Biosensoren: Revolution in der Bakteriellen Diagnostik

Der Erregernachweis gehört zu den wichtigsten Schritten in der Abklärung von Infektionskrankheiten. Die klassichen Kulturverfahren dauern oft Tage, bis ein Erreger diagnostizier ist. Neuartige bio-Detektoren haben das Potential, das Feld der Erregerdiagnostik zu revolutionieren.

Auch wenn die klassichen Kulturverfahren heute durch moderne PCR Methoden ergänzt werden, können die molekularen Methoden wegen grossem Aufwand (Reagenzien und Arbeit) die alten Verfahren nicht ablösen.

Rider et al. haben in der Science-Ausgabe vom 11. Juli 03 eine revolutionäre Bio-technologische Detektionsmethode beschrieben, welche die Diagnostik im Mikrobiologischen Labor völlig umkrempeln könnte. Die Methode wurde im NEJM vom 27. November 03 kurz vorgestellt.

Das Prinzip ist denkbar einfach: Gentechnologisch veränderte B-Lympozyten (Zelllinien) werden an ihrer Oberfläche mit einem spezifischen Antikörper versetzt. Diese Antikörper reagieren mit einem speziellen Krankheitserreger (pro Erreger ist eigene Zelllinie notwendig). Nun wurde den Zellen aber noch eine weiteres Eiweiss eingepflanzt: Aequorin ist ein Protein der Quallen, dieses sendet Licht aus, sobald die Kalzium-Konzentration steigt. Wenn nun die Antikörper auf der Zelloberfläche den für sie spezifischen Erreger erkennen (binden), so signalisieren sie dies im Zellinneren mit einer Kalzium-Erhöhung. Dieses Signal aktiviert, das Aequorin welches nun Licht aussendet.

Das absolut fantastische an dieser Methode ist, dass das leicht zu erkennende „Aufleuchten“ dieser speziellen Zellen innert weniger Sekunden zu erkennen ist.

Die Methode muss natürlich noch weiter entwickelt werden, doch die Erstbeschreibung wurde immerhin schon mit mehreren Erregern durchgeführt und zeigte eine sehr hohe Sensitivität und Spezifität. So wurden zum Beispiel in der untenstehenden Abbildung Testzellen für Yersinia pestis mit nur 50 cfu Y.pestis und einer hohen Konzentration eines anderen Erregers (500″000 cfu Francisella tularensis) zusammen in das Testsystem gegeben. Wie in der Abbildung ersichtlich, dauerte die Detektion gerade mal 20 Sekunden und konnte den gesuchten Erreger sehr spezifisch und emfpindlich nachweisen.

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Falls sich Methode auch in grösseren Test als wirksam erweist, können wir mit einer Revolution in der Mikrobiologischen Diagnostik rechnen.