Neuartige Technik hilft herauszufinden, ob Bakterien, die Meningitis verursachen, gegen Antibiotika resistent sind

Eine in der Zeitschrift veröffentlichte Studie PLUS EINS könnte Gesundheitspersonal eines Tages dabei helfen festzustellen, ob Bakterien der Art Streptococcus pneumoniae, die Meningitis verursachen – eine Entzündung der Membranen, die das Gehirn und das Rückenmark umhüllen – gegen Antibiotika resistent sind.

Diese Art der Analyse ist keine leichte Aufgabe, wenn die herkömmliche Methode verwendet wird. Die Bakterien müssen aus einer Patientenprobe isoliert und lebend analysiert werden, was schwierig ist, da die Mikroorganismen empfindlich sind und den Weg ins Labor meist nicht überleben.

Eine äußerst praktikable neue Methode wurde in Brasilien von Forschern der Niederlassung Santo André des Adolfo-Lutz-Instituts (IAL), dem zentralen epidemiologischen Überwachungslabor des Bundesstaates São Paulo, entwickelt. Zwischen 2014 und 2020 analysierten sie 873 Proben von Liquor cerebrospinalis von Patienten mit Verdacht auf Streptokokken-Meningitis in Gesundheitskliniken in sechs Städten des Bundesstaates – Diadema, Mauá, Santo André, São Bernardo do Campo, São Caetano do Sul und Ribeirão Pires. Zerebrospinalflüssigkeit wird von Gewebe produziert, das die Ventrikel im Gehirn auskleidet. Es fließt in und um das Gehirn und das Rückenmark, um sie vor Verletzungen zu schützen und Nährstoffe bereitzustellen.

Als Teil der Laborroutine analysierten die Wissenschaftler die Proben mit Real-Time-PCR, dem Goldstandard für die Diagnose von Infektionskrankheiten, einschließlich COVID-19. Die Technik amplifiziert ein spezifisches Gen oder eine Gensequenz des Zielmikroorganismus, falls in der Probe vorhanden, so dass es leichter identifiziert werden kann. In diesem Fall wurde S. pneumoniae (Pneumococcus) in 149 Proben nachgewiesen.

Dann analysierten sie die Proben, die positiv auf Pneumokokken getestet wurden, erneut, um die drei Gene nachzuweisen, die mit der Resistenz gegen Antibiotika in Verbindung stehen, wiederum unter Verwendung von Echtzeit-PCR, diesmal jedoch mit SYBR Green, einem Farbstoff, der an DNA bindet und ein fluoreszierendes Signal aussendet, das erfasst wird durch die Ausstattung.

Um herauszufinden, gegen welche Antibiotika-Klassen die Bakterien resistent sind – Penicillin, Lincosamide oder Makrolide – nutzten sie die Dissoziationskurven-Technik. „Bei dieser Technik wird die Temperatur der Proben Grad für Grad erhöht, wodurch sich der Farbstoff von der DNA trennt, während sich die Zwillingsstränge in der Doppelhelix, die das genetische Material bilden, das in der PCR-Maschine amplifiziert wird, allmählich abwickeln. Wir haben die Schmelztemperatur gemessen [Tm], wenn die Hälfte der Struktur noch verschlungen ist und der Rest sich getrennt hat. Diese Temperatur variiert je nach amplifiziertem Gen, sodass sie verwendet werden kann, um das amplifizierte Gen und damit das Antibiotikum zu identifizieren, gegen das die Bakterien resistent sind“, sagte Ivana Campos, Hauptforscherin der Studie.

Nach Durchführung all dieser Verfahren verglichen die Forscher die Ergebnisse mit denen der herkömmlichen Methode zur Analyse der Antibiotikaresistenz, bei der lebende Bakterien beim Kontakt mit jedem Medikament beobachtet werden, um zu sehen, ob sie sich vermehren können. Dieser herkömmliche Test wurde an 25 Proben durchgeführt, die die einzigen waren, die für das Verfahren lebensfähige Pneumokokken enthielten. Die Ergebnisse waren ähnlich und bestätigten das Potenzial der neuartigen Technik.

„Wir haben festgestellt, dass 51 % der analysierten Proben, die IAL zwischen 2014 und 2020 erhalten hat, empfindlich auf Antibiotika reagierten. Das ist positiv, das heißt, diese Patienten müssen eine gute Prognose gehabt haben. Andererseits waren 17 % resistent gegen verschiedene Medikamente.“ was sehr gefährlich ist, weil es in diesen Fällen schwieriger ist, die Krankheit zu behandeln, und andere Klassen von Antibiotika ausprobiert werden müssen“, sagte Campos.

Darüber hinaus ist S. pneumoniae in der Lage, seine genetische Ausstattung zu verändern, während es sich reproduziert, sodass neue Kopien die Gene aufweisen, die mit Arzneimittelresistenz assoziiert sind. „Wir kamen daher zu dem Schluss, dass der von uns entwickelte Test verwendet werden kann, um das Resistenzprofil von Pneumokokken zu untersuchen, auch wenn die isolierten Stämme fehlen, wie es für unsere Region nachgewiesen wurde“, sagte sie.