LCSB: Revolution der Infektionsdiagnostik
Wissenschaftler des Luxembourg Centre for Systems Biomedicine (LCSB) der Universität Luxemburg haben ein BioinformatikWerkzeug entwickelt, mit dem sie Krankheitserreger schneller und genauer als bisher identifizieren können. Die Ermittlung des Ursprungs von Infektionen erfolgt bisher noch mit Methoden wie vor mehr als 100 Jahren: Aus Patientenproben werden etwa Bakterien isoliert, kultiviert und anschließend bestimmt. Dies kann mehrere Tage dauern. „Im Zeitalter von Hochdurchsatz-Genomsequenzierungen sollte das schneller gehen“, so Paul Wilmes, Leiter der Gruppe „Systems Ecology“des LCSB. Man muss dazu die richtigen bioinformatorischen Techniken weiterentwickeln und passend miteinander kombinieren.“
Das neue Bioinformatik-Werkzeug namens PathoFact kann unter anderem Echtzeit-Daten nutzen, die aus Metagenomsequenzierungen stammen. „Dabei werden sämtliche Gene aller Mikroorganismen sequenziert, die sich in einer Probe befinden“, erklärt Laura de Nies, Doktorandin und Erstautorin der Veröffentlichung. PathoFact sucht anschließend in einer eigenen Datenbank nach Genen, von denen bekannt ist, dass sie für Virulenzfaktoren oder Antibiotika-Resistenzen verantwortlich sind. Virulenzfaktoren können Proteine sein, die Bakterien das Überleben im menschlichen Körper sichern. Oder giftige Stoffwechselprodukte, die den Körper krank machen.
Für viele Virulenzfaktoren und mikrobielle Strukturen, die für Antibiotikaresistenzen verantwortlich sind, kennen Wissenschaftler bereits die Gensequenzen. Sie sind in der Datenbank hinterlegt. Andere sind hingegen neu. „Auch diese Gene können wir mit PathoFact identifizieren“, sagt Laura de Nies. „Die Proteine, für welche die Gene codieren, ähneln bereits bekannten Strukturen. Sie weisen bestimmte Merkmale auf, die charakteristisch für Virulenzfaktoren oder antimikrobielle Resistenzen sind.“So können die Forscher mithilfe von PathoFact grundlegend neues Wissen über Krankheitserreger gewinnen und Arten identifizieren, die bisher nicht für ihre krankmachende Wirkung bekannt sind. C./LW