Ein Mess-Chip unterscheidet schnell zwischen lebenden und toten Bakterien Legionellen-Test binnen Minuten - scinexx | Das Wissensmagazin
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Ein Mess-Chip unterscheidet schnell zwischen lebenden und toten Bakterien

Legionellen-Test binnen Minuten

Bakterien der Spezies Legionella pneumophila - sie können die gefürchtete Legionärskrankheit auslösen © CDC/ Janice Haney Carr

Kontaminiertes Wasser: Mit einem Mess-Chip lassen sich Legionellen im Wasser jetzt schneller als bisher nachweisen. Der auf Antikörpern basierende Test erkennt eine Kontamination mit den gefährlichen Krankheitserregern innerhalb von Minuten. Ein weiterer Vorteil: Der Mess-Chip unterscheidet nicht nur zwischen Subtypen, sondern kann auch lebende und tote Bakterien auseinander halten. Bisherige Verfahren dauerten mehrere Tage und könnten so bald obsolet werden, sagen die Forscher.

Legionellen sind stäbchenförmige Bakterien, die sich am liebsten in Warm- und Heißwassersystemen ansiedeln. Wenn sich feine Tröpfchen bilden – etwa beim Duschen, in Klimaanlagen oder bei Scheibenwischern – können die Erreger der Art Legionella pneumophila in die Lunge von Menschen gelangen und eine Lungenentzündung verursachen. Jedes Jahr stecken sich geschätzte 100.000 Menschen mit dem Erreger an. Bei einem schweren Krankheitsverlauf kann diese sogenannte Legionärskrankheit, sogar zum Tode führen.

Kommt es zu einem Ausbruch, muss schnellstmöglich die Quelle gefunden und desinfiziert werden. Während es jedoch für Patienten bereits einen Urin-Schnelltest gibt, dauert die Kultivierung der Bakterien aus den Wasserleitungen bisher rund zehn Tage. „Leider ist dieser Schnelltest nur ein erster Hinweis und für den Nachweis im Wasser technischer Anlagen nicht geeignet“, sagt Michael Seidel von der Technischen Universität München.

Forscherin mit dem Legionella-Schnelltest © Jonas Bemetz / TUM

Mess-Chip braucht nur Minuten

Um Ausbrüche schneller unter Kontrolle zu bekommen, haben Seidel und sein Team nun einen neuen Legionellen-Schnelltest für Wasseranlagen entwickelt. Dafür konzentrierten sie den Inhalt von zehn Litern Wasser auf einen Milliliter und ließen ihn über einen Mikroarray-Chip fließen. Auf der folienbasierten Oberfläche dieses Chips befinden sich kleine Mulden, jede mit einem von 20 unterschiedlichen Antikörpern gegen Legionellen versehen. Vorbeifließende Bakterien bleiben an den Antikörpern hängen und können so auch einem von 20 Subtypen zugeordnet werden.

Mit ihrer Methode konnten die Wissenschaftler noch eine Kontamination von nur neun Legionellen in den zehn Litern Wasser nachweisen. Wenn sie nach einem bestimmten Subtyp suchten, reichte sogar ein einziges Bakterium für ein positives Testresultat aus. Die gesamte Analyse dauert nur 34 Minuten und schlägt die bisherigen Methoden damit um Längen. „Im Vergleich zu bisherigen Messungen, liefert die neue Methode nicht nur einen riesigen Geschwindigkeitsvorteil, sondern ist auch noch so billig, dass wir den Chip zum Einmalgebrauch einsetzen können“, sagt Seidel.

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Nur lebende Bakterien verursachen Leuchten

Der Test kann sogar – in Kombination mit der Substanz Propidiummonoazid (PMA) – zwischen lebenden und toten Bakterien unterscheiden. Denn wenn die Legionellen sterben, bilden sich Löcher in ihrer Membran. Das PMA kann nun an die nackt daliegende DNA binden, was den Test blockiert –ein Lichtsignal auf dem Chip bleibt aus. Lebende Bakterien binden das PMA hingegen nicht und sind als leuchtende Punkte zu erkennen.

Der neue Test könnte auch bald in der Klinik Anwendung finden und bisherige Verfahren in der Umwelthygiene ersetzen, so die Forscher. Tote von lebendigen Legionellen zu unterscheiden, ermöglicht es dann auch die Desinfektion von Leitungen und Anlagen zu überprüfen. (Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2016; doi: 10.1007/s00216-016-9362-x; Biosensors and Bioelectronics, 2018; doi: 10.1016/j.bios.2017.08.053)

(Technische Universität München, 23.03.2018 – YBR)

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