Im Praxisalltag spielt die gezielte Antibiotika-Therapie aufgrund von Zeit- und Kostengründen eine untergeordnete Rolle, vielmehr verschreibt der Arzt diese Arzneistoffe im Rahmen einer kalkulierten Therapie auf Verdacht und auf Grundlage seiner Erfahrungen. Häufig ist zu beobachten, dass das passende Mittel erst nach mehreren Versuchen gefunden wird. Diese Methode des Trial-and-Error kann daher Resistenzen begünstigen.

Mediziner des California Institute of Technology wollen dem entgegen wirken: „Wir können die Welt mit einem schnellen Test verändern“, sagt Rustem Ismagilov, Professor für Chemie und Chemieingenieurwesen. Ziel von den Forschern um Ismagilov war es, einen Test zu entwickeln, mit dem sich während eines einzigen Arztbesuchs das adäquate Antibiotikum ermitteln lässt.

Den Fokus legten die Wissenschaftler auf die Erreger von Harnwegsinfektionen (HWI), die in den USA für acht Millionen Arztbesuche und eine Millionen Hausbesuche jährlich verantwortlich sind. Auch in Deutschland gehört die Infektion zu den häufigen Gründen für eine ärztliche Konsultation. Zur Analyse wurden Urinproben von 54 Frauen herangezogen, die unter anderem den häufigsten Erreger bei unkomplizierten HWI hatten: Escherichia coli.

Die im Science Translational Medicine veröffentlichte Studie erklärt die Methodik des Tests, die auf dem Prinzip von Bakterien, die DNA-Replikation zu vermindern, beruht, wenn sie sich in antibiotischer Umgebung befinden. Das führt dazu, dass es weniger DNA-Marker gibt. Wenn die Bakterien resistent gegenüber dem Antibiotikum sind, können sie sich vermehren und der Test wird eine ähnliche Anzahl an Markern sowohl in behandelten als auch in unbehandelten Proben erkennen lassen.

Zur Analyse wurde die jeweilige Urinprobe aufgeteilt. Die eine Hälfte versetzten die Forscher für 15 Minuten mit einem Antibiotikum (Ciprofloxacin, Nitrofurantoin), die andere Hälfte blieb unbehandelt. In der Folge wurden die Zellwände der vorhandenen empfindlichen Bakterien zerstört, sodass die inneren Zellbestandteile zur Verfügung standen. Im Anschluss wurde mit einem hochpräzisen Gennachweisverfahren, der sogenannten digitalen isothermen Amplifikation (dLAMP) die Genmenge analysiert, die Aufschluss über die Bakterienvermehrung gab.

Kombiniert wurde das Verfahren mit einer Untersuchung per SlipChip, das zuvor die Arbeitsgruppe um Ismailov erfunden hatte. Dieses System kann als Karte mit Vertiefungen beschrieben werden, in denen DNA-sensitive Reagenzien eingesetzt sind. Hatte die behandelte Probe weniger DNA als die unbehandelte, konnten die Wissenschaftler davon ausgehen, dass die antibiotische Substanzen gewirkt haben. Erkennen konnten Sie das anhand fluoreszierender Punkte.

Die derzeit zu diesem Zwecke genutzten Tests dauern mehrere Stunden bis Tage. Dieses neuartige System ermöglicht eine schnelle und genaue Detektion der empfindlichen Bakterien. Die Forscher konnten zeigen, dass der Test insgesamt weniger als 30 Minuten dauert und in 95 Prozent der Fälle das Ergebnis mit den gängigen Tests übereinstimmt. Geplant seien nun weitere Forschungen zu Schnelltests auf andere humanpathogene Bakterien.