Blutvergiftung - schnellere Analyse von Resistenzen

22.09.2015
Photo: Buntes Chipsystem unter Mikroskop

Miniaturisierter Wachstumschip zur Erkennung bakterieller Resistenzen; ©Fraunhofer FIT/ Volker Lannert

Bei einer Blutvergiftung greifen Ärzte umgehend zu einem Breitbandantibiotikum. Doch vielfach kann das Medikament den Keimen nichts anhaben. Die Untersuchung auf Antibiotikaresistenzen ist jedoch zeitaufwändig, für viele Patienten kommen die Ergebnisse zu spät. Ein neues Verfahren liefert die Resultate bereits nach neun Stunden.

Erkrankt ein Betroffener an Blutvergiftung, auch Sepsis genannt, zählt jede Sekunde. Zwar behandeln die Ärzte bei Verdacht auf Sepsis umgehend mit einem Breitbandantibiotikum. Allerdings zeigt dies nicht immer die erhoffte Wirkung - etwa wenn die Bakterien resistent gegen die eingesetzten Medikamente sind. Bis die Erreger im Labor identifiziert und auf mögliche Resistenzen untersucht sind, vergehen üblicherweise 60 bis 100 Stunden. Zeit, die der Patient nicht hat - die meisten sterben nach etwa 48 Stunden. Allein in Deutschland erliegen jährlich 60 000 Menschen einer Blutvergiftung.

Dank eines neuen Verfahrens könnte diese Untersuchung weit schneller ablaufen. Sind die Resistenzen erkannt, können die Ärzte den Erkrankten dann mit einem spezifisch wirkenden Antibiotikum behandeln, das die Keime zuverlässig abtötet. Möglich macht dies eine Technologie, die Forscher an den Fraunhofer-Instituten für Angewandte Informationstechnik FIT und für Lasertechnik ILT in Zusammenarbeit mit dem Uniklinikum Aachen und zahlreichen Industriepartnern entwickelten. "Mit unserer Untersuchungsmethode liegt das Ergebnis bereits nach neun Stunden vor", sagt Prof. Harald Mathis, Abteilungsleiter am FIT.

Wie schaffen es die Forscher, die Bakterien im Patientenblut bis zu zehnmal schneller als bisher zu untersuchen? "Wir haben dafür ein miniaturisiertes System entwickelt, samt eines patentierten optischen Aufbau", verrät Mathis. Zunächst werden die Sepsis-Erreger markiert. Sobald man sie dann mit einem Laser anstrahlt, leuchten sie. So können die Forscher einschätzen, wie viele Bakterien sich im Blut befinden. Im nächsten Schritt werden die Erreger vom Blut getrennt und in verschiedene miniaturisierte Töpfchen gelenkt. In diesen befindet sich jeweils ein Nährmedium mit einem speziellen Antibiotikum. Ein zweiter optischer Aufbau samt nötiger Analysesoftware beobachtet und dokumentiert genau, wie sich die Erreger entwickeln.

Der Clou: Algorithmen werten die aufgenommenen Bilder der Bakterien aus und extrapolieren die Wachstumskurve. So lässt sich bereits nach einigen Stunden ermitteln, ob das jeweils eingesetzte Medikament wirkt oder ob die Bakterien dagegen resistent sind und sich großflächig ausbreiten. Dieser Wachstumsmonitor berechnet mit seiner Software, wie sich die Erreger längerfristig entwickeln werden. Dabei analysiert das Programm sowohl die Größe des Bakterienteppichs - woraus man eins zu eins auf die Anzahl der Bakterien schließen kann - als auch das Verhältnis von lebenden zu abgetöteten Keimen. Kurzum: Die Forscher können erkennen, welches Antibiotikum die Erreger am schnellsten abtötet. Und damit, welches Medikament dem Patienten am besten hilft.

COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer Gesellschaft

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