Tuberkulose-Schnelltest: Zucker als Detektiv

Berlin -

Forscher der Universität Düsseldorf haben in Zusammenarbeit mit Kollegen aus Südafrika und den USA ein einfaches und schnelles Nachweisverfahren für Tuberkuloseerreger entwickelt. Dieser Test könnte zu diagnostischen Zwecken verwendet werden. Zudem kann er auch Antibiotikaresistenzen nachweisen, wie aus den Studienergebnissen im Fachjournal „Science Translational Medicine“ zu entnehmen ist.

Tuberkulose ist eine weltweit verbreitete und gefürchtete Krankheit, die durch den Erreger Mycobacterium tuberculosis ausgelöst wird. Bereits die korrekte Diagnose der Erkrankung ist schwierig. Die bakterielle Infektion stellt insbesondere Entwicklungsländer vor große Herausforderungen, da die derzeit genutzte Nachweismethode „Ziehl-Neelsen-Färbung“ zwar kostengünstig, aber sehr aufwändig ist.

Bei diesem mehrschrittigen Test werden Untersuchungsmaterialien wie der Farbstoff Phenolfuchsin, Salzsäure-haltiger Alkohol, Methylenblau sowie Leitungswasser verwendet. Ein weiterer Nachteil ist auch, dass der Test nicht zwischen lebenden Tuberkuloseerregern und abgetöteten unterscheiden kann. Daher ist er auch ungeeignet, mögliche vorhandene Resistenzen zu detektieren.

Forscher der Stanford University in Kalifornien und zweier Universitäten in Johannesburg haben gemeinsam mit dem Team um Professor Dr. Rainer Kalscheuer vom Institut für Pharmazeutische Biologie und Biotechnologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) einen neuen Ansatz entwickelt, die für die Infektion verantwortlichen Erreger im Speichel zu erkennen. Das Reagenz wurde von den Wissenschaftlern in Stanford entwickelt und synthetisiert. In Johannesburg wurde die Methode an einem kleinen Patientenkollektiv getestet.

Bei ihrem fluoreszenzmikroskopischen Verfahren nutzten die Forscher 4-N,N-dimethylamino-1,8-naphthalimid-konjugierte Trehalose (DMN-Tre), an die sie ein Fluoreszenzmolekül anhefteten. Dieses leuchtet, wenn es mit Licht bestimmter Wellenlänge angeregt wird. Allerdings kommt es nur zu einer Fluoreszenz, wenn der Zucker in eine mycolsäurehaltige Zellwand eingebaut wird. Nur lebende Tuberkuloseerreger und andere Mycobakterien sind dazu in der Lage, während andere Bakterien und abgetötete Erreger ihn nicht in ihre Zellwand einbauen. Für den Test muss lediglich eine Speichelprobe eines Patienten mit dem DMN-Trehalose-Reagenz vermischt und diese Mischung unter dem Fluoreszenzmikroskop betrachtet werden. Lebende Tuberkuloseerreger lassen sich dann anhand des Leuchtens identifizieren.

Als die Forscher der Probe noch ein Antibiotikum beigemischt hatten, machten sie eine weitere Entdeckung: Sie stellten fest, dass nur solche Erreger den Zucker in ihre Zellwand einbauten, die nicht durch den antibakteriellen Wirkstoff abgetötet werden und somit eine Resistenz aufwiesen. Auf diese Weise könne gezielt und innerhalb von 24 Stunden ein geeignetes Antibiotikum bestimmt werden. Die HHU-Forscher konnten zeigen, dass ein bestimmter extrazellulärer Enzymkomplex für den Einbau der DMN-Trehalose in die Zellwand verantwortlich ist. Kalscheuer zufolge kann der Vorgang daher nur bei lebenden Zellen stattfinden.

„Das neue Verfahren muss sich noch in Studien mit größeren Patientengruppen bewähren“, so der Professor. In entwickelten Ländern werde zwar die sensitivere und teurere PCR-Technik genutzt, es habe aber ein hohes Potenzial insbesondere für Entwicklungsländer, da mit ihm vergleichsweise schnell Ergebnisse zu Resistenzen gefunden werden könnten und so eine passende Antibiose möglich werde.