Leibniz-Forscher für schnellen, lichtbasierten Resistenztest ausgezeichnet

| Für ihr lichtbasiertes Verfahren zu schnellen Bestimmung von Antibiotika-Resistenzen wurden die Leibniz-Wissenschaftler Prof. Ute Neugebauer und Prof. Jürgen Popp mit dem 3. Preis des Berthold Leibinger Innovationspreises 2018 ausgezeichnet.

Die Preisträger des Berthold Leibinger Innovationspreises 2018. (Quelle: Berthold Leibinger Stiftung)

Die Preisträger des Berthold Leibinger Innovationspreises 2018. (Quelle: Berthold Leibinger Stiftung)

Zeit ist bei klinischen Anwendungen stets ein entscheidender Faktor – dies gilt besonders bei der Behandlung von schweren Infektionen, z.B. einer Sepsis. Intensivmediziner müssen viel zu oft ‚blind' mit Breitspektrumantibiotika behandeln, da sie zunächst weder den Erreger noch eventuell vorhandene Resistenzen bestimmen können. Eine frühzeitige Diagnose ist Grundlage für eine verlässliche Therapieentscheidung und rettet Leben. Eine schnelle, kostengünstige Alternative zur bislang zeitintensiven mikrobiologischen Erregerdiagnostik bietet das lichtbasierte Verfahren des Forscher-Teams um Prof. Ute Neugebauer und Prof. Jürgen Popp. Das Lab-on-a-Chip-System ist das Ergebnis enger Zusammenarbeit an der Schnittstelle von Photonik, Medizin, Mikrofluidik und Systemintegration am Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) und am Center for Sepsis Control and Care (CSCC) des Universitätsklinikums Jena (UKJ).

Lichtbasierte Diagnostik hilft bei der Vergabe des passenden Medikaments

Der von den Forschern entwickelte "RamanBioAssay"setzt auf eine kultivierungsfreie, raman-spektroskopische Diagnostik, welche die Zeit von der Probennahme bis zum Ergebnis von bisher 72 auf dreieinhalb Stunden verkürzt. Für den Schnelltest geben die Forscher wenige Tropfen einer Patientenprobe, beispielsweise Urin eines Patienten mit Blasenentzündung, ohne aufwendige Vorbereitung direkt in den Chip. Während des automatisierten Analyseprozesses ist kein Kontakt mit dem potentiell ansteckendem Material nötig. Elektrische Felder fangen die Bakterien aus der Probe in einer bestimmten Region des Chips ein, wo sie anhand ihres spezifischen Raman-Spektrums und dessen Vergleich mit Datenbanken identifiziert werden.  Anschließend bringen die Jenaer Forscher die Erreger mit verschiedenen Antibiotika in unterschiedlichen Konzentrationen in Kontakt und werten die spektralen Veränderungen aus. „Neben dem qualitativen Ergebnis, das heißt ob der der Stamm resistent oder sensibel ist, erhalten wir quantitative Informationen. Die Daten geben Aufschluss, wie hoch die Konzentration des Antibiotikums sein muss, um das Bakterienwachstum vollständig zu hemmen. Das ist ein wichtiger diagnostischer Parameter, der den Erfolg der Behandlung entscheidend beeinflusst“, beschreibt Prof. Ute Neugebauer den Vorteil der Methode.

Die Forscher arbeiten gemeinsam mit dem Forschungsverbund-Mitglied Biophotonics Diagnostics GmbH an der Verwertung des RamanBioAssay. Zum einen ist eine offene Geräteplatttform geplant, die in Krankenhäusern die klinische Mikrobiologie ergänzen soll. Ein weiteres Ziel ist die Integration des RamanBioAssay in ein miniaturisiertes, geschlossenes Kartuschensystem für den mobilen Einsatz beispielsweise in Arztpraxen. Damit könnten Hausärzte erstmals Erreger und deren Resistenzen unkompliziert und schnell bestimmen.
Die Forschungsarbeiten wurden von der Europäischen Union, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung, dem Freistaat Thüringen und der Carl-Zeiss-Stiftung gefördert.