Mikroarray-Schnelltest

Verkürzter Nachweis bei Legionella pneumophila-Ausbruch

Bei einem Ausbruch der Legionärskrankheit ist es wichtig, so schnell wie möglich die genaue Quelle zu finden, um weitere Infektionen zu verhindern. Bisher dauert es Tage, bis eine genaue Analyse vorliegt. Forschende der Technischen Universität München haben nun einen Schnelltest entwickelt, der dies in rund 35 Minuten kann.

Erstautorin Catharina Kober

Erstautorin Catharina Kober mit dem LegioTyper-Chip | Jonas Bemetz/TUM

Legionellen sind stäbchenförmige Bakterien, die beim Menschen eine lebensgefährliche Lungenentzündung auslösen können. Sie vermehren sich in warmem Wasser. Über Kühltürme, Verdunstungs-Rückkühlanlagen und Warmwassersysteme können sie in die Luft gelangen.

Subtyp von Legionella pneumophila besonders gefährlich

Die gefährlichste Spezies unter den knapp 50 Legionellen-Arten ist ein Subtyp von Legionella pneumophila. Er ist für 90 Prozent aller Erkrankungen verantwortlich. Kommt es zu einem Ausbruch, muss schnellstmöglich die Quelle der Keime identifiziert werden, um weitere Infektionen zu verhindern.

Legionella pneumophila (SEM)

Die Legionärskrankheit wurde zum ersten Mal 1976 identifiziert. Dieser erste große Ausbruch unter den Mitgliedern der amerikanischen Legion in Philadelphia (182 Fälle) führte auch zum Namen.

weiterlesen

Den Ausbruchsort hat man gefunden, wenn, ähnlich wie beim Vaterschaftstest, die Keime im Prozesswasser der technischen Anlage mit den beim Patienten nachgewiesenen eindeutig übereinstimmen. Dazu sind jedoch oft viele Anlagen zu testen, und die für den Test notwendige Kultivierung dauert rund zehn Tage.

Sensorbild bei Nachweis von Legionella pneumophila Serogruppe 1
Sensorbild bei Nachweis von Legionella pneumophila Serogruppe 1, Stamm Bellingham-1. | Bild: Catharina Kober/TUM

Schneller Nachweis mit Antikörpern

Für den Nachweis des Legionella-Erregers in der Klinik gibt es inzwischen einen Schnelltest, der von den Legionellen gebildete Verbindungen im Urin der Patienten nachweisen kann. „Leider ist dieser Schnelltest nur ein erster Hinweis und für den Nachweis im Wasser technischer Anlagen nicht geeignet“, sagt PD Dr. Michael Seidel, Leiter der Forschungsgruppe am Lehrstuhl für Analytische Chemie und Wasserchemie der TU München.

Das Wissenschaftlerteam entwickelte daher im Rahmen des vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekts „LegioTyper“ einen Mess-Chip, der nicht nur den gefährlichen Erreger Legionella pneumophila nachweisen kann, sondern auch zeigt, welcher der rund 20 Subtypen vorliegt.

Schnell, kostengünstig und vielseitig

Der folienbasierte Mess-Chip nutzt die Mikroarray-Analyseplattform MCR der Münchner Firma GWK GmbH. Mithilfe von 20 verschiedenen Antikörpern liefert das System eine vollständige Analyse innerhalb von 34 Minuten.

„Im Vergleich zu bisherigen Messungen, liefert die neue Methode nicht nur einen riesigen Geschwindigkeitsvorteil“, sagt Michael Seidel, „sondern ist auch noch so billig, dass wir den Chip zum Einmalgebrauch einsetzen können.“

Das System kann sowohl in der Umwelthygiene als auch in der klinischen Diagnostik angewandt werden. In Kombination mit einem weiteren, DNA-basierten Verfahren kann das System sogar zwischen abgestorbenen und lebenden Legionella-Erregern unterscheiden. Damit ist es möglich, den Erfolg von Desinfektionsmaßnahmen zu überwachen. Auf der Analytica 2018 in München (Halle 3, Stand 315) stellen die Projektbeteiligten ihr System erstmals öffentlich vor. (TUM, idw, red)

Weitere Informationen:

Das LegioTyper-Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Programmes „Zivile Sicherheit – Schutz vor biologischen Gefahrenlagen und Pandemien“ gefördert. Die Antikörper stellte das an der TU Dresden angesiedelte deutsche Referenzlabor für Legionellen.

Die Mikroarray-Analyseplattform MCR 3 der Münchner Firma GWK GmbH wird auch bei dem vom gleichen Lehrstuhl entwickelten Test auf Antibiotikarückstände in Milch verwendet.

 

Literatur:

Wunderlich A, Torggler C, Elsaesser D, Lück C, Niessner R, Seidel M: Rapid quantification method for Legionella pneumophila in surface water. Analytical and Bioanalytical Chemistry 2016, 408 (9), 2203-2213. DOI: 10.1007/s00216-016-9362-x.

Kober C, Niessner R, Seidel M: Quantification of viable and non-viable Legionella spp. by heterogeneous asymmetric recombinase polymerase amplification (haRPA) on a flow-based chemiluminescence microarray. Biosensors and Bioelectronics, 2018, 100, 49-55. doi.org/10.1016/j.bios.2017.08.053.