Analyse der Darmflora zur Prognostik systemischer Infektionen
Das Mikrobiom schützt den Darm vor der Besiedlung und Infektion mit Krankheitserregern. Die übermäßige Gabe von Breitbandantibiotika kann jedoch dazu führen, dass die gesunde Darmflora aus dem Gleichgewicht gerät und sich multiresistente Mikroorganismen im Darm vermehren, insbesondere Krankenhauskeime. Problematisch ist dies vor allem bei Erkrankten im Kindesalter, die Transplantate erhalten und postoperativ durch Antibiotika abgeschirmt werden müssen.
Quantitative Bestimmung der Antibiotikaresistenzen bei Darmmikroben
Das durch die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützte Projekt qMAR entwickelte ein Instrument, um die Entwicklung von Antibiotikaresistenzen bei Darmbakterien zu beobachten. „Wir forschten an einer Methode, die nachweist, wie hoch der Anteil von Darmbakterien mit Antibiotikaresistenzgenen ist, um dies als Prädiktor für systemische Infektionen zu etablieren“, erklärt Projektforscher Elias Dahdouh. Angesichts der Vielzahl und Diversität der verschiedenen Darmbakterien war es mit herkömmlichen mikrobiologischen Methoden bislang nicht möglich, diesen Anteil zu bestimmen. So entwickelte qMAR ein qPCR-Verfahren (quantitative Polymerasekettenreaktion) für den Nachweis spezifischer Resistenzgene und analysierte die gesamte Darmpopulation anhand der RNA-Sequenz 16S-rRNA, die bei allen Bakterien vorhanden ist. Die Methode erlaubt die vergleichende Quantifizierung von Resistenzgenen für alle Bakterienpopulationen im Darm. Mit der gleichen Technologie hatte eine vorherige Studie in Rektalabstrichen bei einer hospitalisierten Erwachsenengruppe einen überdurchschnittlichen Anteil des bakteriellen Erregers Klebsiella pneumoniae und ein entsprechend hohes Infektionsgeschehen festgestellt. Nun quantifizierte das Projekt mit der qPCR-Methode die Resistenzgene in Proben transplantierter und nicht transplantierter pädiatrischer Patientinnen und Patienten und entdeckte Zusammenhänge zwischen Resistenzaufkommen und Antibiotikaeinnahme. Zudem wurden für die einzelnen Gene Grenzwerte zwischen 1 und 5 % ermittelt, oberhalb derer ein hohes extraintestinales Ausbreitungs- und Übertragungsrisiko besteht.
Klinisches und künftiges Potenzial der Monitoring-Technologie von qMAR
Transplantationbehandelte sind oft längerfristig stationär untergebracht und werden währenddessen mit verschiedenen Antibiotikagruppen abgeschirmt, was das Risiko von Resistenzbildungen erhöht. Überwiegt der Anteil resistenter Mikroben im Wirt, wird deren Eliminierung sehr schwierig, selbst wenn der Anteil anderer Bakterien wieder steigt. Mit der einfachen, gut umsetzbaren und schnellen Methode von qMAR lässt sich der Anteil einzelner Komponenten der Darmflora nun spezifisch bestimmen. Das Echtzeit-Screening kann dazu beitragen, unerwünschte Nebenwirkungen der klinischen Behandlung zu minimieren und das Behandlungsergebnis zu verbessern. „Vor allem lässt sich das Verfahren so anpassen, dass jeder Krankenhauskeim weltweit auf Resistenzgene getestet werden kann“, betont Dahdouh. Die Forschungsgruppe sieht in dem von qMAR entwickelten Verfahren eine Möglichkeit, der Ausbreitung und Übertragung antibiotikaresistenter Organismen im Rahmen von Routinekontrollen gegenzusteuern. Künftig sollen Studien mit älteren sowie immunsupprimierten pädiatrischen und erwachsenen Patientinnen und Patienten, die ein höheres Risiko für Antibiotikaresistenzen haben, die klinische Validierung der qMAR-Methode vorantreiben. Zudem sollen mit dieser Methode demnächst Zusammenhänge zwischen Resistenzaufkommen im Darm und der Übertragung zwischen Erkrankten oder in der Umwelt untersucht werden.
Schlüsselbegriffe
qMAR, Antibiotikaresistenz, Resistenzgen, Darmflora, Infektion, Transplantationsbehandlungen, Pädiatrie, qPCR, 16S-rRNA
