ArchivDeutsches Ärzteblatt51-52/2006Leuchtsignale bei Antibiotika-Resistenz

AKTUELL: Akut

Leuchtsignale bei Antibiotika-Resistenz

Zylka-Menhorn, Vera

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LNSLNS Der Austausch eines einzigen Gen-Bausteins im Erbgut des Tuberkulose-Erregers verursacht Resistenz gegen das Antibiotikum Rifampicin. Wissenschaftler aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) und den Universitäten Heidelberg und Bielefeld entwickelten ein hochempfindliches Testverfahren, das diese Genveränderung auf der Ebene des Einzelmoleküls zeitnah nachweist und damit Auskunft über den Resistenzstatus eines Infizierten gibt. Die gängigen Methoden zum Resistenznachweis nehmen aber gerade bei Mikroorganismen wie den Tuberkuloseerregern, die in der Kulturschale nur sehr langsam wachsen, zu viel Zeit in Anspruch.
Wissenschaftler um Dr. rer. nat. Jens-Peter Knemeyer (DKFZ) kombinieren ein Hybridisierungsverfahren, bei dem sich kleine DNA-Sonden hochspezifisch ausschließlich an die mutierte Gen-Sequenz binden, mit der Technik der konfokalen Mikroskopie: Die DNA-Sonden sind mit einem Fluoreszenzfarbstoff gekoppelt, der unter Laserlicht aufleuchtet. Dieses Leuchtsignal erscheint jedoch nur dann, wenn die Sonde sich an ihre Zielsequenz auf dem Bakterienerbgut anlagert. „Ungebundene“ Sondenmoleküle geben kein Signal ab. Jeder dieser Mini-Lichtblitze, die entstehen, wenn sich Sonde und Zielmolekül aneinander binden, weist ein einziges mutiertes DNA-Molekül nach.
Methode auch für lebende Zellen
Durch die Messung der Dauer und Abklingzeiten der Lichtblitze unterscheiden die Forscher ein echtes Messergebnis vom allgegenwärtigen Hintergrundleuchten: Aufgrund chemischer Eigenschaften der beteiligten Moleküle klingt die spontane Fluoreszenz schneller ab als das Signal der Farbstoff-gekoppelten Sonde.
Der Nachweis der Resistenz verursachenden Punktmutation im Erbgut des Tuberkelbazillus ist nur eine von zahlreichen Einsatzmöglichkeiten der sogenannten Einzelmolekül-Fluoreszenz-Spektroskopie. Das Verfahren bietet einen großen Vorteil: Statt, wie beim Nachweis der Antibiotika-Resistenz, die Lichtblitze in einer Probenlösung zu erfassen, kann die Untersuchungsmethode auch in lebenden Zellen durchgeführt werden. „Ebenso gut wie DNA-Mutationen können wir mit geeigneten Sonden alle Moleküle in einer Zelle nachweisen, die kennzeichnend für eine bestimmte Erkrankung sind. Da einzelne Moleküle nachgewiesen werden, ist der Test hochempfindlich – trotzdem aber zuverlässig, weil wir über die Abklingzeiten eine interne Kontrolle haben“, erklärt Dr. rer. nat. Jörg Hoheisele (DKFZ). zyl

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