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Genomische Adaptationsmechanismen von Achromobacter xylosoxidans während der Persistenz in den Atemwegen von Patienten mit zystischer Fibrose

Projektleiterin: Dr. med. Stefanie Kampmeier
Universitätsklinikum Münster, Institut für Hygiene

Bakterielle Infektionen der Atemwege in Patienten mit zystischer Fibrose (CF) führen zu einer hohen Morbidität und Mortalität. In diesen polymikrobiell bedingten und chronisch verlaufenden Lungenentzündungen spielen vermehrt Erreger aus der Gruppe der Nonfermenter als Emerging Pathogens eine Rolle. In diesem Zusammenhang ist Achromobacter xylosoxidans ein Erreger, der mit zunehmender Prävalenz aus Sputum von CF-Patienten kultiviert werden kann. Bereits mit Beginn des ersten kulturellen Nachweises von A. xylosoxidans kann sich die Lungenfunktion der CF-Patienten in bildgebender wie funktioneller Diagnostik verschlechtern und zu schwerwiegenden bis lebensbedrohlichen Verläufen führen. Therapeutische Optionen bei Nachweis dieses Erregers sind begrenzt. A. xylosoxidans ist, z.T. bereits intrinsisch, gegenüber vielen Antibiotika-Klassen resistent. Es wird angenommen, dass CF-Patienten sich aus der Umwelt mit A. xylosoxidans besiedeln. Ob eine einmalige Besiedlung und eine anschließende Selektion des Erregers erfolgt oder aber eine immer wiederkehrende Besiedlung mit neuen Isolaten (z.B. aus der Umwelt) erfolgt, ist nicht bekannt.

Um dieser Fragestellung nachzugehen unterziehen wir A. xylosoxidans-Stämme, die aus den Atemwegen von CF-Patienten isoliert wurden, einer Ganzgenom-Sequenzierung. Im Anschluss wird mittels eines Gen-zu-Gen-Vergleichs (core genome Multi Locus Sequence Typing, cgMLST) das komplette Kerngenom aller Isolate analysiert. So kann zum einen eine Aussage darüber erfolgen, ob 1.) die A. xylosoxidans-Klone der verschiedenen CF-Patienten, identisch sind oder sich ein Klon über die Zeit verändert und adaptiert und, ob 2.) einzelne Patienten mit verschiedenen Klonen oder einem selektierten Klon besiedelt sind. In einem zweiten Schritt werden die Genome der Erst- und Folgeisolate auf genotypische Veränderungen auf Nukleinsäure-Ebene untersucht (Single Nucleotide Polymorphism, SNP), um im Wirt stattgefundene genomische Adaptationsmechanismen zu detektieren. Diese ermittelten Unterschiede werden in Relation zum klinischen Verlauf der Patienten gesetzt.

Ziel ist es, genotypische Veränderungen zu detektieren, die den phänotypischen Aspekt der Bakterien und die Bakterien-Wirts-Interaktion determinieren. Wir erhoffen uns, ein verbessertes Verständnis der Pathogenese von A. xylosoxidans zu gewinnen, welches gegebenenfalls neue Möglichkeiten der Therapie dieser Atemwegsinfektion gestattet, die auf einer Beeinflussung der Adaptationsprozesse von A. xylosoxidans beruht.

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