Schnelle und zuverlässige Tests auf Legionellen im Wasser
In der Europäischen Union werden jedes Jahr zwischen 5 000 und 8 000 Fälle von Legionellen-Pneumonie – eher bekannt als Legionärskrankheit – diagnostiziert. Es gibt keinen Impfstoff und in 12 % der Fälle führen extreme Symptome wie Atemstillstand oder multiples Organversagen zum Tod des Patienten. Es gibt natürlich bereits mehrere Methoden, um Legionellen – die Hauptüberträger – im Wasser nachzuweisen, bevor sie EU-Bürger anstecken könnten. Aber diese Methoden haben Schwachpunkte. Zum einen können kulturbasierte Techniken dazu führen, dass das Kontaminationsrisiko unterschätzt wird, wenn die konkurrierenden Mikroorganismen schneller wachsen, und zum anderen liefern sie in bis zu 20 % der Fälle unklare Ergebnisse. Techniken auf Basis der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) – die einzige bestehende Möglichkeit, Legionellen in Umweltsystemen zu überwachen – scheitern ebenfalls. „Das Hauptproblem der quantitativen Polymerase-Kettenreaktion (qPCR) ist, dass es die DNA von lebenden und auch von toten Zellen zählt, weshalb das tatsächliche Gesundheitsrisiko dann überschätzt wird. Außerdem könnten PCR-hemmende Stoffe in Umweltproben möglicherweise zu einer ungenauen Quantifizierung oder einem falsch-negativen Ergebnis führen“, sagt Inma Solis, CEO des spanischen KMU BIOTICA. BIOTICA will nun bessere und schnellere Umwelttests entwickeln, die anstelle von Kulturmethoden zum Nachweis von Mikroorganismen eingesetzt werden können – vor allem auch, um unangemessene oder unnötige Desinfektionsmaßnahmen zu vermeiden. Das Kernprodukt Legipid® ist ein neuartiges Umwelttestverfahren auf Basis der immunomagnetischen Separation (IMS), das mit immunomodifizierten magnetischen Partikeln (sog. Beads) arbeitet, die mit Antikörpern gegen Legionellen ausgestattet sind. „Man ist sich weitgehend einig, dass das Hauptproblem der Analyse darin liegt, das Angriffsziel vom Rest der Probe zu trennen“, erklärt Solis. „Magnetische Immuno-Beads können solche Separationen hervorrufen. Legipid® verbindet das dann mit einem kolorimetrischen Nachweis von Enzymen zu einem Schnelltest, mit dem sich in einer Stunde Legionellenkonzentrationen in Wasserproben bestimmen lassen.“ Das Verfahren ist recht einfach: Die ursprüngliche Wasserprobe wird zunächst durch Filtration oder eine ähnliche Methode konzentriert, anschließend eluiert und in die Testküvette gegeben. Dann wird eine Lösung von magnetischen Beads hinzugegeben, die Legionellen binden können. Dadurch binden sich die in der Probe vorhandenen Legionellenzellen an die immobilisierten Antikörper auf der Oberfläche der Beads und bilden Bakterien-Bead-Komplexe. Diese Komplexe werden dann mit einem enzymkonjugierten Legionellen-Antikörper inkubiert und können bei Zugabe von Enzymsubstraten per kolorimetrischer Reaktion sichtbar gemacht werden. Im Jahr 2015 erhielt BIOTICA für die Entwicklung eines vollautomatischen Geräts, mit dem sich vor Ort Tests auf Basis von IMS durchführen lassen, Fördermittel im Rahmen der Phase 1 des KMU-Instruments. Vor Kurzem hat das Projekt seine zweite Phase abgeschlossen. Eine vollautomatische Lösung ULISENS ist mit einem automatisierten Immunosensor mit Filtermodul und einer Einmalkartusche für die Reagenzien ausgestattet, mit denen sich die Legionellenwerte schnell bestimmen lassen. Ein optisches Lesegerät liefert dazu eine leicht zugängliche digitale Anzeige der Messungen der Legionellenkonzentration. Solis zufolge stehen die Ergebnisse innerhalb von zwei Stunden zur Verfügung und müssen nicht nachträglich aufgearbeitet werden. Die Leistung des ULISENS-Systems ist vergleichbar mit dem Referenzverfahren Legipid®. „Das ULISENS-Verfahren ist die zuverlässigere Option, wenn es um Routinetests geht, besonders bei der Analyse von Wasserproben mit starker Kontamination. Durch die automatische Legionellendetektion entfallen menschliche Fehler, die bei manuellen Methoden per se vorkommen. Abgesehen davon reduziert der Robotereinsatz im Assay die Variabilität der Ergebnisse, beseitigt das Risiko von Fehlzählungen, Neukontamination im Testverlauf und fehlerhafter Dateneingabe, woraus sich weniger unklare Ergebnisse ergeben und rechtzeitige Maßnahmen möglich werden. Rechtzeitiges Handeln heißt schlussendlich mehr Betriebszeit, weniger Verzögerungen und weniger Nachtests“, zeigt sich Solis begeistert. ULISENS soll in potenziell gefährlichen Einrichtungen in Kontrollsystemen für Legionellen zum Einsatz kommen. Mögliche Kunden sind die Industrie (hauptsächlich Hersteller von Kühltürmen und energieintensive Unternehmen), Unternehmen im Bereich Gebäudeinstandhaltung, Eigentümer gefährdeter Einrichtungen und Wasserlabore. Die Kommerzialisierung wird bald beginnen und BIOTICA plant bereits die Entwicklung neuer Versionen für bestimmte Marktnischen. „Wenn wir die Konfiguration anpassen und tragbare, kompakte Varianten für Swimmingpools erstellen, könnte uns das die Tür zu einem interessanten Markt öffnen, auf dem sich potenziell 15 Millionen Geräte verkaufen lassen könnten“, so Solis abschließend.
Schlüsselbegriffe
ULISENS, BIOTICA, Legionellen, Lungenentzündung, Wasser, Verunreinigung, Kontamination, Nachweisverfahren, Legipid®
