Krankenhäuser stehen vor einer wachsenden Herausforderung durch Pilzinfektionen. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat Candida, einen Pilz, dem die meisten Menschen im Laufe ihres Lebens mindestens einmal begegnen, als vorrangige Bedrohung eingestuft. Bestimmte Arten – allen voran C. auris und C. albicans – können in die Blutbahn gelangen und lebensbedrohliche Erkrankungen verursachen. Dies geschieht zunehmend in Kliniken weltweit, gerade bei geschwächten Patienten und Patientinnen. Zudem kann sich der Pilz an medizinischen Komponenten wie z. B. Kathetern und Schläuchen festsetzen und hartnäckige Biofilme bilden, die hochgradig gegenüber Antimykotika resistent sind.

Zur derzeitigen Diagnostik von Pilzinfektionen, die auf Laborkulturen basiert, sagt Emelie Reuber, Wissenschaftlerin am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung und Erstautorin der aktuellen Studie: "Diese Analysen dauern meist mehrere Tage, sind fehleranfällig und verfehlen manchmal das Ziel ganz." Ein Forschungsteam am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung arbeitete eng mit Ärzten und Ärztinnen vom Uniklinikum Köln sowie mit Wissenschaftlern vom MRC Centre for Medical Mycology an der Universität Exeter (UK) zusammen, um eine vielversprechende Alternative zu entwickeln: den Pilz über seine Zucker zu "lesen". Die äußere Wand von Candida besteht zu rund 80 % aus Zuckern, den sog. Glykanen. "Das sind die ersten Strukturen, die unser Immunsystem erfasst – gewissermaßen der Fingerabdruck des Erregers", erklärt Institutsdirektor Prof. Dr. Peter H. Seeberger (Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung). "Wir wollten genau verstehen, was das Immunsystem gleich zu Beginn erkennt."

Das Team um Seeberger nutzte Automatisierung, um definierte und hochreine Candida-Glykane herzustellen, und druckte sie auf Glasplättchen, um so Glykan-Mikroarrays herzustellen. Diese synthetischen Zuckerstrukturen wurden mit Serumproben von Menschen und Mäusen mit bestätigten Candida-Infektionen sowie mit Proben gesunder Kontrollindividuen getestet.

Antikörper aus dem Blut infizierter Lebewesen binden gezielt an bestimmte Zucker. Dadurch wird sichtbar, welche Glykanstrukturen an der Oberfläche des Pilzes vorkommen und vom Immunsystem erkannt werden. "Wir haben ein fluoreszierendes Markermolekül hinzugefügt. Sobald ein Antikörper an ein Glykan andockt, wird die Reaktion sofort sichtbar und messbar. Die Antikörper wirken wie ein Schlüssel im Schloss – und wir können das Signal direkt auswerten", erläutert Reuber.

Die Methode identifiziert, welche Glykane nach einer Exposition vom Immunsystem erkannt werden und welche die stärkste Immunreaktion auslösen. Durch den Vergleich von Proben von Menschen und Mäusen konnten die Forschenden nun herausfinden, welche Glykan-"Fingerabdrücke" vom Immunsystem am zuverlässigsten erkannt werden. Dieses Wissen ebnet den Weg für schnellere, einfach zugängliche Tests. Konkret könnte ein unkomplizierter Streifentest am Krankenbett mit wenigen Tropfen Blut auskommen und Ergebnisse in Minuten liefern. Der Ansatz hat das Potenzial, Ergebnisse innerhalb weniger Minuten zu liefern. Dies ist von Bedeutung, denn: "Wenn sich die Diagnose verzögert, verzögert sich auch die angemessene antimykotische Therapie. Das führt häufig zu einer ungünstigen Prognose und zu schweren invasiven Infektionen", so Prof. Neil Gow (University of Exeter). Da jede Candida-Art ein spezifisches Zuckerprofil trägt, macht es dieser Ansatz zudem möglich, zwischen verschiedenen Stämmen zu unterscheiden. Die Forschung reicht noch weiter: Seeberger und sein Team untersuchen, wie exakt definierte Glykane als Bausteine für künftige Impfstoffe dienen können.

Publikation:
Emelie E. Reuber et al. Glycan microarray analysis of Candida-related antibodies in human and mice sera guides biomarker discovery and vaccine development, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (39) e2505340122, DOI:10.1073/pnas.2505340122 (2025)

Quelle: Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung