Resultate in einer einzigen Stunde

Allein schon der Gedanke an eine sich rasch ausbreitende Epidemie ist beunruhigend, insbesondere f¨¹r das Laborpersonal und die Mitarbeitenden des ?ffentlichen Gesundheitsdienstes: Sie m¨¹ssten bei Ausbruch einer Epidemie einen Wettlauf gegen die Zeit antreten, um die betreffenden Krankheitserreger zu identifizieren und ihre Verbreitung einzud?mmen, bevor Panik und Chaos in der Bev?lkerung ausbrechen. So wie die Dinge derzeit stehen, kann es mit der konventionellen Petrischalen-Methode bis zu zehn Tage dauern, die Erreger der Legion?rskrankheit nachzuweisen und die Infektionsquelle zu eruieren. Bei Listerien circa drei Tage. W?hrenddessen k?nnen sich die Erreger ausbreiten und Menschenleben in grosser Gefahr schweben. Im Fall einer Lebensmittelkontamination w¨¹rden die betroffenen Produkte unterdessen bereits in den Verkaufsregalen oder daheim bei den Konsumenten landen, was kostspielige Produktr¨¹ckrufaktionen zur Folge h?tte.

Nun stellen Sie sich vor, zuverl?ssige Analyseresultate k?nnten bereits nach einer Stunde vorliegen. Ein derart schnelles aber dennoch pr?zises Verfahren w¨¹rde die Wahrscheinlichkeit einer Epidemie signifikant senken. Die Chance, Krankheitserreger im Fall einer Lebensmittel- oder Wasserkontamination einzud?mmen, w¨¹rde drastisch erh?ht. externe Seite Rqmicro, ein ETH-Spin-off-Unternehmen, stellt ein derart schnelles Nachweisverfahren in Aussicht. ?Die Vision von Rqmicro ¨C der Abk¨¹rzung von Rapid Quantitative Mircrobiology ¨C ist die Modernisierung der derzeit angewandten Nachweisverfahren f¨¹r Keime. Dies ist uns mit der Entwicklung eines On-a-Chip-Nachweisverfahrens gelungen?, sagt Hans-Anton Keserue, Mikrobiologe an der ETH Z¨¹rich und Spin-off-Gr¨¹nder. ?Dank der von uns entwickelten Technologie k?nnen wir manuelle Methoden mit unserer Mikrofluid-Chip-Methode verbinden und schon nach einer Stunde Resultate liefern.?

Ein Qu?ntchen Geduld

Standardmethoden um Bakterien nachzuweisen und zu quantifizieren basieren oftmals noch auf Berechnungen. Die meisten von uns erinnern sich noch an den Biologieunterricht am Gymnasium: Man nimmt eine Wasserprobe und gibt davon ein paar Tropfen in eine Petrischale. Anschliessend stellt man die Petrischale in einen W?rmeschrank. Die im Wasser enthaltenen Keime wachsen sodann auf dem N?hrboden in der Petrischale, und bilden Bakterienkolonien, die ausgez?hlt werden k?nnen. Dieses klassische mikrobiologische Nachweisverfahren basiert auf drei Stufen ¨C Filtration, Kultivierung und Identifizierung der Keime ¨C und beansprucht mindestens 72 Stunden.

?Bei Legionellen, die manchmal in hoher Konzentration im Trinkwasser vorkommen k?nnen, dauert das Kultivieren bis zu zehn Tage?, erl?utert Keserue. ?Somit erfordert die Analyse von Lebensmitteln oder Trinkwasser beim Befall mit bestimmten Bakterienst?mmen sehr viel Geduld und wird oftmals zur Suche nach der Nadel im (Heu-)Haufen der Bakterienvielfalt.? F¨¹r Sch¨¹ler am Gymnasium mag es sicher interessant sein, die Ergebnisse in einer Petrischale heranwachsen zu sehen, doch in einer Notsituation, die Menschenleben gef?hrdet, sind Wartezeiten von drei oder mehr Tagen verheerend.

Schnell und zuverl?ssig

Bisher konnten Labortechniker Krankheitserreger nur mittels Kultivierung nachweisen und untersuchen. Rqmicro geht jedoch ganz neue Wege, um Keime zu quantifizieren: Die Laborproben werden mittels Mikrofluid-Technologie untersucht. Eine Probe wird auf einen Mikrofluid-Chip aufgetragen. Darauf befinden sich spezifische Antik?rper, die mit magnetischen Nanopartikeln best¨¹ckt sind. Kommen die Antik?rper mit dem gesuchten Krankheitserreger in Kontakt, binden sie an diese. Die Keime sind somit markiert und k?nnen magnetisch isoliert werden. Dadurch erh?lt man hochreine Zellpr?parate, die mittels herk?mmlicher Durchflusszytometrie gemessen werden k?nnen. ?Unsere Methode liefert nicht nur viel schneller Resultate, sie ist auch zuverl?ssiger?, versichert Keserue. Sie erlaubt auch Bakterien zu quantifizieren, die sich nicht kultivieren lassen und die dennoch potentielle Infektionsrisiken darstellen.

Bereits jetzt bietet Rqmicro Kunden und Industriepartnern das neue Nachweisverfahren f¨¹r Legionellen im Trinkwasser als Dienstleistung an. Die Zukunftspl?ne sind ehrgeizig: In einem ersten Schritt soll eine Labor-Messausr¨¹stung auf den Markt kommen, welche die automatische, immunomagnetische Markierung und Isolierung von Krankheitserregern durchf¨¹hrt. Damit ist es nicht nur m?glich, Bakterien-Reinproben zu gewinnen, sondern auch andere Zellproben aufzureinigen. Langfristig ist geplant, in der zweiten Generation der Messger?te ein Keimdetektorsystem zu integrieren. ?Unser Ziel ist der Vertrieb von Produkten, die auf unseren Analysemethoden und Detektorsystemen basieren, f¨¹r Labore, die Lebensmittel und Trinkwasser auf Keime hin untersuchen¡±, sagt Keserue.

Offiziell anerkannt

Rqmicro basiert auf der Dissertation, die Keserue zum Thema Schnelldetektion von Krankheitserregern mit Hilfe der Durchflusszytometrie w?hrend seiner T?tigkeit bei der Eawag geschrieben hat. Die Durchflusszytometrie ist eine laserbasierte, elektronische Technologie, die Zellen in einer beliebigen Probe innerhalb weniger Minuten z?hlt. Diese Methode setzt keine Zellkultivierung voraus und quantifiziert s?mtliche lebenden oder abgestorbenen Bakterien der betreffenden Probe. Mittels spezieller, fluoreszierender Farbstoffe k?nnen lebensf?hige Zellen auch von toten Zellen unterschieden werden.

Die neue mikrobiologische Messmethode, die an der Eawag entwickelt und sowohl in der Schweiz als auch im Ausland umfassend getestet wurde, wird nun offiziell f¨¹r die Quantifizierung der Keimzellen-Gesamtmenge im Trinkwasser angewendet und wurde vom Bundesamt f¨¹r Gesundheit ins Schweizerische Lebensmittelbuch aufgenommen.