang, Annemarie Käsbohrer, Rolf Bauerfeind, Eugen Domann, Trinad Chakraborty: Evaluation of a LAMP-based assay for the rapid detection of plasmid-encoded colistin resistance gene mcr-1 in Enterobacteriaceae isolates. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 30. Januar 2017 (Epub ahead of print). DOI: 10.1128/AAC.02326-16.

Kontakt:

Prof. Dr. Trinad Chakraborty
DZIF-Schwerpunkt „Krankenhauskeime und Antibiotika-resistente Bakterien“
Institut für Medizinische Mikrobiologie
Justus-Liebig-Universität Gießen
E-Mail: Trinad.chakraborty@mikrobio.med.uni-giessen.de

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