Bei einer Sepsis kann schnelles Handeln Patientenleben retten. Daher gilt es, die Bakterien im Blut so rasch wie möglich zu identifizieren. Genau das wollen Forschende nun erreichen. Sie haben dazu „Sepsis-Sensoren“ mit magnetischen Nanopartikeln entwickelt, die Keime schnell erkennen und Kandidaten für eine wirksame Antibiotika-Therapie ermitteln.
Die Empa-Forscherin Qun Ren und ihr Team entwickeln das Diagnose-Verfahren, mit dem eine lebensgefährliche Blutvergiftung mit Staphylokokken-Bakterien im Eiltempo erkennbar wird. Eine solche Staphylokokken-Sepsis verläuft in bis zu 40 Prozent der Fälle tödlich. Oft beginnt die Infektion mit den kugelförmigen Bakterien möglicherweise als lokale Hauterkrankung oder Lungenentzündung. Sind die Staphylokokken im Verlauf einer Sepsis einmal in die Blutbahn ausgeschwärmt, drohen schwere Komplikationen. Es gilt nun, die Erreger schnellstmöglich zu identifizieren und passende Antibiotika für die Behandlung zu wählen, da Staphylococcus aureus-Stämme unempfindlich gegen verschiedene Antibiotika sein können. „Wenn für ein Diagnoseverfahren die Bakterien in einer Blutprobe erst vermehrt und angereichert werden müssen, geht wertvolle Zeit verloren“, erklärt Qun Ren, Gruppenleiterin am „Biointerfaces“-Labor der Empa in St. Gallen. Gemeinsam mit Forschenden der ETH Zürich sucht ihr Team nach einem Weg, den langwierigen Zwischenschritt zu umgehen.
Magnetfeld hilft beim Nachweis von Sepsis
Die Forschenden haben daher magnetische Nanopartikel entwickelt, die sich an Staphylokokken binden können. Über ein Magnetfeld lassen sich die Bakterien so spezifisch nachweisen. In einem nächsten Schritt wird die Empfindlichkeit auf Antibiotika mit einem Chemilumineszenz-Verfahren analysiert. Sind resistente Bakterien im Reagenzglas, strahlt die Probe Licht ab. Lassen sich die Keime hingegen mit Antibiotika abtöten, bleibt es dunkel im Reaktionsgefäß. Diese Form des Sepsis-Tests dauert rund drei Stunden. Bei der bisherigen Methode einer klassischen Anzucht von Bakterienkulturen können hingegen Tage vergehen.
Baukasten spürt auch andere Bakterien auf
Das von den Forschenden entwickelte Verfahren kann ähnlich einem Baukasten auf weitere Bakterienarten maßgeschneidert werden und zum Beispiel beim Aufspüren von Pseudomonas aeruginosa helfen. Das Stäbchenbakterium kann diverse Krankheiten hervorrufen, darunter Infektionen des Harntrakts beispielsweise über einen Harnkatheter Klinikaufenthalt. Derartige Infektionen können sich in der Folge zu einer gefährlichen Sepsis entwickeln. Und auch diese Erreger sind häufig resistent gegen diverse Antibiotika
Bislang haben die Forschenden den „Magnet-Nanopartikel-Baukasten“ für Sepsis und Harnwegsinfektionen mit Laborproben evaluiert. In einem nächsten Schritt wollen sie nun die Sepsis-Tests gemeinsam mit klinischen Partnern validieren, indem sie Proben von Patientinnen und Patienten auswerten.