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FlowArray und InfektResonator – Keine Chance für multiresistente Keime

Antibiotika-Resistenzen bei Krankheitserregern werden immer häufiger. Insbesondere multiresistente Erreger bereiten dem Gesundheitssystem große Probleme. Um Infektionen mit diesen Keimen zu behandeln, müssen sie identifiziert werden. Nur dann kann das richtige Antibiotikum ausgewählt werden, damit die Therapie erfolgreich verläuft. Das ist auch wichtig, um ungezielten Einsatz von Antibiotika zu vermeiden, der zur Entwicklung weiterer Resistenzen führen kann. Im besten Fall sollte die Diagnose schnell und einfach direkt am Ort der Patientenversorgung erfolgen und ohne hohen Aufwand im Labor auskommen.

Genau das sind die Vorgaben, nach denen Simone Rentschler im Rahmen des Projektes „FlowArray“ ein Analysesystem entwickelt, das die Erreger bakterieller Infektionen sowie deren Resistenzen identifiziert. Sie arbeitet in der Arbeitsgruppe von Professor Dr. Hans-Peter Deigner an funktionalen Multiplex Lateral Flow Microarrays (LFMAs). „Hinter diesem Begriff verbirgt sich ein Teststreifen mit einer Vielzahl von kleinsten Testbereichen, die mit Hilfe eines Mikrodispensors hergestellt werden“, erklärt Simone Rentschler, deren Promotion von Professor Dr. Stefan Laufer von der Universität Tübingen mitbetreut wird.

Die Tests sollen nicht nur die Erreger und deren Resistenzen ermitteln, sondern auch über Aktivitätstests für die Bekämpfung der Keime verwendbare Inhibitoren bestimmen. Ein einziger Teststreifen genügt dafür – das Microarray-Format macht’s möglich. Das Diagnosesystem wird ergänzt durch moderne, auf maschinellem Lernen basierte Datenanalyse: Eine Smartphone-App, die im Rahmen des Projektes von Mitarbeitern der Arbeitsgruppe von Professor Dr. Matthias Kohl entwickelt wird, soll die Tests schnell und zuverlässig vor Ort auswerten und somit Therapieentscheidungen ermöglichen.

Das Projekt „FlowArray“ wird vom BMBF im Format FHprofUnt2018 gefördert (FKZ: 13FH121PX8). Zwei weitere Stellen in diesem Projekt sind bereits ausgeschrieben.

Auch Christopher Ruppert rückt in seinem Promotionsprojekt „InfektResonator“ multiresistente Keime in den Fokus. Mit Hilfe von Whispering-Gallery-Mode-Mikroresonatoren will er bakterielle Resistenzmarker sichtbar und für die Diagnostik zugänglich machen. Bei dieser Methode ändern sich Resonanzbedingungen in mikrometergroßen Partikeln, an welchen Fängermoleküle wie zum Beispiel Antikörper fixiert sind, durch Bindung von Zielmolekülen oder Pathogenen. Das Spektrum der Zielmoleküle reicht dabei von DNA/RNA über Proteine und Lipide bis hin zu Metaboliten. Bereits ein einziges beladenes Partikel reicht aus, um ein positives Testergebnis zu erzielen – damit kann die WGM-Technologie unter Umständen sensitiver als herkömmliche Methoden wie PCR oder Massenspektrometrie sein.

Nicht nur für die Patientenversorgung ist das wichtig, sondern auch in der Tierzucht, wo antibiotikaresistente Keime ebenfalls ein großes Problem darstellen. In diesen und vielen weiteren Bereichen soll die Analyseplattform InfektResonator in Zukunft eine schnelle, kostengünstige Möglichkeit bieten, Antibiotikaresistenzen pathogener Bakterien zu analysieren.

Das Projekt „InfektResonator“ wird als Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Feinmechanik, Optik und Medizintechnik über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen „Otto von Guericke“ e.V. im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert (IGF-Projekt: 20934 N).