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„Kultur-unabhängige mikrobiologische Diagnostik von polymikrobiellen Infektionen bei Patienten mit Zystischer Fibrose mittels DeepSequencing"

Projektleiter: Prof. Dr. med. Alexander H. Dalpke

Dept. f. Infektiologie, Med. Mikrobiologie und Prof. Dr. med. Marcus A. Mall, Abteilung Translationale Pneumologie, Zentrum für Translationale Lungenforschung und Sektion Pädiatrische Pneumologie & Allergologie und Mukoviszidose-Zentrum, Klinik für Kinderheilkunde III, Universitätsklinikum Heidelberg

Patienten mit Zystischer Fibrose (CF) haben eine gestörte mukoziliäre Reinigung und Immunabwehr und weisen häufig polymikrobielle Infektionen auf. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass neben bekannten Erregern auch schwer oder gar nicht kultivierbare Erreger vorkommen. Die klassische Diagnostik, die im Wesentlichen auf kultureller Anzucht von Bakterien beruht, erfasst damit möglicherweise nur einen Teil der ursächlichen pathogenen Erreger. Beide Befunde könnten erklären, warum trotz Verfügbarkeit moderner Antibiotika chronische Infektionen bei CF Patienten nicht ausreichend therapiert werden und sekundäre Lungenschäden aufgrund der chronischen Entzündung wesentlich zu Morbidität und Mortalität beitragen.

Anstelle der klassisch-mikrobiellen Diagnostikverfahren muss für eine patientenzentrierte Vorgehensweise die Gesamtheit aller mikrobiellen Erreger untersucht werden: Das „Mikrobiom“ der Atemwege. Im Rahmen dieses Projektes soll eine diagnostische Methode zur individuellen Erfassung des Mikrobioms von CF Patienten entwickelt und angewendet werden, die auf ungerichteter, universeller 16S rRNA Nukleinsäureamplifikation und modernsten Sequenzierverfahren („massive parallel sequencing, deepsequencing“) beruht.
Individuelle Mikrobiome der Atemwege von CF Patienten sollen dann kultur-unabhängig in einer Longitudinalanalyse untersucht werden. Dazu werden Proben von CF Patienten in Phasen von klinischer Stabilität und während Infektexazerbation gesammelt. Zusätzlich werden verschiedene Probenmaterialien vergleichend untersucht (BAL, Sputum, Rachenabstriche).

Die Ergebnisse dieser Studie sollen es ermöglichen, individuelle polymikrobielle Infektionen bei CF Patienten umfassend und sättigend zu beschreiben und zu analysieren. Das Verfahren kombiniert die Vorteile der ungerichteten Nukleinsäureanalytik (16S rRNA Amplifikation und Sequenzierung) mit der Quantifizierung wie sie nur mit modernen Hochdurchsatzsequenzierverfahren (DeepSequencing) möglich sind und geht damit wesentlich über die klassische Diagnostik mikrobieller Infektionen mit kulturellen Verfahren hinaus. Die umfassende mikrobielle Analyse und Erfassung des „CF-Mikrobioms“ führt zu einem besseren Verständnis der Genese, Entwicklung und Veränderung der chronischen Infektion bei CF Patienten.

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