Virulenzfaktoren und Resistenzgene, auch der „multiresistenten“ Varianten (MRSA), können mit dem Testkit schnell identifiziert werden. Entwickelt wurde der „Inter-Array Genotyping Kit S. aureus“ von der fzmb GmbH in Bad Langensalza gemeinsam mit dem Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) in Jena. Der Test vom fzmb ist bereits verfügbar und findet Anwendung in klinischen Forschungsprojekten.

Genetische Analysen nehmen in der Diagnostik und der Erforschung von Infektionserregern eine immer wichtigere Stellung ein. Mit ihnen kann man die Ausbreitung von Bakterienstämmen in Krankenhäusern nachverfolgen und deren Resistenz- oder Virulenzgene analysieren. Für eine komplette Sequenzierung des Erbguts der Erreger sind teure Geräte und aufwendige bioinformatische Datenauswertungen nötig. Dies schränkt die Möglichkeiten der Anwendung ein, denn gerade bei resistenten Erregern kommt es auf schnelles Handeln in der Krankenhaushygiene an. Mit dem „Inter-Array Genotyping Kit S. aureus“ haben Forscher der fzmb GmbH nun ein neues Microarray-Testkit auf den Markt gebracht, das in vielen Fällen eine günstige, schnelle Alternative und sinnvolle Ergänzung zur Sequenzierung darstellt.

Microarray-Hybridisierung

Der Nachweis der bakteriellen Gene erfolgt in dem neuen Testkit durch die am Forschungscampus bereits bewährte Methode der Microarray-Hybridisierung: Hierbei werden auf einem Biochip mehrere Fängermoleküle auf engstem Raum aufgetragen, an denen DNA-Fragmente aus einer Bakterienkultur binden können. Kommt es zu einer solchen Bindung, verfärbt sich das entsprechende Feld auf dem Chip und kann optisch ausgelesen werden. Anhand der entstehenden Muster wissen die Forscher sofort, welche Gene vorhanden sind. Wie ein genetischer Fingerabdruck können diese Informationen genutzt werden, um zum Beispiel festzustellen, ob mehrere Isolate von einer Intensivstation identisch sind, was einen Ausbruch bedeuten kann.

„Wir prüfen mit dem Kit auf 336 DNA-Sequenzen von 170 relevanten Markern und erhalten so eine exakte Aussage über die Anwesenheit von Virulenzfaktoren und Resistenzgenen. Indem wir diese genetischen Informationen kombinieren und mit einer umfangreichen Datenbank abgleichen, können wir über 700 Stämme von Staphylococccus aureus unterscheiden und epidemiologisch nachverfolgen“, erläutert die Biotechnologin Katrin Frankenfeld, Chief Operating Officer für
Inter-Array bei der fzmb GmbH. Bei der Auswahl der Zielgene und -sequenzen sowie dem Aufbau der Datenbank der Stämme kooperierte das Unternehmen mit den InfectoGnostics-Forschern Prof. Ralf Ehricht und Dr. Stefan Monecke vom Leibniz-IPHT. Durch die öffentlich-private Zusammenarbeit im Forschungscampus konnte das Inter-Array Genotyping Kit bereits Ende 2021 für die Validierung eines Schnelltests zum Nachweis des bakteriellen Toxins PVL eingesetzt werden.

Große Vorteile des Microrarray-Systems sind die hohe Skalierbarkeit und die leichte Adaptierbarkeit, wie Katrin Frankenfeld erklärt: „Wir können mehrere dieser Microarrays als Hochdurchsatzformat nebeneinander anordnen und so gleichzeitig bis zu 96 isolierte Erreger aus Proben testen. Zukünftig lassen sich zudem neue Kits mit DNA-Sequenzen für weitere Marker oder auch für andere Spezies designen, wodurch das System flexibel für wissenschaftliche oder krankenhaushygienische Fragestellungen ist.“