Molekulare Diagnostik (Leitung: Dr. Patrick Chhatwal/Dr. Marius Vital)

Das Labor für „Molekulare mikrobiologische Diagnostik“ befasst sich mit molekularbiologischen Methoden zur Erregeridentifizierung, -typisierung sowie der Ermittlung von Antibiotikaresistenzen und deren Anwendbarkeit im Rahmen der mikrobiologischen Diagnostik. Parallel erforscht es innovative Verfahren und Prozesse, um insbesondere auf Sequenzierungen basierende Verfahren auf ihre Anwendung in der klinischen Mikrobiologie zu optimieren.

Der Bereich der Erregeridentifizierung beruht aktuell auf real-time basierten single-plex und multi-plex PCRs aus Patientenmaterial sowie aus gezielten Gensequenzierungen zur Identifizierung bestimmter Bakterien und Pilze. Neben dem Ausbau des Untersuchungsspektrums von real-time PCR-Verfahren evaluieren wir neue diagnostische Methoden basierend auf Next-Generation-Sequencing (Illumina) und sogenannten Third-Generation-Sequencing Verfahren (Oxford Nanopore). Dabei wird die Struktur- und Prozessqualität für diese Verfahren im Hinblick auf die Arbeit im Rahmen eines akkreditierten Laborgefüges optimiert. Ergebnisse werden mit etablierten Verfahren verglichen und ein Konzept zur Ergebnisdarstellung im Sinne eines diagnostischen Befunds erarbeitet.

Im Bereich der molekularen Erregertypisierung erstellen wir für klinisch-mikrobiologisch relevante Bakterien (z.B. Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii) Core Genome Multi Locus Sequence Typing (cgMLST) Schemata, um dadurch nosokomiale Ausbrüche von Krankheitserregern schnell und zuverlässig zu detektieren. Dieses Verfahren erlaubt es außerdem, eine ausbruchsstammspezifische PCR zu entwickeln, mit deren Hilfe man im Ausbruchsfall schnelle Ergebnisse innerhalb von 24 Stunden, unter idealen Bedingungen auch noch am selben Tag, generieren kann, die das krankenhaushygienische Management unterstützen können. Dies ist besonders mit Ausbrüchen mit sensiblen Bakterien sinnvoll, bei denen kulturell keine Selektivnährmedien mit Antibiotikazusätzen verwendet werden können.

Die molekularbiologische Identifikation von Antibiotikaresistenzen ist eine weitere Säule der molekularbiologischen Diagnostik, welche durch Forschungsprojekte weiterentwickelt wird. Insbesondere im Fall von komplexen Resistenzmustern (z.B. bei Multiresistenz von Gram-negativen Erregern, MRGN) liefern kulturbasierte Resistenztestungen zum Teil schwer interpretierbare Ergebnisse. Verfügbare Assays zur Detektion von Carbapenemase-Genen sind aktuell auf die häufigsten Gene beschränkt (z.B. Oxa-48, KPC oder NDM), so dass im negativen Fall weiterhin keine Aussage über die Resistenzmechanismen möglich ist. Dies ist sowohl für die Therapieplanung als auch für das krankenhaushygienische Management problematisch. Ein weiteres Feld ist die molekulare Detektion von Resistenzen langsam wachsender Bakterien, z.B. Mykobakterien (M. tuberculosis u.a.). Die konventionelle kulturbasierte Resistenztestung kann bei diesen Bakterien mehrere Tage bis Wochen dauern. Wesentliches Ziel des Laborteams ist es, ein besseres Verständnis für Resistenzmechanismen, insbesondere bei Gram-negativen Bakterien, durch die Entwicklung und Anwendung sequenzbasierter Verfahren und Algorithmen zu erlangen und damit eine schnelle und valide Aussage über die Antibiotikaresistenz zu generieren und eine gezielte Antibiotikatherapie zu ermöglichen.