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23.10.2013

Farbiges Leuchten zeigt Bakterien an

Wissenschaftler machen gefährliche Erreger an Implantaten mit Farbstoffen sichtbar

Für Träger von Implantaten, wie etwa künstlichen Hüft- oder Kniegelenken, ist es eine gefürchtete Vorstellung: Bakterien haben sich auf deren Oberflächen angesiedelt – es drohen Entzündungsreaktionen, im schlimmsten Fall mit lebensgefährlichen Folgen. Daher ist es wichtig, solche Infektionen möglichst früh zu erkennen. Ein internationales Forscherteam hat nun ein Verfahren entwickelt, das ebendies ermöglichen soll: Die Wissenschaftler schleusen über ein Antibiotikum einen Leuchtstoff in den Organismus, der an den Bakterien andockt und diese im Bild einer Spezialkamera farbig aufleuchten lässt.

In Versuchen mit Mäusen konnten die Wissenschaftler eine Staphylokokken-Infektion im Muskelgewebe der Tiere als rotes Leuchten nachweisen. Grafik: Kevin P. Francis, Caliper
Mäuse. Grafik: Kevin P. Francis, Caliper

Der "fluoreszierende Spürhund", wie die Wissenschaftler den Farbstoff nennen, besteht aus einem Fluoreszenz-Leuchtstoff, der an das Antibiotikum Vancomycin angekoppelt ist. Dieses Medikament wird bereits seit einigen Jahrzehnten gegen Staphylokokken eingesetzt – jene Erreger, die unter anderem für die gefürchteten sogenannten Biofilme auf den Prothesen verantwortlich sind. Die Bakterien sind dabei von einer Schleimhülle umgeben, die ihnen einen gewissen Schutz vor Medikamenten bietet. Gelangt nun das Antibiotikum mit dem Leuchtstoffmolekül in den Körper, heftet es sich an die Bakterien. Ein oranges Aufleuchten auf dem Bild der Kamera zeigt dann, wo sich Staphylokokken aufhalten.

In dem internationalen Team von Wissenschaftlern aus den Niederlanden, den USA und Deutschland untersuchten Knut Ohlsen und Tina Schäfer von der Universität Würzburg, welche Bakterien mit dem Leuchtstoff überhaupt nachgewiesen werden können und wie das Leuchten am besten sichtbar gemacht werden kann. Nachdem sich bei Versuchen mit Mäusen bereits die Tauglichkeit des Verfahrens erwiesen hatte, bereitet das Forscherteam nun erste klinische Studien an Patienten vor.

Falls die Technik auch bei Menschen anwendbar ist, ließen sich Infektionen an Implantaten in Zukunft vielleicht vermeiden. Gibt es nach dem Einsetzen eines Implantats dann Anzeichen für eine Infektion wie Fieber oder auffällige Proteine im Blut, könnten Ärzte den Patienten den Spürhund nach Art eines Kontrastmittels verabreichen. Eine Kamera zeichnet die Fluoreszenzsignale des Mittels auf und ermittelt so den Ort und das Ausmaß der Infektion. Als Gegenmaßnahme könnten dann sehr gezielt Antibiotika verabreicht werden.

Bisher müssen Implantate, die von Staphylokokken befallen sind, im Extremfall wieder operativ entfernt werden. Danach muss die infizierte Region von den Erregern befreit werden, ehe ein neues Implantat eingesetzt werden kann – ein für den Patienten sehr belastendes Verfahren.  (ud)